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《海交史研究》2016年第5期

摘要：以被動式收放纜裝置為研究對象，針對傳統(tǒng)液壓絞纜機(jī)是恒速（卷筒）控制和恒張力（纜繩）控制，無法實(shí)現(xiàn)對卷筒轉(zhuǎn)速非線性變速和纜繩自動勻速收放的被動式收放纜要求，設(shè)計(jì)了被動式收放纜控制裝置，通過控制箱體來控制轉(zhuǎn)動軸使得萬向輪一能夠按照預(yù)設(shè)的速度進(jìn)行勻速運(yùn)動并帶動纜繩收放，使得纜繩能夠?qū)崿F(xiàn)自動勻速收放的被動式收放纜要求。

關(guān)鍵詞：液壓絞纜機(jī)；被動式收放纜控制裝置；萬向輪

0引言

絞纜機(jī)又稱系纜絞車（mooringwinch），在船上用于絞收纜繩。船用絞纜機(jī)使用范圍最廣泛的是液壓絞纜機(jī)，其次是電機(jī)驅(qū)動絞纜機(jī)，機(jī)械式驅(qū)動絞纜機(jī)和汽動絞纜機(jī)由于受自身特點(diǎn)、條件和結(jié)構(gòu)等限制，目前已很少使用。目前，液壓絞纜機(jī)通過閥控式和泵控式的控制方式可以實(shí)現(xiàn)恒速（卷筒）控制、恒張力（纜繩）控制。隨著卷筒對纜繩進(jìn)行收放操作，卷筒的直徑是時刻變化的，由于液壓絞纜機(jī)是恒速（卷筒）控制和恒張力（纜繩）控制，因而無法實(shí)現(xiàn)對卷筒轉(zhuǎn)速非線性變速和纜繩自動勻速收放的被動式收放纜要求。現(xiàn)有技術(shù)中的絞纜機(jī)設(shè)備通常是固定地設(shè)置在某一位置，每個纜樁需安裝一套，這不僅造成設(shè)備資源的浪費(fèi)還會加速設(shè)備的老化和損壞。如果船上某一位置絞纜機(jī)失靈，將會極大地影響工作效率。針對以上技術(shù)的缺陷，本文設(shè)計(jì)了一種工程船絞纜機(jī)被動式收放纜控制裝置來進(jìn)行改進(jìn)。

1工程船絞纜機(jī)被動式收放纜控制裝置設(shè)計(jì)

1.1主要組成部件及調(diào)控

工程船絞纜機(jī)被動式收放纜控制裝置，包括船體2，船體2四周均勻分布有若干個絞纜機(jī)1，每個絞纜機(jī)1均設(shè)置有底座。如圖2底座20上方設(shè)置有卷線筒托架和設(shè)置在卷線筒托架上的卷線筒3；所述卷線筒托架由可調(diào)節(jié)底座24以及連接桿一28和連接桿二29構(gòu)成，卷線筒托架外側(cè)設(shè)置有把手支桿8，把手支桿8通過支承座三26固定設(shè)置在底座20上，把手支桿8的底部通過彈簧27控制角度，而且頂端設(shè)置有弧狀把手7，2個把手支桿8之間設(shè)置有連接桿三5，連接桿三5上設(shè)置有萬向輪4；卷線筒3內(nèi)設(shè)置有纜繩9，纜繩9每隔1m處都設(shè)置涂有熒光材料的標(biāo)記10，纜繩9另一端連接導(dǎo)線套15，導(dǎo)線套15上通過轉(zhuǎn)動軸23連接有一個萬向輪一16，該萬向輪一16底部垂直設(shè)置有2個萬向輪二17，纜繩9通過萬向輪一16后再經(jīng)過2個萬向輪二17之間穿出，轉(zhuǎn)動軸23一端通過支承座二22支撐，另一端通過控制箱體12控制萬向輪一16和萬向輪二17的轉(zhuǎn)速，使得纜繩9按照一定速度勻速運(yùn)動；導(dǎo)線套15前端設(shè)置有支承座一19，支承座一19上設(shè)置有檢測纜繩收放速度的掃描檢測器18，掃描檢測器18與轉(zhuǎn)動軸23的高度一致，距離纜繩9的距離為3~8cm。

1.2工作原理

通過控制箱體12來控制轉(zhuǎn)動軸23控制萬向輪一16和萬向輪二17的轉(zhuǎn)速，能使得纜繩9按照預(yù)設(shè)的速度進(jìn)行勻速運(yùn)動并帶動纜繩收放，使得纜繩能夠?qū)崿F(xiàn)自動勻速收放的被動式收放纜要求。經(jīng)過設(shè)置掃描檢測器18和在纜繩的每隔1m距離設(shè)置特殊材料的標(biāo)記，可以檢驗(yàn)纜繩是否勻速收放，并檢測速度與預(yù)設(shè)速度是否一致。可調(diào)節(jié)底座24上設(shè)置的若干個調(diào)節(jié)孔并通過固定銷25固定，來調(diào)節(jié)卷線筒托架的高度和角度，使其能夠適應(yīng)任何尺寸卷線筒3。在把手支桿8上設(shè)置有若干個調(diào)節(jié)孔6，來自動調(diào)節(jié)連接桿三的高度。控制箱體12上的控制面板14對纜繩的速度進(jìn)行設(shè)定，使得傳動軸運(yùn)動并帶動纜繩能夠使得纜繩達(dá)到勻速運(yùn)動的目的。

2工程船絞纜機(jī)被動式收放纜控制裝置可行性分析

1）技術(shù)性分析。該裝置通過控制箱體來控制轉(zhuǎn)動軸使得萬向輪一能夠按照預(yù)設(shè)的速度進(jìn)行勻速運(yùn)動并帶動纜繩收放，使得纜繩能夠?qū)崿F(xiàn)自動勻速收放的被動式收放纜要求。可調(diào)節(jié)底座24上設(shè)置的若干個調(diào)節(jié)孔并通過固定銷25固定，來調(diào)節(jié)卷線筒托架的高度和角度，使其能夠適應(yīng)任何尺寸卷線筒3。在把手支桿8上設(shè)置有若干個調(diào)節(jié)孔6，來自動調(diào)節(jié)連接桿三的高度。控制箱體12上的控制面板14對纜繩的速度進(jìn)行設(shè)定，使得傳動軸運(yùn)動并帶動纜繩能夠使得纜繩達(dá)到勻速運(yùn)動的目的]。

2)精準(zhǔn)性分析。如圖2，經(jīng)過設(shè)置掃描檢測器18和在纜繩每隔1m距離設(shè)置特殊熒光材料的標(biāo)記，可以檢驗(yàn)纜繩是否勻速收放，并檢測速度與預(yù)設(shè)速度是否一致，從而提高實(shí)際操作的精確程度。當(dāng)掃描檢測器18在進(jìn)行檢驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)纜繩收放的速度與實(shí)際預(yù)設(shè)的速度有誤差時，則通過控制箱體12頂部設(shè)置的報警指示燈11進(jìn)行報警提醒，并經(jīng)過控制面板14將誤差進(jìn)行顯示，提高了數(shù)據(jù)的精確性，更方便后續(xù)的速度控制并進(jìn)行及時調(diào)整，使得誤差在一定的很小范圍內(nèi)。

3）安全性分析。如圖3，該裝置通過對底座20的底部設(shè)置有可以折疊取出的底部萬向輪，可以實(shí)現(xiàn)移動方便的目的，對于船體某一處絞纜機(jī)失靈了，可以立即將新的絞纜機(jī)移動加入使用過程，提高效率并增強(qiáng)船體整體的安全性能。

4）操作性分析。該裝置通過可調(diào)節(jié)底座可以調(diào)節(jié)卷線筒托架的高度和角度，使其能夠符合不同卷線筒的使用，使用起來更方便。同時，把手支桿上也設(shè)置若干個調(diào)節(jié)孔可以對連接桿三5的高度進(jìn)行調(diào)節(jié)，使用更輕松。

5)經(jīng)濟(jì)性分析。該裝置實(shí)現(xiàn)了對卷筒轉(zhuǎn)速非線性變速和纜繩自動勻速收放的被動式收放纜，在一定程度上節(jié)約了人力資源和時間分配。另外現(xiàn)有絞纜機(jī)在船上一般是固定在設(shè)置的某一位置，在船舶進(jìn)入港口停靠時會造成設(shè)備的巨大浪費(fèi)，而且設(shè)備長時間處于同一位置也會加快設(shè)備的老化和損壞。本文設(shè)計(jì)的裝置底部裝有可以折疊的萬向輪，可以滿足船上多個位置的使用，提高了裝置的使用效率和使用價值，延長了使用壽命，降低了作業(yè)成本，符合經(jīng)濟(jì)性的要求。

3結(jié)論

從工程船絞纜機(jī)被動式收放纜控制裝置設(shè)計(jì)規(guī)范出發(fā)，針對傳統(tǒng)液壓絞纜機(jī)存在的缺陷和不足設(shè)計(jì)出了工程船絞纜機(jī)被動式收放纜控制裝置，并從技術(shù)性、精準(zhǔn)性、操作性、安全性、經(jīng)濟(jì)性等方面論證了工程船絞纜機(jī)被動式收放纜控制裝置的可行性。本文在絞纜機(jī)的結(jié)構(gòu)方面以及在控制方式方面仍需要進(jìn)一步完善。

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作者：高聰；吳文鋒；王帥軍；袁強(qiáng)；朱發(fā)新 單位：浙江海洋大學(xué)