本發(fā)明涉及船舶系泊，具體涉及一種船舶系纜力測量與調節(jié)裝置及其工作方法。

背景技術：

1、船舶系泊，作為保障船舶在港口、碼頭安全?？康闹匾侄危艿胶竭\界的廣泛關注。特別在每年夏秋臺風盛行的季節(jié)，西北太平洋、我國南海生成的強熱帶氣旋或臺風會給靠港停靠的船舶帶來嚴重影響。船舶處于系泊狀態(tài)時，除了受纜繩拉力作用外，在水平方向上，會受風動力和水動力作用；在垂直方向上，受浮力和重力的作用。其中，浮力、重力、水動力、風動力會對船體起驅動作用；纜繩拉力作為上述力的應力對船體起束縛作用。當船舶受橫向荷載較大時，極易引發(fā)局部纜繩斷裂，造成船舶漂離泊位、擦碰碼頭設施及附近系泊船舶等后果。

2、當前，系纜力測量方案主要依賴于工作人員的經(jīng)驗進行人工監(jiān)控與巡視，但這種方法不能及時對纜繩破斷做出反應。同時，常用的調整方案為通過電機系統(tǒng)驅動絞纜機收緊纜繩。但是當船舶突然遭遇極端海況時，如強潮流等變化復雜的環(huán)境條件下，系纜力極容易超過破斷力的20％，由于上述方案高度依賴人工經(jīng)驗與判斷，且缺乏實時監(jiān)測及反饋機制，易受到主觀因素的影響，從而增加了事故發(fā)生的風險。

3、在復雜的系泊系統(tǒng)中，纜繩預張力的大小對碼頭的靜態(tài)穩(wěn)定性和抗風浪性能具有顯著且直接的影響。若預張力設置不當，船舶在面臨風浪等外部作用時，其穩(wěn)定性將受到嚴重威脅，進而對碼頭的整體安全構成潛在風險。因而，精確控制和調整纜繩的預張力，對于確保船舶和碼頭在復雜海洋環(huán)境中的穩(wěn)定與安全舉足輕重。

技術實現(xiàn)思路

1、為解決現(xiàn)有技術中存在的技術問題，本發(fā)明提供了一種船舶系纜力測量與調節(jié)裝置及其工作方法，以解決現(xiàn)有技術不能實時測量系纜力并智能控制、自動調節(jié)的問題。

2、為達到上述目的，本發(fā)明的技術解決方案如下:

3、一種船舶系纜力測量與調節(jié)裝置，包括固定機構、系纜力調節(jié)機構和可伸縮式限位桿，固定機構和系纜力調節(jié)機構均固定在船舶的纜繩上，固定機構包括環(huán)段與鎖定組件，系纜力調節(jié)機構包括電磁設備，環(huán)段通過可伸縮式限位桿與電磁設備的外殼連接，固定機構和系纜力調節(jié)機構內部均安裝有集成控制器。

4、作為優(yōu)選的技術方案，固定機構中的環(huán)段有四塊，各環(huán)段中間均留有孔道，四塊環(huán)段通過穿過所有孔道的鋼絲與鎖定組件連接。

5、作為優(yōu)選的技術方案，鎖定組件包括電動絞盤，電動絞盤與集成控制器連接，鋼絲的末端與電動絞盤上的絞索鉤連接。

6、作為優(yōu)選的技術方案，環(huán)段包括動力單元、應變片、第一尼龍勾面和強磁鐵，動力單元設置在環(huán)段的外壁上，應變片設置在環(huán)段內表面，應變片通過信號線與一信號傳輸模塊連接，信號傳輸模塊與集成控制器連接，第一尼龍勾面設置在應變片周圍空隙處，強磁鐵設置在環(huán)段垂直于纜繩的一側。

7、作為優(yōu)選的技術方案，電磁設備由外殼包覆，外殼內部左右兩側設有兩根固定鋼柱，兩根固定鋼柱上各纏繞一組線圈，兩組線圈位于兩條電流回路中，線圈與電流回路一一對應，兩條電流回路內分別設有一塊智能電阻。

8、作為優(yōu)選的技術方案，可伸縮式限位桿有兩套，可伸縮式限位桿包括外管、內桿、齒輪齒條部件和位置傳感器，外管套設在內桿上并與內桿通過齒輪齒條部件作可移動式連接，外管和內桿的外端分別固定在外殼和環(huán)段上，位置傳感器固定在可伸縮式限位桿內部且與集成控制器連接。

9、作為優(yōu)選的技術方案，外殼為兩個半圓環(huán)拉伸體，外殼的內表面粘合有第二尼龍勾面，外殼通過多根伸縮桿連接，伸縮桿為環(huán)形伸縮桿，兩端固定在外殼上。

10、作為優(yōu)選的技術方案，固定機構與系纜力調節(jié)機構表面設置有防水涂層。

11、作為優(yōu)選的技術方案，一種船舶系纜力測量與調節(jié)裝置的工作方法，包括以下步驟：

12、步驟一，在每根纜繩上都安裝一個船舶系纜力測量與調節(jié)裝置，通過限位桿確定固定機構和系纜力調節(jié)機構的初始位置；

13、步驟二，驅動固定機構收集系纜力數(shù)據(jù)，集成控制器通過環(huán)境數(shù)據(jù)預測系纜力是否超過纜繩的破斷力，當系纜力超過破斷力時對纜繩進行調節(jié)；

14、步驟三，通過集成控制器實現(xiàn)多根纜繩的協(xié)同控制，調整全部纜繩的預張力；

15、步驟四，利用系纜力調節(jié)機構，改變電磁設備中通過線圈的電流大小和方向，使線圈產(chǎn)生磁力，與強磁鐵產(chǎn)生引力，從而壓縮纜繩；

16、步驟五，通過限位桿內部齒輪齒條限制固定機構與系纜力調節(jié)機構之間的相對距離，避免裝置在強磁力作用下直接吸引并過度壓縮纜繩；

17、步驟六，通過集成控制器對預張力調節(jié)后的纜繩重新計算，在系纜力都低于纜繩的破斷力時，裝置停止工作。

18、作為優(yōu)選的技術方案，判斷系纜力是否超過纜繩的破斷力的公式為：

19、其中，所述f為纜繩破斷力，單位為kn；所述v為風速，單位為m/s；所述h為波高，單位為m；t為波周期，單位為s；所述f為應變片檢測到的力，單位為kn；k為安全系數(shù)。

20、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果為：

21、本發(fā)明的船舶系纜力測量與調節(jié)裝置，通過固定機構中環(huán)段、鋼絲、鎖定組件、第一尼龍勾面的組合設置，大幅簡化了系纜力的測量過程；通過將固定機構直接安裝到纜繩上，實現(xiàn)了系纜力的直接測量，無需復雜的計算過程，還大幅提高了測量的準確性和實時性，使得船舶工作人員能夠更快速、更精準地了解到系纜力的狀態(tài)，提高了工作效率；通過電磁設備與集成控制器的設置，實現(xiàn)了系纜力的實時監(jiān)控與調節(jié)；根據(jù)實時監(jiān)測到的系纜力情況，通過系纜力調節(jié)機構中的智能電阻改變電流，進而調整磁力的大小，從而實現(xiàn)了智能化的纜繩長度調節(jié)，以確保系纜力處于安全狀態(tài)，大幅降低了人工干預的需要，提高了系統(tǒng)的自動化程度和安全性。本發(fā)明的應用可以有效削減人力成本，降低操作風險，提高船舶的整體運行效率和安全性。此外，由于本發(fā)明引入了智能化調節(jié)裝置，可以根據(jù)不同船舶的需求進行定制化設計，具有一定的通用性和適用性，有望在船舶領域產(chǎn)生廣泛的應用和推廣，為航運業(yè)的發(fā)展帶來新的技術突破和經(jīng)濟效益。

技術特征：

1.一種船舶系纜力測量與調節(jié)裝置，其特征在于，包括固定機構、系纜力調節(jié)機構和可伸縮式限位桿，所述固定機構和系纜力調節(jié)機構均固定在船舶的纜繩上，所述固定機構包括環(huán)段與鎖定組件，所述系纜力調節(jié)機構包括電磁設備，所述環(huán)段通過可伸縮式限位桿與電磁設備的外殼連接，所述固定機構和系纜力調節(jié)機構內部均安裝有集成控制器。

2.根據(jù)權利要求1所述的船舶系纜力測量與調節(jié)裝置，其特征在于，所述固定機構中的環(huán)段有四塊，各環(huán)段中間均設有孔道，四塊環(huán)段通過穿過所有孔道的鋼絲與鎖定組件連接。

3.根據(jù)權利要求2所述的船舶系纜力測量與調節(jié)裝置，其特征在于，所述鎖定組件包括電動絞盤，所述電動絞盤與集成控制器連接，所述鋼絲的末端與電動絞盤上的絞索鉤連接。

4.根據(jù)權利要求1所述的船舶系纜力測量與調節(jié)裝置，其特征在于，所述環(huán)段包括動力單元、應變片、第一尼龍勾面和強磁鐵，所述動力單元設置在環(huán)段的外壁上，所述應變片設置在環(huán)段內表面，所述應變片通過信號線與一信號傳輸模塊連接，所述信號傳輸模塊與集成控制器連接，所述第一尼龍勾面設置在應變片周圍空隙處，所述強磁鐵設置在環(huán)段垂直于纜繩的一側。

5.根據(jù)權利要求1所述的船舶系纜力測量與調節(jié)裝置，其特征在于，所述電磁設備由外殼包覆，所述外殼內部左右兩側設有兩根固定鋼柱，兩根固定鋼柱上各纏繞一組線圈，兩組線圈位于兩條電流回路中，線圈與電流回路一一對應，兩條電流回路內分別設有一塊智能電阻。

6.根據(jù)權利要求5所述的船舶系纜力測量與調節(jié)裝置，其特征在于，所述可伸縮式限位桿有兩套，所述可伸縮式限位桿包括外管、內桿、齒輪齒條部件和位置傳感器，所述外管套設在內桿上并與內桿通過齒輪齒條部件作可移動式連接，所述外管和內桿的外端分別固定在外殼和環(huán)段上，所述位置傳感器固定在可伸縮式限位桿內部且與集成控制器連接。

7.根據(jù)權利要求5所述的船舶系纜力測量與調節(jié)裝置，其特征在于，所述外殼為兩個半圓環(huán)拉伸體，所述外殼的內表面粘合有第二尼龍勾面，所述外殼通過多根伸縮桿連接，所述伸縮桿為環(huán)形伸縮桿，兩端固定在外殼上。

8.根據(jù)權利要求1所述的船舶系纜力測量與調節(jié)裝置，其特征在于，所述固定機構與系纜力調節(jié)機構表面設置有防水涂層。

9.根據(jù)權利要求1-8任一項所述的船舶系纜力測量與調節(jié)裝置的工作方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

10.根據(jù)權利要求9所述的船舶系纜力測量與調節(jié)裝置的工作方法，其特征在于，判斷系纜力是否超過纜繩的破斷力的公式為：

技術總結
本發(fā)明涉及一種船舶系纜力測量與調節(jié)裝置及其工作方法，裝置包括固定在纜繩上的固定機構和系纜力調節(jié)機構，固定機構包括環(huán)段與鎖定組件，系纜力調節(jié)機構包括電磁設備，環(huán)段通過可伸縮式限位桿與電磁設備的外殼連接，固定機構和系纜力調節(jié)機構內部均安裝有集成控制器。本發(fā)明的船舶系纜力測量與調節(jié)裝置及方法，解決了現(xiàn)有技術不能實時測量系纜力并智能控制、自動調節(jié)問題，具有增大船舶停泊期間安全性與有效性的特點。

技術研發(fā)人員：聞鳴,李小軍,朱艷,郭殿禹,劉心悅,陳胡林,諸云鵬
受保護的技術使用者：中船第九設計研究院工程有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/10/21