本發(fā)明涉及船舶系泊系統(tǒng)，尤其涉及一種應用于系泊恒張力的自蓄能裝置及方法。

背景技術：

1、隨著船舶的大型化，船舶的系泊安全已經成為構成船舶事故和風險的重要因素之一。船舶系泊主要依靠纜繩、纜機、纜樁、出纜孔、導向滾輪等設備進行配置和操控。船舶大型化以后、這些設備需要操控的力量非常大，而且不同的操控方法和能力對這些力量的調整幅度差別非常大，合理的裝備和系泊方案能夠更合理地控制好這些力量，減少船舶在系泊期間的風險和事故。

2、船舶用于控制纜繩受力的設備，主要是絞纜機和挽纜樁。

3、其中絞纜機控制纜繩受力可分為三種：“手動”，即用纜機剎車片剎牢，其產生的力以下稱為“剎車力”；“自動”，即使用油泵恒張力控制纜繩保持一定的張力，其產生的力以下稱為“恒張力”；以及手動調整纜繩過程中產生的力，稱為“纜車絞力”。

4、三者相比較而言，“恒張力”的大小由油泵決定，可通過調整油泵的輸出功率來進行調節(jié)；“恒張力”的特點是：在船舶靜止不動時，向纜繩提供恒定的張力，在船舶前后移動和向外移動的情況下，調節(jié)纜繩長度以保持船舶的穩(wěn)定。

5、而現有技術對纜繩提供恒張力的方法大多是外部提供能量，即使用液壓泵站，這種方法需要額外消耗燃料或電能，同時液壓泵站工作時也會產生噪音和震動，對環(huán)境造成影響；

6、此外，由于現有的恒張力系統(tǒng)的設計有一定的調節(jié)范圍，以及由于液壓系統(tǒng)的控制器、傳感器存在滯后效應等原因導致的相應速度不足，當船舶移動幅度或外力變化超過這個范圍后，系統(tǒng)可能無法及時有效的調整纜繩的張力和長度。

7、因此有必要設計一種能自動儲存船舶能量并加以利用的方法和設備，使得纜繩在較大受力（30-50噸）時還能有較大的伸長（2-3米）并保持張力穩(wěn)定，同時也減少了能源的消耗。

技術實現思路

1、為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種應用于系泊恒張力的自蓄能裝置及方法，通過儲存船舶運動自生的能量，解決了船舶系泊提供恒張力需額外能量消耗、纜繩張力和伸長不足的問題。

2、第一方面，本發(fā)明的第一目的是提供一種應用于系泊恒張力的自蓄能裝置，包括：

3、液壓缸；所述液壓缸的活塞拉桿與纜繩的一端連接；

4、蓄能模塊；所述蓄能模塊包括一號蓄能器和二號蓄能器，所述二號蓄能器的容積大于一號蓄能器的容積，設定所述一號蓄能器的最大壓強大于二號蓄能器的最大壓強；

5、所述一號蓄能器和二號蓄能器分別通過液壓管路和液壓缸的油腔連接；所述一號蓄能器和二號蓄能器之間通過液壓管路連接；

6、通過一號蓄能器和二號蓄能器調整液壓缸中的液壓油量來調整液壓缸中的壓強，使得工作時所述纜繩中的張力恒定在預設值以內。

7、進一步，所述蓄能模塊還包括：

8、一號單向閥，設置在一號蓄能器和液壓缸之間，用于控制是否將油腔中的液壓油傳輸到一號蓄能器中；

9、二號單向閥，設置在二號蓄能器和液壓缸之間，用于控制是否將二號蓄能器中的液壓油傳輸到油腔中；

10、一號溢流閥，設置在一號蓄能器和二號蓄能器之間的液壓管路上，用于控制一號蓄能器中的最大壓強；

11、二號溢流閥，與二號蓄能器通過液壓管路連接，用于控制二號蓄能器中的最大壓強；

12、油箱，與二號溢流閥連接，用于儲存來自二號蓄能器中的液壓油。

13、進一步，還包括：

14、在油箱和油腔之間液壓管路上設置的三號單向閥，所述三號單向閥用于控制是否將油箱中的液壓油傳輸到油腔中。

15、進一步，所述二號蓄能器和油腔之間的液壓管路上設有三號溢流閥，所述三號溢流閥用于穩(wěn)定二號蓄能器出口處的壓力。

16、進一步，所述一號溢流閥為先導式溢流閥，所述二號溢流閥為直動式溢流閥。

17、進一步，所述裝置通過螺栓固定在船舶上。

18、第二方面，本發(fā)明的第二目的是提供一種應用于系泊恒張力的自蓄能方法，包括：

19、s1、將所述液壓缸和纜繩連接，將所述裝置安裝在船舶上；

20、s2、纜繩拉伸時，活塞拉桿向外運動，液壓油從油腔進入一號蓄能器中；

21、s3、若纜繩未繼續(xù)拉伸，則進行s4；若纜繩繼續(xù)拉伸，一號蓄能器中壓強達到設置的最大壓強時，液壓油從一號蓄能器進入二號蓄能器中儲存，纜繩張力為第一預設值；若二號蓄能器中壓強達到設置的最大壓強時，液壓油從二號蓄能器進入油箱中。

22、s4、纜繩收縮時，活塞拉桿向內運動，液壓油從二號蓄能器進入油腔中；

23、s5、若纜繩未繼續(xù)收縮，則直接進行s6；若纜繩繼續(xù)收縮，則二號蓄能器中無液壓油時，油腔中的液壓油進入油箱中；

24、s6、循環(huán)進行s2-s5的過程。

25、進一步，所述s3還包括：

26、若二號蓄能器中壓強達到設置的最大壓強時，液壓油從二號蓄能器進入油箱中。

27、本發(fā)明實施例具有以下技術效果：

28、本申請通過設置一號蓄能器作為高壓蓄能器，設置二號蓄能器作為低壓蓄能器，并設置了單向閥、溢流閥等便于進行液壓缸和兩個蓄能器之間的能量交互，能夠儲存靠泊船舶自身運動產生的能量；且可通過設置一號蓄能器中最大壓強值來決定纜繩拉伸時的最大張力，通過設置二號蓄能器中最大壓強值來決定纜繩回縮時的最大張力，更好地滿足實際需求；

29、在纜繩受到較大力時一號蓄能器可以使得張力保有一個穩(wěn)定的小幅度變化，纜繩也會有較大的伸長，船舶停泊更加穩(wěn)定；而在纜繩松開時二號蓄能器會提供給纜繩一個張力，防止出現瞬間完全的放松導致的不穩(wěn)定晃動；

30、使用船舶自身能量供能減少了液壓系統(tǒng)在傳輸和轉換能量時的能量損失，提高整體能量效率，能夠實現更環(huán)保和可持續(xù)的能量利用，不用液壓泵站等外部提供能量，減少液壓泵站的維護需求，降低環(huán)境污染，不會出現液壓泵站工作時產生的噪音和振動；

31、此外，在一些特殊環(huán)境下（如偏遠地區(qū)、極地地區(qū)），獲取外部能源可能會產生困難，本申請可以增強船舶停泊在這些環(huán)境下的適應能力。

技術特征：

1.一種應用于系泊恒張力的自蓄能裝置，其特征在于，包括：

2.根據權利要求1所述的一種應用于系泊恒張力的自蓄能裝置，其特征在于，所述蓄能模塊還包括：

3.根據權利要求2所述的一種應用于系泊恒張力的自蓄能裝置，其特征在于，還包括：

4.根據權利要求1所述的一種應用于系泊恒張力的自蓄能裝置，其特征在于，所述二號蓄能器（102）和油腔（4）之間的液壓管路上設有三號溢流閥，所述三號溢流閥用于穩(wěn)定二號蓄能器（102）出口處的壓力。

5.根據權利要求2所述的一種應用于系泊恒張力的自蓄能裝置，其特征在于，所述一號溢流閥（301）為先導式溢流閥，所述二號溢流閥（302）為直動式溢流閥。

6.根據權利要求1所述的一種應用于系泊恒張力的自蓄能裝置，其特征在于，所述裝置通過螺栓固定在船舶上。

7.一種應用于系泊恒張力的自蓄能方法，基于權利要求1-6任一項所述的裝置實現，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

技術總結
本發(fā)明涉及船舶系泊系統(tǒng)技術領域，公開了一種應用于系泊恒張力的自蓄能裝置及方法，包括液壓缸；所述液壓缸的活塞拉桿與纜繩的一端連接；蓄能模塊；所述蓄能模塊包括一號蓄能器和二號蓄能器，所述二號蓄能器的容積大于一號蓄能器的容積，設定所述一號蓄能器的最大壓強大于二號蓄能器的最大壓強；所述一號蓄能器和二號蓄能器分別通過液壓管路和液壓缸的油腔連接；所述一號蓄能器和二號蓄能器之間通過液壓管路連接；通過一號蓄能器和二號蓄能器調整液壓缸中的液壓油量來調整液壓缸中的壓強，使得工作時所述纜繩中的張力恒定在預設值以內。本發(fā)明通過儲存船舶運動自生的能量，解決了船舶系泊提供恒張力需額外能量消耗、纜繩張力和伸長不足的問題。

技術研發(fā)人員：陳漢寶,陳松貴,欒英妮,沈文君,陳江南,牛星宇,朱穎濤,管寧,譚忠華,段自豪
受保護的技術使用者：交通運輸部天津水運工程科學研究所
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19