新型江海联运工程船用绞缆机设计陶鹏飞,吴文锋,卢金树,宁栗宾,高聪,卢宇锋 （浙江海洋大学港航与交通运输工程学院，浙江舟山316022） 摘 要：以船用绞缆机为研究对象，针对传统固定式绞缆机存在的引缆装置资源浪费、设备易老化、损坏、智能化程度不高等问题与不足，从船用绞缆机的设计要求出发，利用AutoCAD设计出新型智能化可移动式绞缆机，并介绍其工作原理及主要组成。最后从结构、经济、技术、操作等方面论证了设计出来的船用绞缆机的可行性。结果表明，这种装置是可行的，具有实时定位车体位置、工作状态的可视化、夜间照明、节能、较好的使用率、使用价值和使用寿命等优点。 关键词：可移动绞缆机；设计；智能化 0 引言绞缆机又称系缆绞车（mooring winch），用于绞收缆绳。船首的绞缆机由锚机兼，船尾部的单独设置，其他部位的由就近的起货机代替，有些大型船舶的中部也专设系缆绞车[1]。按其动力分，有蒸汽绞缆机、电动绞缆机和液压绞缆机；按卷筒轴线位置分，有卧式绞缆机和立式绞缆机两种[2-3]。 一般的港口码头在船舶靠泊过程中，需采用引缆绳将缆绳牵引至码头，船方将主缆绳与引缆绳相连，其后码头通过收回引缆绳将主缆引至码头系缆桩上固定。现有技术中的引缆设备通常是固定地设置在某一位置，每个缆桩需安装一套，在有船舶需要停靠在港口时进行引缆的工作[4]。由于风力、波浪和潮流的影响，操纵系泊缆绳的工作越来越困难[5]；另一种困难是随着船舶卸载，船体会越来越高，如果缆绳没有及时松开，过多的拉力会作用在船体与码头的接触面 (护舷)上以及码头系泊设备上，要么造成船体损坏，要么损坏码头设备或结构，再就是缆绳拉断[6]。系泊作业事故发生率还有待降低[7]。现有技术的这种设置将会造成设备资源的巨大浪费，同时，将设备固定在某一位置也将会加速设备的老化和损坏[8]。 为弥补当前船用绞缆机的不足，本文利用AutoCAD设计出一款智能化可移动式的船用绞缆机，该设备较现有设备能提高使用率、使用价值、使用寿命等，在提升船舶配套设备的智能化方面具有很强的现实意义。 1 设计要求分析针对当前船用绞缆机存在的引缆装置资源浪费、设备易老化、损坏、智能化程度不高等问题，并参考其他绞缆机械的设计要求，确定了对新型智能化可移动式船用绞缆机的设计要求，所需设计的产品，基础件通用性好，它能根据市场的动向和消费者的特殊要求，采用发展变型产品的经济合理的办法，机动灵活地发展新品种，既能及时满足市场的要求，又可保持企业生产组织的稳定。同时能最大限度地发挥同行业的设计优势，防止各企业平行设计同类产品却又互不统一的不合理的现象，做到最大限度地节约设计力量，还可防止个别企业盲目设计落后产品[9-10]。从而降低产品的通用要求。针对本文设备具体如下：1）操作简单，工作可靠，应能保证船舶在受到6级风以下作用时（风向垂直于船体中心线）仍能系住船舶;2）绞缆速度一般15～30 m/min，最大可达50 m/min，达到额定拉力时速度取下限值[11]，将此设为最低要求;3）要融合相对节约人力的智能化设计思维，让基于实例推理的设计在其他船舶甲板机械的设计中得到应用;4）经济性好，节约成本;5）使用率、使用价值高，寿命长，功耗低。 2 图样设计利用Word软件设计的新型江海联运工程船用绞缆机结构如图1所示。 如图1，与主控模块2相连的GPS定位模块17，可以准确定位车体的位置，方便工作人员实时寻找；连接在主支架8顶部的摄像头7，能够将船舶靠泊情况的图像实时传送到主控模块2，并通过无线收发模块3[12]传送到远程终端，这样远程终端的工作人员就可以实时了解当前工作状态而准确地做出操作。主支架8顶部的照明模块6则满足了夜晚工作的需求；太阳能电池板5能够将吸收的太阳能转化为电能并传送到电源模块4，从而大大节约能源，充分利用太阳能；设置在绞盘承托架11下方的缓冲装置，主要目的是防止绞盘承托架在工作过程中遇到障碍物会发生碰撞带来损伤。由于新型江海联运工程船用绞缆机的可移动性，在不使用的时候可以移动到室内，有效延长使用寿命。  图1 新型绞缆机结构简图 1.车体 2.主控模块 3.无线收发模块 4.电源模块 5.太阳能电池板 6.照明模块 7.摄像头 8.主支架 9.绞盘 10.绞盘动力装置 11.绞盘承托架 12.第一弹簧 13.第一触板 14.第二弹簧 15.第二触板 16.电动机 17.GPS定位模块 3 可行性分析3.1 结构可行性分析 如图1，新型江海联运工程船用绞缆，包括车体1，车体1上设有主支架8，主支架8连接绞盘承托架11，绞盘承托架11上设有绞盘动力装置10，绞盘动力装置10连接绞盘9；车体1上设有主控模块2、无线收发模块3、电源模块4、太阳能电池板5和GPS定位模块17，可远程控制绞缆机运作，增加绞缆机的数字化程度；主支架8底部设有电动机16，顶部设有照明模块6和摄像头7，为绞缆机的运作提供动力，有效提高绞缆机的可视化程度并满足其夜间使用要求,大大加快信息的处理速度[13]；无线收发模块3、电源模块4、电动机16、绞盘动力装置10、照明模块6、摄像头7和GPS定位模块17均与主控模块2相连；太阳能电池板5与电源模块4相连，有效利用太阳能，使电路得到优化，还可在应急环境中发挥作用。 根据需要,在绞盘承托架11底部设置缓冲装置，包括设于绞盘承托架11底部的第一弹簧12，第一弹簧12连接第一触板13，还包括设于绞盘承托架11底部的第二弹簧14，第二弹簧14连接第二触板15,可以有效防止绞盘承托架在工作过程中遇到障碍物会发生碰撞带来损伤[14]。 根据需要，在主支架8底部设有电动机16，电动机16通过设于主支架8内部的传动链与绞盘承托架11相连。 根据需要，远程终端与无线收发模块3远程无线相连；绞盘承托架11为Z形结构。 在船舶靠泊过程中，利用GPS定位模块17，准确定位车体的位置，摄像头7获得船舶靠泊情况的实时图像通过无线收发模块3传送到远程终端，将这些信息传送到主控模块，以将船舶靠泊过程中的信息参数数字化显示。通过主控模块的调控，以实现靠泊。 3.2 操作可行性分析 在靠港和离港收放缆绳时，通过主控模块上的按钮操作，调控绞盘动力装置、电动机等，以完成起航和靠泊工作，使操作更加容易。 3.3 技术可行性分析 1）可视化技术。如图1，连接在主支架8顶部的摄像头7，能够将船舶靠泊情况的图像实时传送到主控模块2，并通过无线收发模块3传送到远程终端，这样远程终端的工作人员就可以实时了解当前工作状态而准确地做出操作。 2）精准定位技术。如图1，与主控模块2相连的GPS定位模块17，可以准确捕捉定位车体的位置，方便工作人员实时寻找，并同时将实时定位传送到主控模块，将相关数据参数数字化显示，以调节绞缆机的相关参数，完成船舶靠泊工作。 3.4 经济性分析 现有技术中的引缆设备通常是固定地设置在某一位置，每个缆桩需安装一套，在有船舶需要停靠在港口时进行引缆的工作[15]。该设置将会造成设备资源的巨大浪费，同时，将设备固定在某一位置也将会加速设备的老化和损坏。本文设计的智能可移动式的新型船用绞缆机有效提高了设备的使用率、使用价值，延长了使用寿命并且配置了太阳能电池板，降低了作业成本，符合经济性要求。 4 结论从船用绞缆机技术规范要求出发，针对现有船用绞缆机所存在的缺点和不足设计出智能化可移动式船用绞缆机。并从结构、技术、经济性、操作等方面论证了设计出来的新型船用绞缆机的可行性。本文在智能化控制方面仍需要进一步完善。 [参考文献] [1]邱和平.船用绞缆机模块化设计的探索研究[D].大连:大连海事大学,2007. 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[15]贾德君,李范春,赵天宇,等.高海况下船舶停靠过程安全研究[J].大连海事大学学报,2016(1):21-26,33. （编辑 立 明） Design of River-sea-through Engineering Ship's New Ship Mooring TAO Pengfei,WU Wenfeng,LU Jinshu,NING Libin,GAO Cong,LU Yufeng Abstract：This paper takes the ship mooring equipment as the research object.In order to solve the problems and shortcomings of the traditional fixed mooring winch cable device thatthe equipment is easy to be aged,damaged and the intelligent degree is not high,AutoCAD is used to design a new type of intelligent mobile winch,and introduces its working principle and main components.The feasibility of the design of the mooring winch is demonstrated from the aspects of structure,economy,technology and operation.The results show that this device is feasible,and has the advantages of realtime positioning of the car body position,working status visualization,night lighting,energy saving,good use rate,use value and service life. Key words：movable mooring winch;design;intelligent 中图分类号：TP 391.7 文献标志码：A 文章编号：1002－2333（2017）07－0049－03 作者简介：陶鹏飞(1995—),男,本科在读，轮机管理专业；吴文锋(1984—),男,讲师，博士，从事船舶安全与防污染研究。 收稿日期：2016-12-06 基金项目：浙江省自然科学基金项目（LQ16E090003）;舟山市科技局项目（21046000315;2015C41009） |
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