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专利号: 2018113883716
申请人: 广西南宁胜祺安科技开发有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 船舶或其他水上船只;与船有关的设备
更新日期:2024-02-03
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种起重船舶平衡系统,包括船体(1),其特征在于:还包括平衡水槽(2)、调谐平衡水箱(3)、升力风扇(4)、自平衡起重机(5)及PLC控制系统(6);所述平衡水槽(2)设有两组,分别设在船体(1)两侧的船舷(1.2)上,所述平衡水槽(2)包括槽体(2.1)和液压伸缩臂(2.2),所述槽体(2.1)为顶部开口的U形船结构,所述槽体(2.1)底部铰接在液压伸缩臂(2.2)伸出端,所述槽体(2.1)侧面铰接在翻转液压缸(2.4)伸出端,所述翻转液压缸(2.4)缸底端铰接在液压伸缩臂(2.2)上,所述液压伸缩臂(2.2)头端铰接在船舷(1.2)上,所述液压伸缩臂(2.2)上设有伸展液压缸(2.3),所述伸展液压缸(2.3)伸出端铰接在液压伸缩臂(2.2)上,所述伸展液压缸(2.3)缸底端铰接在船舷(1.2)上;所述调谐平衡水箱(3)设有两组,分别设在在船体(1)内的首部和尾部,所述调谐平衡水箱(3)包括主水箱(3.1)和副水箱(3.11),所述主水箱(3.1)底部设有横向水箱支座(3.9),所述水箱支座(3.9)固定在船舱(1.3)底部,所述水箱支座(3.9)两端设有限位块Ⅰ(3.11),所述水箱支座(3.9)上设有滚棍(3.10),所述滚棍(3.10)与主水箱(3.1)滚动连接,所述主水箱(3.1)内设有活塞板(3.2),所述活塞板(3.2)把主水箱(3.1)隔成两部分,所述活塞板(3.2)两边设有伺服液压缸(3.7),所述伺服液压缸(3.7)穿过主水箱(3.1)侧壁并分别固定在船舱(1.3)内两侧,所述主水箱(3.1)内部上端设有转换水道(3.3),所述转换水道(3.3)两端设有两组转换水阀(3.4),所述转换水道(3.3)侧端设有补水阀(3.5),所述主水箱(3.1)外侧端横向设有两组可调液压阻尼器(3.8),所述可调液压阻尼器(3.8)连接固定在船舱(1.3)侧端和主水箱(3.1)外侧端之间,所述主水箱(3.1)两侧端分别设有低、中、高三组平衡水箱液位传感器(3.6);所述副水箱(3.11)纵向设在主水箱(3.1)顶部,所述副水箱(3.11)底部设有两组滑动轨道(3.12),所述滑动轨道(3.12)支撑副水箱(3.11)固定在主水箱(3.1)上表面,所述滑动轨道(3.12)两端设有限位块Ⅱ(3.13),所述限位块Ⅱ(3.13)上固定设有限位开关(3.17),所述副水箱(3.11)底部中间位置固定设有滚珠丝杆(3.15),所述滚珠丝杆(3.15)端部设有步进电机(3.14),所述滚珠丝杆(3.15)旁设有光栅尺(3.16),所述光栅尺(3.16)与滑动轨道(3.12)平行固定在主水箱(3.1)上表面;所述升力风扇(4)设有四组,分别设在船体(1)四周的甲板(1.1)上,所述升力风扇(4)设有两组横向传动轴(4.1),所述横向传动轴(4.1)两端设有自动变速器(4.2),所述横向传动轴(4.1)中间设有锥形齿轮传动组Ⅰ(4.3),所述锥形齿轮传动组Ⅰ(4.3)与纵向传动轴(4.4)两端连接,所述纵向传动轴(4.4)中间设有锥形齿轮传动组Ⅱ(4.5),所述锥形齿轮传动组Ⅱ(4.5)与垂直传动轴(4.6)上端连接,所述垂直传动轴(4.6)下端连接到锥形齿轮传动组Ⅲ(4.7),所述锥形齿轮传动组Ⅲ(4.7)由主传动轴(4.8)输入传动,所述主传动轴(4.8)连接到船舶动力系统;所述甲板(1.1)上设有起重轨道(1.5),所述自平衡起重机(5)设在所述起重轨道(1.5)上;所述液压伸缩臂(2.2)、伸展液压缸(2.3)、翻转液压缸(2.4)、伺服液压缸(3.7)、转换水阀(3.4)、补水阀(3.5)、平衡水箱液位传感器(3.6)、可调液压阻尼器(3.8)、步进电机(3.14)及自动变速器(4.2)均连接到PLC控制系统(6)。

2.根据权利要求1所述的一种起重船舶平衡系统,其特征在于:所述起重轨道(1.5)固定在甲板(1.1)两侧,所述起重轨道(1.5)呈“工”字型,并且顶部形成圆弧结构,所述起重轨道(1.5)底部设三组起重轨道压力传感器(1.6),所述起重轨道(1.5)两端设有两组起重机位移传感器(1.7),所述甲板(1.1)四周及前后位置设有六组倾角传感器(1.4),所述轨道压力传感器(1.6)、起重机位移传感器(1.7)及倾角传感器(1.4)均连接到PLC控制系统(6)。

3.根据权利要求1所述的一种起重船舶平衡系统,其特征在于:所述自平衡起重机(5)包括起重机架(5.1)、吊臂(5.2)和平衡臂(5.3),所述起重机架(5.1)底部设有四组移动装置(5.12),所述起重机架(5.1)顶部设有旋转工作台(5.6),所述旋转工作台(5.6)上固定设有操作仓(5.4),所述旋转工作台(5.6)上设有起重机回转角度传感器(5.11),所述吊臂(5.2)固定在旋转工作台(5.6)上,所述吊臂(5.2)上设有起吊小车(5.5),所述起吊小车(5.5)与吊臂(5.2)滑动连接,述起吊小车(5.5)上设有起重重量传感器(5.10),所述吊臂(5.2)尾部设有起吊小车位移传感器(5.9);所述平衡臂(5.3)固定在旋转工作台(5.6)上,所述平衡臂(5.3)与吊臂(5.2)对应形成一条直线并对接在一起,所述平衡臂(5.3)上设有固定配重块(5.7)和可变配重水箱装置(5.8),所述可变配重水箱装置(5.8)设在固定配重块(5.7)右侧,所述可变配重水箱装置(5.8)包括多组水箱(5.81)、配重水箱调节泵(5.86)和配重水箱补水泵(5.88),所述多组水箱(5.81)至少设有两组,所述多组水箱(5.81)顶部设有配重水箱进水阀(5.82),所述多组水箱(5.81)底部设有配重水箱出水阀(5.83),所述多组水箱(5.81)顶部设有配重水箱液位传感器(5.89),所述配重水箱出水阀(5.83)连接到回流管(5.84),所述回流管(5.84)上设有配重水箱调节泵(5.86) ,所述回流管(5.84)连接到配重水箱进水阀(5.82),所述回流管(5.84)连接到配重水箱排水阀(5.85),所述配重水箱补水泵(5.88)上设有配重水箱补水管(5.810),所述配重水箱补水管(5.810)一端连接到配重水箱补水阀(5.87)另一端连接到水域中,所述配重水箱补水阀(5.87)出口与回流管(5.84)连接;所述起吊小车位移传感器(5.9)、起重重量传感器(5.10)、起重机回转角度传感器(5.11)、配重水箱进水阀(5.82)、配重水箱出水阀(5.83)、配重水箱排水阀(5.85)、配重水箱液位传感器(5.89)、配重水箱补水阀(5.87)、 配重水箱调节泵(5.86) 及配重水箱补水泵(5.88)均连接到PLC控制系统(6)。

4.根据权利要求3所述的一种起重船舶平衡系统,其特征在于:所述移动装置(5.12)为底部设有缺口正方形结构,所述移动装置(5.12)缺口位置与“工”型起重轨道(1.5)中部位置对应,并且设有滚棍(5.14),所述滚棍(5.14)同时与移动装置(5.12)及起重轨道(1.5)滚动连接,所述移动装置(5.12)内设有内凹的滚轮(5.13),所述滚轮(5.13)与起重轨道(1.5)顶部滚动连接,所述滚轮(5.13)连接有起重机移动电机(5.15),所述起重机移动电机(5.15)连接到PLC控制系统(6)。

5.根据权利要求1-4所述的一种起重船舶平衡系统的工作方法,其特征在于:包括以下步骤:

1)起吊货物前,PLC控制系统(6)启动自检程序,检测数据采集端、执行工作端信号正常,进入工作准备状态;

2)起吊较轻货物时,船体(1)两侧的液压伸缩臂(2.2)顶出带动槽体(2.1)下降到水面,下降的同时,伸展液压缸(2.3)支撑液压伸缩臂(2.2)向两边扩展,此时两侧的槽体(2.1)提供向上的浮力,使船体(1)在水面上保持稳定,不会出现倾斜;自平衡起重机(5)转动吊臂(5.2)到需要起吊的货物上方,起吊小车(5.5)加载货物,起重重量传感器(5.10)检测出货物重量,起吊小车位移传感器(5.9)检测出力臂,起重机回转角度传感器(5.11)检测转动的角度位置并反馈到PLC控制系统(6)计算得出力矩平衡参数,PLC控制系统(6)控制平衡臂(5.3)上的可变配重水箱装置(5.8)工作,启动配重水箱调节泵(5.86)调节多组水箱(5.81)内的水量以及选择需要注水的箱体,配重水箱液位传感器(5.89)检测出水量达到要求后反馈信号到PLC控制系统(6)停止调节,此时利用重心到平衡支点距离的变化和重力变化量调节到平衡状态,同时起重机架(5.1)底部的移动装置(5.12)由于与工”型起重轨道(1.5)相扣滚动连接在一起,确保了自平衡起重机(5)不会出现脱轨翻车;

3)起吊较重货物时,系统执行步骤2)工作流程后,自平衡起重机(5)工作达到初步平衡状态,但由于加载重物,船舶受到起重外力矩的作用出现倾斜,甲板(1.1)上的起重轨道压力传感器(1.6)检测出施加的外力,起重机位移传感器(1.7)检测出施加外力的距离,倾角传感器(1.4)检测出船舶倾斜角度并反馈到PLC控制系统(6), PLC控制系统(6)计算出反方向补偿回复力矩后,倾斜反方向侧翻转液压缸(2.4)动作带动槽体(2.1)向下翻转使槽体(2.1)中装入水,槽体(2.1)装满水后翻转液压缸(2.4)带动槽体(2.1)回正,伸展液压缸(2.3)顶出,使槽体(2.1)离开水面,此时槽体(2.1)中装满水提供向下的反倾斜重力拉动船舶回正;同时调谐平衡水箱(3)上主水箱(3.1)两端可调液压阻尼器(3.8)变大,使主水箱(3.1)无法左右移动,倾斜反方向端的伺服液压缸(3.7)动作,顶着活塞板(3.2)向倾斜方向移动,转换水道(3.3)上的转换水阀(3.4)打开,主水箱(3.1)内倾斜侧的水通过转换水道(3.3)流到倾斜反方向侧后关闭转换水阀(3.4),倾斜侧伺服液压缸(3.7)顶着活塞板向倾斜反方向侧压缩,主水箱(3.1)侧面上的平衡水箱液位传感器(3.6)检测到高液位信号后停止压缩,此时主水箱(3.1)内的水储存到倾斜反方向侧,并向下提供反倾斜重力压着船舶回正;同时设在船体(1)甲板(1.1)上倾斜方向侧的升力风扇(4)通过主传动轴(4.8)的多级传动,从船舶动力系统输出的动力传动进自动变速器(4.2),PLC控制系统(6)控制倾斜方向侧连接自动变速器(4.2)的升力风扇(4)高速转动,提供向上使船舶回正的升力;

4)船舶运输航行时,调谐平衡水箱(3)上主水箱(3.1)两端的可调液压阻尼器(3.8)变小,主水箱(3.1)两侧水位一致,船舶航行左右摇动时主水箱(3.1)随着船舶上的横向水箱支座(3.9)上的滚棍(3.10)左右摇动,主水箱(3.1)内的水晃动对侧壁的产生的动压力反馈作用的船体(1)上,起到抑制左右摇动目的,摆动时甲板(1.1)上的倾角传感器(1.4)检测出船舶摆动频率,PLC控制系统(6)计算出调谐频率,控制可调液压阻尼器(3.8)和伺服液压缸(3.7)调整主水箱(3.1)摆动频率和水晃动频率,同时步进电机(3.14)正反转控制副水箱(3.11)沿着滑动轨道(3.12)前后移动频率,光栅尺(3.16)实时反馈副水箱(3.11)移动位置,实现抑制船舶运输航行时前后左右晃动的目的。