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专利号: 2020103592656
申请人: 重庆交通大学
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:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种两端牵引式隧洞船舶通航控制方法,其特征在于,在隧洞两侧岸边或者隧洞顶部顺隧洞长度方向设置牵引车轨道,牵引车轨道上沿前后方向成对地设置有牵引车,牵引车上设置有牵引装置,牵引装置包括用于牵引船舶的牵引绳,通航控制过程具体包括以下步骤:(1)船舶船艏进入隧洞后,船舶停止自航,前方的牵引车上放出两根牵引绳和船艏两侧相连接,使其形成对船艏两侧的向前牵引;

(2)控制前方的牵引车向前移动并放出牵引绳,使该牵引绳的船艏牵引力与水平方向夹角达到设定值α1、与船舶轴线方向夹角达到设定值β1,然后停止放出牵引绳并张紧施加向前的牵引力,船舶在向前的牵引力设定值T1作用下,继续低速前进;

(3)船舶船艉进入隧洞后,后方的牵引车上放出两根牵引绳与船艉两侧相连接;

(4)船舶继续前行,后方的牵引车暂时保持不动并放出牵引绳,以形成对船艉两侧的向后的反向约束力,反向约束力与水平方向夹角达到设定值α2、与船舶轴线方向夹角达到设定值β2,后方牵引车停止放出并张紧牵引绳,反向约束力达到设定值T2后,对船舶施加向后的反向牵引;

(5)船舶在船艏的牵引力T1与艉部反向约束力T2协同作用下,控制船舶按照设计加速度a1加速至设定速度v1;加速过程中,船舶艉部的反向约束力保持设计T2不变,并保持其与水平方向夹角、船舶轴线方向夹角均不变;

(6)当船舶达到设定速度v1后,控制船舶在船艏的牵引力T1与艉部反向约束力T2协同作用下保持匀速状态行驶;

(7)船舶船艏到达隧洞出口后,控制后方的牵引车向前行驶转变反向约束力为正向牵引力,并继续带动船舶继续向前行驶,直至船舶驶出隧洞,解除牵引绳和船舶的连接。

2.如权利要求1所述的两端牵引式隧洞船舶通航控制方法,其特征在于,船舶前后两端受牵引方式是以下四种:

船艏两侧受隧洞顶部牵引车的呈内八字的向前牵引力T1,船艉两侧受隧洞顶部牵引车的呈内八字的反向约束力T2;

或者船艏两侧受隧洞两侧岸边牵引车的呈外八字的向前牵引力T1,船艉两侧受隧洞顶部牵引车的呈内八字的反向约束力T2;

或者船艏两侧受隧洞顶牵引车的呈内八字的向前牵引力T1,船艉两侧受隧洞两侧岸边牵引车的呈外八字的反向约束力T2;

或者船艏两侧受隧洞两侧岸边牵引车的呈外八字的向前牵引力T1,船艉两侧受隧洞两侧岸边牵引车的呈外八字的反向约束力T2。

3.如权利要求2所述的两端牵引式隧洞船舶通航控制方法,其特征在于,船艏牵引力和水平方向夹角α1、船艏牵引力与船舶轴线方向夹角β1和船艏牵引绳施加向前的牵引力T1,以及步骤(4)中船艉的反向约束力和水平方向夹角α2、反向约束力与船舶轴线方向夹角β2和反向约束力T2的大小依靠中央控制器确定;

通航时,由船舶上人员预先将船舶船型信息和船舶吃水深度信息发送至中央控制器,再实时检测牵引车到船舶垂直距离信息发送至中央控制器;通过定期录入或实时检测隧洞河流流速信息输入中央控制器;然后中央控制器根据预先建立的对应模型关系直接得到α1、β1、T1、α2、β2和T2六个值的大小,并以此实现控制。

4.如权利要求2所述的两端牵引式隧洞船舶通航控制方法,其特征在于,步骤(7)具体为:当前方牵引车行驶到隧洞出口位置后,前方牵引车停止前进,船舶在惯性作用下继续驶出隧洞,此时控制前方牵引车逐渐收回牵引绳并保持牵引绳张力,同时控制后方牵引车开始主动向前行驶,并由其继续提供船舶牵引力;当船舶前端超出前方牵引车所在位置后,由后方牵引车开始对船舶施加向前的牵引力拖动船舶继续向前行驶,而前方牵引车对应逐步放出牵引绳并对船舶保持一个较小的向后的反向约束力;待后方牵引车行驶至隧洞出口位置后停止前进,解除船艏两侧的牵引绳,前方牵引车将牵引绳收回牵引装置,后方牵引车控制牵引绳逐步收回并保持向前张紧力,待船艉通过后方牵引车下方后,解除船艉两侧牵引绳,后方牵引车将牵引绳收回牵引装置,再控制隧洞出口位置的牵引车返回隧洞入口位置待下次使用。

5.如权利要求4所述的两端牵引式隧洞船舶通航控制方法,其特征在于,隧洞内设置有用于非自航船舶长距离通过隧洞的装置,实现隧洞两侧岸边牵引车轨道和牵引车的设置。

6.如权利要求4所述的两端牵引式隧洞船舶通航控制方法,其特征在于,隧洞顶部设置牵引车轨道和牵引车,依靠一种隧洞非自航船舶通航装置实现,所述隧洞非自航船舶通航装置,包括顺隧洞长度方向设置于隧洞中的牵引车轨道和设置于牵引车轨道上的牵引车,牵引车上设置有能够驱动牵引车在牵引车轨道行驶的驱动装置,牵引车上还设置有牵引装置,牵引装置包括用于牵引船舶的牵引绳;还包括控制系统,控制系统具有一个和驱动装置以及牵引装置相连的中央控制器,所述牵引车轨道和牵引车设置于隧洞顶部中间位置。

7.如权利要求6所述的两端牵引式隧洞船舶通航控制方法,其特征在于,隧洞顶部沿长度方向间隔设置有若干个支撑架,支撑架整体沿隧洞宽度方向布置,支撑架上端具有向上延伸锚固进隧洞顶部岩层中的锚杆桩,支撑架位于隧洞宽度方向的两端各具有一根向下延伸的下悬臂,下悬臂下端各具有一截水平向内延伸的牵引车支撑横臂,所述牵引车轨道安装固定在牵引车支撑横臂上;所述牵引车两侧车轮配合支撑在牵引车轨道上,两侧牵引车支撑横臂之间留有间隔,所述牵引装置对应设置于间隔之间的牵引车下部;

牵引装置包括安装在牵引车上的一个牵引电机,牵引电机输出端和缆盘传动连接,缆盘上并列缠绕着两条牵引绳。

8.如权利要求7所述的两端牵引式隧洞船舶通航控制方法,其特征在于,所述驱动装置,包括安装在牵引车上的驱动电机,驱动电机和牵引车的车轮传动连接;所述牵引车两侧向外延伸形成有电刷支臂,所述下悬臂下部内侧还具有水平向内延伸形成的电刷平台,电刷支臂和电刷平台之间设置有电刷装置,电刷装置和驱动电机以及牵引电机相连并为其供电。

9.如权利要求7所述的两端牵引式隧洞船舶通航控制方法,其特征在于,牵引车轨道上设置有多组牵引车,牵引车上方还设置有牵引车拾回行车系统,牵引车拾回行车系统包括位于两根下悬臂中部内侧向内设置的一段行车支撑横臂,行车支撑横臂上架设有行车轨道,两侧行车支撑横臂之间留有间隔且行车支撑臂和下方牵引车之间留有可容纳一个牵引车的空间,牵引车拾回行车系统还包括配合设置在行车轨道上的行车,行车下端中部设置有提拉装置,提拉装置包括一个提拉电机,提拉电机输出端和提拉绳盘传动连接,提拉绳盘上缠绕设置有提拉绳,提升绳下端固定设置有抓取装置,抓取装置能够完成和牵引车的连接实现抓取。

10.如权利要求9所述的两端牵引式隧洞船舶通航控制方法,其特征在于,控制系统还包括安装在牵引车下表面正对下方设置的激光位移传感器,以及安装在牵引装置上的牵引绳张力传感器,激光检测传感器和牵引绳张力传感器和中央控制器通讯连接;支撑架下端还设置有用于获取下方隧洞内图像信息的图像传感器,图像传感器和中央控制器通讯连接。