CN101395084A - 负荷控制动力传动装置 - Google Patents

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CN101395084A CNA2005800030345A CN200580003034A CN101395084A CN 101395084 A CN101395084 A CN 101395084A CN A2005800030345 A CNA2005800030345 A CN A2005800030345A CN 200580003034 A CN200580003034 A CN 200580003034A CN 101395084 A CN101395084 A CN 101395084A
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Abstract

本发明是一种用于一绞盘滚筒的传动装置。该传动装置包括一驱动轴、一输出轴、一液压或气动***、一冷却***、一同轴线地安装在输出轴上的一齿轮、以及为齿轮提供动力的一电动机。驱动轴适于驱动绞盘滚筒并包括从驱动轴大致径向向外地延伸的一离合器盘。离合器盘具有一表面。输出轴同轴线地包围至少一部分驱动轴并包括大致径向向内延伸的一摩擦面。摩擦面具有与离合器盘的表面相对的一表面。液压或气动***适用于使这两个面接触，而冷却***适用于通过流体冷却剂将热量从摩擦面带走。

Description

负荷控制动力传动装置
相关申请的交叉参照
本申请要求2004年1月28日提交的题目为“负荷控制动力传动装置”的美国临时专利申请60/540,105以及可在美国专利商标局用代理人编号33872/US/2查到的、于2005年1月20日提交的题目为“负荷控制动力传动装置”的美国实用新型申请的优先权。
技术领域
本发明涉及绞盘。更具体地说，本发明涉及用于处于动负荷作用下的绞盘的传动装置，比如在船舶环境下会发生的情况。
背景技术
拖曳/锚泊操作(anchor-handling)拖船上装备有绞盘。当放出或收回缆索或持有一固定负荷时，绞盘及其缆索常常会由于船只受到波浪的作用而经受负荷的起伏波动或负荷峰值。这些负荷起伏波动或负荷峰值会造成缆索损坏。
从一绞盘放出的缆索会很长。这样以正常的绞盘操作速度来放出缆索会需要很多时间。在本领域中就需要一种适于使在船舶环境下放缆和收缆操作过程中绞盘上的负荷起伏波动和负荷峰值的影响最小的设备和方法。还有，在本领域中需要有能力以受控的方式进行高速/大马力地放缆。
发明内容
在一个实施例中，本发明是一种用于一绞盘滚筒的传动装置。该传动装置包括安装在适用于驱动绞盘滚筒的一驱动轴上的一流体冷却离合器。
在另一个实施例中，本发明是一种用于一绞盘滚筒的传动装置。该传动装置包括一驱动轴、一输出轴、一液压或气动***、一冷却***、一同轴线地安装在输出轴上的一齿轮、以及为齿轮提供动力的一电动机。驱动轴适于驱动绞盘滚筒并包括从驱动轴大致径向向外地延伸的一离合器盘。离合器盘具有一表面。输出轴同轴线地包围至少一部分驱动轴并包括大致径向向内延伸的一摩擦面。摩擦面具有与离合器盘的表面相对的一表面。液压或气动***适用于使这两个面接触，而冷却***适用于通过流体冷却剂将热量从摩擦面带走。
在另一个实施例中，本发明是一种用于一绞盘滚筒的传动装置。该传动装置包括一驱动轴、一输出轴、一致动***和一冷却***。驱动轴适于驱动绞盘滚筒，并可操作地联结于一第一离合器表面。输出轴适用于由一电动机驱动，并可工作地联结于与第一离合器表面相对的一第二离合器表面。致动***适于使第一和第二表面接触。冷却***适于通过流体冷却剂将至少一个表面上的热量带走。
在另一个实施例中，本发明是一种控制装备有一驱动轴以及同轴线地围绕至少一部分驱动轴的一输出轴的一绞盘滚筒的方法。驱动轴适于驱动绞盘滚筒，而输出轴适于通过一液压或气动离合器将动力从一电动机传送给驱动轴。该方法包括：设定一绞盘负荷极限；当实际绞盘负荷并未超出设定的绞盘负荷极限时通过液压或气动的方式使离合器阻止驱动轴和输出轴之间的相对运动；当实际绞盘负荷超出设定的绞盘负荷极限时允许两根轴之间的相对位移；以及将一种流体冷却剂循环通过离合器以将两根轴之间的相对位移所产生的热量带走。
在另一个实施例中，本发明是一种将缆索从联结于一传动装置的一绞盘滚筒上动态放出的方法。该传动装置装备有一驱动轴和一输出轴。驱动轴适于驱动绞盘滚筒，而输出轴同轴线地包围至少一部分驱动轴并适于通过一液压或气动离合器将动力从一电动机传送给驱动轴。电动机与诸如电阻器组之类的一电负荷元件电气连接，而离合器与一冷却***流体连接。缆索的动态放出产生需要消散的能量。在一个实施例中，该方法包括根据电负荷元件的容量的一百分比设定一转换点。在另一个实施例中，该方法包括根据一预定的电动机转速设定一转换点。例如，在一个实施例中，预定的电动机转速可依据最大电动机转速的一百分比而定。该方法还包括：当没有超出所设定的转换点时通过液压或气动的方式使离合器阻止两根轴之间的相对运动，从而使总的来说所有的能量通过电负荷元件而消散；以及当超出转换点时通过液压和气动的方式启动离合器以使两根轴之间相对移动，从而使至少一部分能量通过冷却***消散，而其余能量则通过电负荷元件消散。
在另一个实施例中，本发明是一种消散将缆索从一绞盘滚筒动态放出所产生的能量的方法。该方法包括：设定一转换点，在该点处，对能量消散的承担从总的来说由一主能量消散***承担转换成在主能量消散***和一补充能量消散***之间分担；当没有超出转换点时通过主***消散能量；以及当超出转换点时通过主***和补充***来消散能量。在一个实施例中，主***是与一电负荷元件相连的一电动机，而补充***是与一冷却***流体连接的一流体冷却离合器。在另一个实施例中，主***是与一液压***流体连接的一液压马达，而补充***是与一冷却***流体连接的一流体冷却离合器。
在此揭示了多个实施例，但在看了以下的详细描述之后本发明的其它实施例对于那些熟悉本领域技术的人员来说将是显而易见的，以下的详细描述显示并描述了本发明的说明性实施例。如可以知道的，可以在各种显而易见的方面对本发明进行修改，所有这些都不背离本发明的精神实质和范围。因此应认为附图和详细描述只是说明性的而非限制性的。
附图说明
图1A是装备有锚泊操作/拖曳绞盘***的船舶的右舷正视图。
图1B是图1A所示船舶的平面图。
图2是从上方、左舷/船尾位置看过去的锚泊操作/拖曳绞盘***的等轴测图。
图3是从上方、左舷/船尾位置看过去的负荷控制动力传动装置的等轴测图。
图3A是绞盘***的另一个实施例的平面示意图。
图4A是沿图3的截线AA、穿过左舷离合器、左舷齿轮减速器和左舷驱动轴的外端的正视剖面图。
图4B是与图4A相类似的另一个实施例的正视剖面图。
图4C是与图4A相类似的另一个实施例的正视剖面图。
图4D是沿图3A中的截线BB并穿过离合器和第一轴的外端的正视剖面图。
图5是示出了负荷控制动力传动装置的功能的流程图。
图6是示出了利用负荷控制动力传动装置的动态放出缆索的流程图。
具体实施方式
图1A和1B分别是装备有本发明的锚泊操作/拖曳绞盘***2的船舶1的右舷正视图和平面图。如图1A和1B所示，在一个实施例中，绞盘***2安装在船舶1的甲板3上，将绞盘***的缆索4向着船舶的船尾5从绞盘***2送出。在另一个实施例中，绞盘***2安装在船舶1的甲板3上，因此向着船舶1的其它部分送出缆索4，比如船首6。
图2是从上方、左舷/船尾位置看过去的锚泊操作/拖曳绞盘***2的等轴测图。如图2中所示，在一个实施例中，绞盘***2包括左舷拖索滚筒10、右舷拖索滚筒11、锚泊操作滚筒15和负荷控制动力传动装置20。滚筒10、11、15携带有缆索。
负荷控制动力传动装置20在绞盘***的各种收缆和放缆作业中驱动和/或制动滚筒10、11、15。如图2所示以及在以下对图3和4的讨论中所解释的，在一个实施例中，负荷控制动力传动装置20采用直接位于每个驱动轴70a、70b上的负荷限制离合器65a、65b以消除马达和传动系的惯性。由于每个离合器的位置，与其相关的马达45a、45b的转速在放出缆索的过程中并不必须保持与辊轮的转速成正比，马达可工作地连接于驱动轴70a、70b和相关的一个或多个滚筒10、11、15。这样，负荷控制动力传动装置20可完全控制缆索4以用于正常的收缆和放缆作业，同时又可在负荷起伏波动或负荷峰值的情况下快速放出缆索4，从而减小缆索断裂的危险。
在一个实施例中，离合器65a、65b为盘式或轴向离合器。在一个实施例中，离合器65a、65b为带有内部伸展的制动蹄或外部收缩的制动蹄的轮辋(rim)离合器。
为了更加详细地描述负荷控制动力传动装置20，现在将参照图3，该图是图2所示传动装置20的等轴测图，是从同一个上方、左舷/船尾位置看的。如图3所示，在一个实施例中，传动装置20包括右舷动力组件25、右舷驱动轴组件30、左舷动力组件35和左舷驱动轴组件40。右舷动力组件25可操作地联结于右舷驱动轴组件30。类似地，左舷动力组件35可操作地联结于左舷驱动轴组件40。
如图3所示，在一个实施例中，动力组件25、35各自包括一电动机45a、45b、一传动轴50a、50b、一制动器55a、55b、一主齿轮减速器60a、60b以及一流体冷却多盘式离合器65a、65b。每个电动机45a、45b驱动一根传动轴50a、50b，该传动轴使联结于一流体冷却离合器65a、65b的一主齿轮减速器60a、60b运行。每个流体冷却离合器65a、65b在接合的时候将它们各自的电动机45a、45b的动力传输给它们各自的驱动轴30、40。如将要在本说明书中对图4A的讨论中更加详细地描述的，离合器65的接合量越少，它们的动力组件25、35和各自的驱动轴组件30、40之间的滑动就越大。
如上所述，本发明的一个实施例采用电动机45a、45b来驱动绞盘滚筒10、11、15。然而，在本发明的其它实施例中，马达45a、45b为液压式马达或内燃机。
如图3所示，驱动轴组件30、40各自包括一根由驱动轴支承轴承75所支承的驱动轴70a、70b。左舷驱动轴70a具有左舷拖索滚筒驱动齿轮80a，而右舷驱动轴具有右舷拖索滚筒驱动齿轮80b。如图3所示，在一个实施例中，右舷驱动轴70a具有锚泊操作滚筒驱动齿轮80c。在另一个实施例中，锚泊操作滚筒驱动齿轮80c位于左舷驱动轴70a上。如图3所示，每个齿轮80a、80b、80c都与一个爪式离合器85a、85b、85c成对。
可以从图2和图3中理解到，左舷拖索滚筒驱动齿轮80a与左舷拖索滚筒10上的一驱动齿轮相接合并将之驱动。当要驱动左舷拖索滚筒10时，爪式离合器85a接合齿轮80a，使齿轮80a随左舷驱动轴70a旋转，从而驱动左舷拖索滚筒10。当离合器85a从齿轮80a脱开时，左舷拖索滚筒10不受驱动，因为左舷驱动轴70a不随齿轮80a旋转。
可以从图2和图3中理解到，右舷拖索滚筒驱动齿轮80b与右舷拖索滚筒11上的一驱动齿轮相接合并将之驱动。当要驱动右舷拖索滚筒11时，爪式离合器85b接合齿轮80b，使齿轮80b随右舷驱动轴70b旋转，从而驱动右舷拖索滚筒11。当离合器85b从齿轮80b脱开时，右舷拖索滚筒11不受驱动，因为右舷驱动轴70b不随齿轮80b旋转。
可以从图2和图3中进一步理解到，锚泊操作滚筒驱动齿轮80c与锚泊操作滚筒15上的一驱动齿轮相接合并将之驱动。当要驱动锚泊操作滚筒15时，爪式离合器85c接合齿轮80c，使齿轮80c随右舷驱动轴70b旋转，从而驱动锚泊操作滚筒15。当离合器85c从齿轮80c脱开时，锚泊操作滚筒15不受驱动，因为右舷驱动轴70b不随齿轮80c旋转。
如图3中所示，中心爪式离合器90位于驱动轴70a、70b的相对端部之间。当中心爪式离合器90脱开时，驱动轴70a、70b互相之间独立并可以不同的速度和方向自由旋转。每根驱动轴70a、70b由其各自的动力组件25、35驱动。这样，则在例如当中心离合器90脱开时，左舷动力组件35会沿一个方向驱动左舷驱动轴70a以使左舷拖索滚筒10放出其缆索4，而右舷动力组件25会沿相反的方向驱动右舷驱动轴70b以使锚泊操作滚筒或右舷拖索滚筒将它们相应的缆索4收回。
如图3所示，当中心爪式离合器90接合时，驱动轴70a、70b实质上就变成一根驱动轴。这使动力组件25、35的动力可同时施加在齿轮80a、80b、80c中的任意一个或多个以及相对应的滚筒10、11、15上。
如图3中所示以及如图4A中更加清楚地示出的，每根驱动轴70a、70b的外端部分通过主齿轮减速器60a、60b并终止于离合器65a、65b，其中图4是沿图3中的线AA得到的正视剖面图，它穿过左舷离合器65a、左舷齿轮减速器60a以及左舷驱动轴70a的外端。如图4A中所示主齿轮减速器60a包括壳体100、驱动齿轮105、减速器输出轴110、将减速器输出轴110支承于壳体100的支承轴承115、以及将减速器输出轴支承于驱动轴70a的支承轴承120。
如图4A中所示，驱动轴70a由支承轴承75支承，并在离合器65a没有完全接合时可在减速器输出轴110中同轴线、可旋转地位移。减速器输出轴110可在壳体100中旋转位移并由支承轴承115、120支承。驱动齿轮105同轴线地安装在减速器输出轴110上并将来自电动机45a的动力通过传动轴50a传送给减速器输出轴110。如将在本说明书中更加详细地描述的，随后依据离合器的接合程度以或多或少的程度将动力从减速器输出轴110传送给驱动轴70a。
如图4A中所示，在一个实施例中，离合器65a包括离合器壳体125、旋转组件130、冷却剂进口135、冷却剂出口140、液压或气动控制压力主管145、冷却剂管150和液压或气动控制压力支管190。在每个离合器65a、65b为盘式或轴向离合器的一个实施例中，每个离合器65a、65b还将包括压盘摩擦面155和离合器盘160。在一个实施例中，除了压力管145以及冷却剂进口135和出口140以外，离合器护罩165将所有以上所述离合器65a、65b的组件都封装在内。离合器壳体125被固定于减速器输出轴110并在离合器65a没有完全接合时可绕驱动轴70a同轴线、可旋转地移动。旋转组件130固定于离合器壳体125。
如图4A所示，离合器壳体125支承互相平行、从离合器壳体125径向向内延伸并固定于离合器壳体125的压盘摩擦面155。两片离合器盘160安装在驱动轴70a的端部、互相平行并被夹在一对压盘摩擦面155之间。当压盘摩擦面155由液压或气动接合***170液压或气动致动时，它们接合离合器盘160。
当压盘摩擦面155并未完全接合时，如果施加在驱动轴70a上的转矩超出压盘摩擦面155和离合器盘160之间的摩擦力，离合器盘160可相对于摩擦面155可旋转地移动。驱动轴70a随后将相对于减速器输出轴110可旋转地移动。
相反，当压盘摩擦面155完全接合从而施加在驱动轴70a上的转矩并未超出压盘摩擦面155和离合器盘160之间的摩擦力时，离合器盘160可避免相对于摩擦面155的可旋转位移，并且使驱动轴70a不能相对于减速器输出轴110可旋转地移动。因此，驱动轴70a和减速器输出轴110一起作为一根轴旋转。
如图4A中所示，冷却剂进口135和冷却剂出口140连接于旋转组件130，从而使冷却剂从冷却***175经冷却剂管150循环通过离合器壳体125。冷却剂吸收并去除在摩擦面155上所生成的热量。在一个实施例中，流体冷却剂是水。在其它实施例中，冷却剂会是油、空气或其它类型的流体。
如图4A所示，液压或气动控制压力主管145从液压或气动控制致动***170延伸到旋转组件130上的一个连接点处，该旋转组件固定于离合器壳体125。液压或气动压力支管190与液压或气动控制压力主管145流体连通并从旋转组件130到离合器壳体125。液压或气动压力支管190致动摩擦面155。还可使用其它基于磁力、机械或其它致动方法的致动***。
虽然在图4A中示出了驱动轴70a同轴线地位移减速器输出轴110中、摩擦面155径向向内延伸以及离合器盘160径向向外延伸的本发明的一个实施例，但那些熟悉本领域技术的人员会认识到，还可以开发出本发明的其它结构而不超出本发明的精神实质。
例如，如图4B所示，离合器65a和左舷齿轮减速器60a的位置对调而驱动轴70a也不与减速器输出轴110同轴线，该图是除了是一个替代实施例以外而类似于图4A的正视剖面图。另外，离合器盘160从驱动轴70a径向向内延伸，也就是说驱动轴70a的延伸部分和摩擦面155从减速器输出轴110、或者说是从安装在输出轴110上的离合器壳体125径向向外延伸。
如图4B所示，冷却剂进口135、冷却剂出口140和液压或气动控制压力主管145与输出轴110端部的旋转组件130连接。液压或气动压力支管190从旋转组件130通过减速器输出轴110到摩擦面155。冷却剂供应和回流管150的走向是从冷却剂进口135和出口140通过输出轴110到摩擦面155。同图4A中的实施例一样，齿轮减速器60a使输出轴110旋转，从而使驱动轴70a根据离合器的接合程度以或大或小的程度旋转。
为了说明本发明的另一个实施例，现在将参照图4C，该图是除了是一个替换实施例以外与图4A类似的一个正视剖面图，其中离合器65a和左舷齿轮减速器60a的位置对调，而驱动轴70a在减速器输出轴110中也不再同轴线。如图4C所示，离合器盘160从驱动轴70a径向向外延伸，而摩擦面155从离合器壳体125径向向内延伸，离合器壳体125连接于输出轴110的端部。
如图4C所示，冷却剂进口135、冷却剂出口140和液压或气动控制压力主管145与输出轴110端部的旋转组件130连接。液压或气动压力支管190从旋转组件130通过减速器输出轴110到摩擦面155。冷却剂供应和回流管150的走向是从冷却剂进口135和出口140通过输出轴110到摩擦面155。同图4A中的实施例一样，齿轮减速器60a使输出轴110旋转，从而使驱动轴70a根据离合器的接合程度以或大或小的程度旋转。
为了说明本发明的绞盘***2的另一个实施例，现在将参照图3A，该图是绞盘***2的另一个实施例的平面示意图。如图3A中所示，传动轴50在马达45和齿轮箱60之间延伸。制动器55沿传动轴50定位。第一轴70在齿轮箱60和离合器65之间延伸。
如图4D所示，该图是沿图3A中的截线BB并穿过离合器65和第一轴70的外端的正视剖面图，在延伸通过离合器65时，第一轴70由第二轴110和安装在第一轴110上的第一齿轮105同轴线地包围。在一个实施例中，离合器壳体125从第一轴110径向延伸。压盘摩擦面155安装在离合器壳体125上并被构造成与从第一轴70径向延伸而出的离合器盘160接合。
从图3A可以理解，第一齿轮105驱动第二齿轮106，该第二齿轮安装在第三轴111上。第四齿轮113同轴线地枢轴安装在第三轴111上并与绞盘滚筒10上的滚筒齿轮114接合。第四齿轮113通过如以上所详细描述的爪式离合器85与第三轴111接合。当第四齿轮113与第三轴111接合时，它将驱动滚筒齿轮114并从而驱动绞盘滚筒10。
为了讨论负荷控制动力传动装置20及其组件的功能，现在将参照图3、4A和5。图5是说明了传动装置20的功能的流程图。在工作中，绞盘的操作人员在操作人员控制面板上设置绞盘负荷极限(方框500)。换句话说，操作人员将离合器65a、65b设置成使离合器盘160不会相对于摩擦面155旋转移动，除非缆索4中的负荷施加在离合器65a、65b上的转矩超出摩擦面155和离合器盘160之间的摩擦力。在一个实施例中，绞盘负荷极限要根据绞盘或绞盘的一个组件的结构负荷极限(例如缆索的负荷极限)的百分比而定。
然后，操作人员使绞盘完成一次放缆或收缆作业，或使绞盘将一个负荷固定在位。如果缆索4中的实际负荷没有超出设定的负荷极限(方框510)，则在离合器盘160和摩擦面155之间没有相对运动(方框520)。结果，在驱动轴70a、70b和减速器输出轴110之间没有相对运动，这些轴作为一根轴而工作(方框520)。
如果缆索中的实际负荷超出设定的负荷极限(方框510)，则在离合器盘160和摩擦面155之间因为离合器盘160滑动而存在相对运动(方框530)。结果，在驱动轴70a、70b和减速器输出轴110之间存在相对运动(方框520)。例如，在放缆或收缆的过程中较大的浪使船舶1向上升起、从而突然使缆索的松弛度降低而造成缆索中的负荷达到峰值时会发生这种状况。一旦缆索中的实际负荷回到设定的负荷极限以下(方框510)(即船舶1随海浪落下而缆索中的松弛度升高)，摩擦面155再次锁定到离合器盘160上，而驱动轴70a、70b和减速器输出轴110之间的相互运动停止(即这些轴再次以一根轴的形式工作)(方框520)。
通过提供用来消散在动态放缆的过程中所产生的能量的两种模式，负荷控制动力传动装置20有助于动态、高速/大马力地放缆。在第一种模式中，在动态放缆的过程中，负荷控制动力传动装置20通过电动机45a、45b产生能量，而该能量由连接于电动机45a、45b的一能量消散***所消散。例如，在一个实施例中，能量在电动机45a、45b处生成，并在诸如电阻器组185之类的电负荷元件处消散该能量，该电阻器组与电动机45a、45b电气连接。在第二种模式中，在动态放缆的过程中，负荷控制动力传动装置20通过电动机45a、45b和离合器65a、65b产生能量，而该能量通过与电动机45a、45b相连的电阻器组185和与离合器65a、65b相连的冷却***180消散。
如上所解释，在第一种模式的一个实施例中，动态放缆的能量可在与电动机45a、45b相连的电负荷元件(例如电阻器组185)处消散。然而，在第一种模式的另一个实施例中，即在电动机45a、45b和电负荷元件185由联结于一液压***的液压马达所替代的实施例中，动态放缆的能量通过液压***而消散。在第二种模式中，无论哪一种情况，第一中模式中的能量产生/消散方法(即电动机/电负荷元件的组合或液压马达/液压***的组合)都与联结于冷却***180的流体冷却离合器65a、65b的能量生成/消散能力相结合。
图6是动态放缆的工艺流程图。在作业中，绞盘的操作人员使用操作人员控制面板180设置使负荷控制动力传动装置20从第一模式向第二模式转变的转换点(方框600)。换句话说，该转换点决定对能量产生/消散的承担何时从总的来说由主能量产生/消散***(即电动机/电阻器组的组合)承担转换成在主能量产生/消散***和补充能量产生/消散***(即离合器/冷却***的组合)之间分担。
在一个实施例中，转换点可依据电阻器组容量的百分比而定。例如，在一个实施例中，该设置值是电阻器组的最大消散容量的66％。
在一个实施例中，转换点可依据预定的电动机转速、绞盘滚筒转速、和/或电动机所施加的转矩而定。例如，在一个实施例中，预定的电动机转速和/或转矩可依据电动机的最大放出转速和/或转矩的一个百分比而定。
一旦转换点设定之后(方框600)，操作人员使绞盘进行动态放缆操作。如果电动机45a、45b所产生的动力没有超出设定值(例如电阻器组的最大消散容量的66％或预定的电动机放出转速)(方框610)，则电动机45a、45b继续由自已来处理动态放缆的力(即总的来说由电动机/电阻器组的组合承受所有动态放缆能量的生成和消散)，并且在离合器盘160和摩擦面155之间没有相对运动(方框620)。结果，在驱动轴70a、70b和减速器输出轴110之间没有相对运动，而这些轴也以一根轴的形式工作(方框620)。这样，当负荷控制动力传动装置20在动态放缆的过程中以第一模式工作，则绞盘滚筒的转速由电动机45a、45b以及有关的电负荷元件(例如电阻器组185)的制动效应控制。
如果电动机45a、45b所产生的动力超出设定值(例如超出电阻器组的最大消散容量的66％或预定的电动机放出转速和/或转矩)(方框610)，则负荷控制动力传动装置20转换成第二种模式，而电阻器组容量或电动机转速和/或转矩超出的百分比由流体冷却离合器65a、65b接纳(方框630)。具体来说，离合器盘160开始滑动，使离合器盘160和摩擦面155之间可相对运动(方框630)。结果，在驱动轴70a、70b和减速器输出轴110之间有相对运动，从而减慢电动机45a、45b并减少传送给电阻器组185(方框630)的动力。在另一个实施例中，驱动轴70a、70b和输出轴110之间的相对运动至少阻止电动机转速和/或传送给电阻器组的动力进一步增加。
离合器盘160的滑动所产生的热量由冷却***175带走(方框630)。这样，当负荷控制动力传动装置20在动态放缆的过程中以第二种模式工作时，绞盘滚筒的转速由电动机45a、45b及其相连的电负荷元件(例如电阻器组185)和流体冷却离合器65a、65b的滑动盘160的制动效应控制。同样，在第二种模式中，虽然电动机45a、45b可以减慢或至少电动机的转速和/或转矩不再继续增加，但轴70、110之间的相对运动使放缆速度仍得以保持。
一旦在动态放缆的过程中所要消散的功率降低到并不超出设定值的水平(方框610)，摩擦面155则完全接合离合器盘160以停止离合器65a、65b的这些部分之间的相对运动(方框620)。同时，如果需要的话，电动机45a、45b加速以与放缆速度相匹配，而电阻器组185总的来说再一次负责消散动态放缆所生成的所有动力(方框620)。
在一个实施例中，由电动机45a、45b所生成并传送给电阻器组185的动态放缆功率通过本领域中已知的动力传感器来监测。随着动力上升，其它的电阻器也并入电路(即电负荷逐渐增加)。一旦达到转换点(即电负荷容量的一个百分比)，离合器65a、65b逐渐松开，而驱动轴70a、70b和输出轴110之间的相对旋转移动逐渐增加。随着动态放缆过程继续进行，输送给电负荷元件185的动力受到连续的监测，离合器也因此受到调节。
在一个实施例中，当***以第二模式工作时，如果传给电负荷元件的动力开始下降，动力传感器将会把这认定为表示总的动态放缆功率降低。因此，离合器65a、65b将启动以逐渐减小驱动轴和输出轴之间的旋转运动。如果监测***确定总的动态放缆功率降低到不超出转换点的程度，则***将通过逐渐启动离合器以逐渐增加电动机的转矩开始向第一种模式转换，直到完全在第一种模式之下工作为止。
如上所解释的，在一个实施例中，当在动态放缆的过程中所产生的能量超出所设定的最大电动机转速或电负荷容量的百分比，离合器65a、65b开始滑动，而冷却***175也开始承受至少一部分所需的能量消散任务。换句话说，能量消散承担任务从总体来说由电动机45a、45b及其相连的电负荷元件185承担转换为至少部分地由离合器65a、65b以及冷却***175分担。
然而，可将承担任务及其顺序颠倒。例如，能量消散的承担可最初总的来说由离合器65a、65b以及冷却***175承担。当超出与离合器相关的设定点时(例如超出最大离合器转速的一个百分比或冷却***最大冷却能力的一个百分比)，电动机45a、45b及其相连的电负荷元件185开始承担至少一部分能量消散的任务。
在紧急停车或滚筒过速的情况下，流体冷却离合器65a、65b连同滚筒制动器和电动机制动器55a、55b一起以受控的顺序被充分利用。这就为绞盘提供了最大停车功率。
虽然已经参照优选实施例对本发明进行了描述，但熟悉本领域技术的人员会认识到可以对形式和细节进行改变而不超出本发明的精神实质和范围。

Claims (47)

1.一种将一动力源连接到一绞盘滚筒上的传动装置，该传动装置包括：
一第一轴，该第一轴适于驱动绞盘滚筒并包括一第一离合器部分；
一第二轴，该第二轴连接于动力源并包括一第二离合器部分；
一接合***，该接合***适于使第一和第二离合器部分接合；以及
一冷却***，该冷却***适于在离合器部分接合时通过一流体制冷剂将热量从两个离合器部分中的至少一个带走。
2.如权利要求1所述的传动装置，其特征在于，
第一离合器部分包括一大致径向向外延伸的摩擦面；以及
第二离合器部分包括一大致径向向内延伸、与径向向外延伸的摩擦面相对的摩擦面；
其中，接合***适于使这两个摩擦面接触。
3.如权利要求2所述的传动装置，其特征在于，第一离合器部分是一离合器盘，第二离合器部分是一压盘，以及，接合***使压盘的摩擦面与离合器盘的摩擦面接合。
4.如权利要求3所述的传动装置，其特征在于，冷却***与第二离合器部分流体相连。
5.如权利要求1所述的传动装置，其特征在于，
第一离合器部分包括一大致径向向内延伸的摩擦面；以及
第二离合器部分包括一大致径向向外延伸、与径向向内延伸的摩擦面相对的摩擦面；
其中，接合***适于使这两个摩擦面接触。
6.如权利要求5所述的传动装置，其特征在于，第一离合器部分是一离合器盘，第二离合器部分是一压盘，以及，接合***使压盘的摩擦面与离合器盘的摩擦面接合。
7.如权利要求6所述的传动装置，其特征在于，冷却***与第二离合器部分流体相连。
8.如权利要求1所述的传动装置，其特征在于，第二轴的一部分同轴线地包围第一轴的一部分。
9.如权利要求1所述的传动装置，其特征在于，第一轴的一部分同轴线地包围第二轴的一部分。
10.如权利要求1所述的传动装置，其特征在于，接合***为液压或气动致动。
11.如权利要求1所述的传动装置，其特征在于，它还包括一绞盘，该绞盘适用于船舶环境，其中绞盘滚筒是绞盘的一部分。
12.如权利要求11所述的传动装置，其特征在于，绞盘适用于一拖曳/锚泊操作水面船舶。
13.如权利要求1所述的传动装置，其特征在于，动力源是一电动机。
14.如权利要求13所述的传动装置，其特征在于，电动机与一组用来在绞盘工作时动态制动绞盘的电阻器电气连接。
15.如权利要求14所述的传动装置，其特征在于，它还包括一控制***，该控制***被构造成：在绞盘的放缆作业过程中当动态放缆导致超出一选定的转换点时两个离合器部分可互相间相对滑动。
16.如权利要求15所述的传动装置，其特征在于，转换点依据电阻器组容量的一百分比而定。
17.如权利要求15所述的传动装置，其特征在于，转换点依据电动机最大放出速度的一百分比而定。
18.如权利要求1所述的传动装置，其特征在于，它还包括一控制***，该控制***被构造成：在绞盘的放缆作业过程中当绞盘负荷超出一选定的极限时两个离合器部分可互相间相对滑动。
19.如权利要求18所述的传动装置，其特征在于，所选定的极限依据绞盘的一组件或绞盘自身的负荷极限的一百分比而定。
20.如权利要求1所述的传动装置，其特征在于，第一和第二离合器部分形成一盘式或轴向离合器。
21.如权利要求1所述的传动装置，其特征在于，第一和第二离合器部分形成带有内部伸展制动蹄或外部收缩制动蹄的一轮辋离合器。
22.如权利要求1所述的传动装置，其特征在于，动力源是一液压马达。
23.如权利要求22所述的传动装置，其特征在于，液压马达连接于适于在绞盘作业过程中动态制动绞盘的一液压***。
24.如权利要求23所述的传动装置，其特征在于，它还包括一控制***，该控制***被构造成：在绞盘的放缆作业过程中当动态放缆导致超越一选定的转换点时两个离合器部分可互相间相对滑动。
25.如权利要求24所述的传动装置，其特征在于，转换点依据液压***能量消散能力的一百分比而定。
26.如权利要求24所述的传动装置，其特征在于，转换点依据液压马达最大放出速度的一百分比而定。
27.一种绞盘，包括：
一动力源；
一绞盘滚筒；
一离合器组件，该离合器组件在动力源和绞盘滚筒之间；以及
一控制***，该控制***被构造成：在绞盘的作业过程中当一绞盘负荷超出一第一选定的极限时离合器组件产生滑动。
28.如权利要求27所述的绞盘，其特征在于，第一选定的极限依据绞盘的一组件或绞盘自身的负荷极限的一百分比而定。
29.如权利要求27所述的绞盘，其特征在于，它还包括一制冷***，该制冷***适于通过一种流体冷却剂将热量从离合器组件带走。
30.如权利要求29所述的绞盘，其特征在于，动力源是一电动机。
31.如权利要求30所述的绞盘，其特征在于，电动机与一组用来在绞盘作业时动态制动绞盘的电阻器电气连接。
32.如权利要求31所述的绞盘，其特征在于，控制***还被构造成：在绞盘的放缆作业过程中当动态放缆导致超出一选定的转换点时两个离合器部分可互相间相对滑动。
33.如权利要求32所述的绞盘，其特征在于，转换点依据电阻器组容量的一百分比而定。
34.如权利要求32所述的绞盘，其特征在于，转换点依据电动机最大放出速度的一百分比而定。
35.如权利要求32所述的绞盘，其特征在于，当允许离合器在绞盘放缆作业中产生滑动时，在这种作业过程中所产生的能量由冷却***和电阻器组共同消散。
36.一种绞盘，包括：
一电动机；
一绞盘滚筒；
一离合器组件，该离合器组件在电动机和绞盘滚筒之间；
一制冷***，该制冷***适于通过一流体冷却剂将热量从离合器组件带走；以及
一控制***，该控制***被构造成：在绞盘放缆作业过程中当动态放缆导致超出一选定的转换点时允许离合器组件产生滑动。
37.如权利要求36所述的绞盘，其特征在于，转换点依据电阻器组容量的一百分比而定。
38.如权利要求36所述的绞盘，其特征在于，转换点依据电动机最大放出速度的一百分比而定。
39.如权利要求36所述的绞盘，其特征在于，当允许离合器在绞盘放缆作业中产生滑动时，在这种作业过程中所产生的能量由冷却***和电阻器组共同消散。
40.一种控制装备有一第一轴以及一第二轴的一绞盘滚筒的方法，其中，所述第一轴适于驱动所述绞盘滚筒，而所述第二轴适于通过一离合器将动力从一马达传送给第一轴，该方法包括：
设定一绞盘负荷极限；
当实际绞盘负荷并未超出设定的绞盘负荷极限时使离合器阻止两根轴之间的相对运动；
当实际绞盘负荷超出设定的绞盘负荷极限时允许两根轴之间的相对位移；以及
将一流体冷却剂循环通过离合器以将两根轴之间的相对位移所产生的热量带走。
41.一种将缆索从联结于装备有一第一轴和一第二轴的一传动装置的一绞盘滚筒上动态放出的方法，其中，第一轴适于驱动绞盘滚筒，而第二轴适于通过一离合器将动力从一马达传送给第一轴，其中，马达与一能量消散组件连接，离合器与一冷却***流体连接，以及，缆索的动态放出产生能量，该方法包括：
根据一预定的马达转速或能量消散组件的能量消散容量的一百分比设定一转换点；
当没有超出所设定的转换点时使离合器阻止两根轴之间的相对移动，从而使所产生的全部能量大致通过能量消散组件而消散；以及
当超出转换点时启动离合器以使两根轴之间相对移动，从而使至少一部分所产生的能量通过冷却***消散，而所产生的能量的其余部分则大致通过能量消散组件消散。
42.如权利要求41所述的方法，其特征在于，马达为一电动机，以及，能量消散组件是与电动机电气连接的电阻器组。
43.如权利要求41所述的方法，其特征在于，马达为一液压马达，以及，能量消散组件是一液压***。
44.如权利要求41所述的方法，其特征在于，离合器是液压或气动操作的。
45.一种消散将缆索从一绞盘滚筒动态放出所产生的能量的方法，该方法包括：
设定一转换点，在该点处，对能量消散的承担从大致由一主能量消散***承担转换成由主能量消散***和一补充能量消散***分担；
当没有超出转换点时通过主***消散能量；以及
当超出转换点时通过主***和补充***来消散能量。
46.如权利要求45所述的方法，其特征在于，主***是与一电负荷元件电气连接的一电动机，而补充***是与一冷却***流体连接的一流体冷却离合器。
47.如权利要求45所述的方法，其特征在于，主***是与一液压***流体连接的一液压马达，而补充***是与一冷却***流体连接的一流体冷却离合器。
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