CN108216490B - 基于浮筒的船用系泊装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于浮筒的船用系泊装置，包括浮筒，与浮筒连接的锚，浮筒底部中心通过连接件连接有短节，短节下端通过连接件连接有缆绳，所述缆绳下端通过连接件连接有锚链，所述锚链末端通过连接件连接有锚，浮筒顶部中心连接有浮筒凸柱，浮筒凸柱通过滚珠连接有转台，转台两侧分别连接有转接模块和供电模块。本装置设计合理，使用方便，具有高可靠性，还能够进行自我发电，收锚轻便，环境适应能力强，具有优异的系泊效果。

Description

基于浮筒的船用系泊装置

技术领域

本发明属于船舶系泊技术领域，具体涉及一种基于浮筒的船用系泊装置。

背景技术

系泊设备主要包括缆索、带缆桩、导缆器、系缆卷车和系缆机械。常用的缆索有白棕缆、钢缆、合成纤维缆。带缆桩用于系结缆索，有柱式（双柱、独柱、直式、斜式）带缆桩和十字（单十字、双十字）带缆桩等。导缆器用于引导缆索通过并变换方向或限制它的导出位置，并可减少缆索和船体间的摩擦，主要有滚轮导缆器、导缆钳、导向滚轮或滚柱、导缆孔等。系缆卷车用于收卷和保存缆索。系缆机械用于收紧缆索，有时用起锚机械兼作系缆机械。系泊设备布置于船的首、尾和舷边，且多左右对称。

如今市场上具有多种系泊设备，但所存在的系泊设备部分体积过大，质量过重，船员在操作收锚和放锚时较为困难；部分系泊设备在使用中环境适应能力差，可靠性低，对船员的生命安全存在一定隐患，故急需一种能够具有高可靠性的系泊设备来填补市场空白。

发明内容

本发明为解决上述技术问题提供一种缆绳受力均匀，环境适应能力强，能够实现自行发电供电，系泊效果好、可靠性高、抗干扰能力强，收锚和放锚快速简易，且使用寿命长的一种基于浮筒的船用系泊装置。

本发明为解决上述技术问题所采取的方案为：基于浮筒的船用系泊装置，包括浮筒，与浮筒连接的锚，浮筒底部中心通过连接件连接有短节，短节下端通过连接件连接有缆绳，所述缆绳下端通过连接件连接有锚链，所述锚链末端通过连接件连接有锚，浮筒顶部中心连接有浮筒凸柱，浮筒凸柱通过滚珠连接有转台，转台两侧分别连接有转接模块和供电模块。浮筒为系泊装置提供浮力用于平衡锚的重力，使得船体处于系泊状态；浮筒与锚之间设有多段连接，根据系泊时所处环境不同而分为不同材料的连接，既提高系泊装置的可靠性，提高收锚便利性，又可实现材料资源的合理利用；浮筒凸柱通过滚珠与转台连接，使得转台能够根据风向和海浪随时调整与船体连接的最佳方位，使缆绳能始终保持在受力均匀的最佳状态；供电模块可实现自行的发电和供电，避免船体对系泊装置供电，提高船体用电的合理性；锚无需沉入海底，无需钉在物体上，提高了放锚收锚的便利性。本装置设计合理，使用方便，具有高可靠性，还能够进行自我发电，收锚轻便，环境适应能力强，具有优异的系泊效果。

为优化上述技术方案，所采取的措施还包括：转接模块包括滑轮，滑轮与转台连接，滑轮连接有系泊缆绳，系泊缆绳与船体连接。当遭遇恶劣情况时，船体随风向以及海浪随意摆动，系泊缆绳可通过滑轮调节，始终保持两边的系泊缆绳上的受力相同，避免了单根系泊缆绳因受力突变易断裂的情况，大大提高了系泊缆绳的可靠性，提高本系泊装置的环境适应能力。

作为优选，供电模块包括蓄电池，蓄电池与转台连接，蓄电池连接有风力发电机和光伏电板，风力发电机设置于蓄电池上端，光伏电板设置于浮筒上表面。通过风力发电机和光伏电板收集风能和太阳能，转化为电能为蓄电池充电，使得不论是晴天或是风雨天均有电能可转化，保障了蓄电池能够源源不断的为其他部件提供电能，不仅可避免使用船体内部电能，提高船体用电的合理性，还可提供海上长时间用电和紧急用电，提高出海保障。

作为优选，设有转接模块一侧的转台还连接有指示灯，指示灯的内部设有无线接收模块，指示灯电连接于供电模块。转台上设有的指示灯能够在黑暗环境中提供指示作用，可有效警示其他船体，避免与浮筒相撞；且通过无线接收模块，可切换指示灯的闪烁频率，使指示灯还能够发出救援指示，能够有效帮助船员脱离危险困境；指示灯与蓄电池连接，用电绿色稳定，且船员可通过无线发送模块能够便捷地进行指示灯的远程控制。

作为优选，缆绳表面布有气囊，气囊内部上下两侧连接有弹簧，气囊一侧壁设有气囊口，气囊口连接有导气管，导气管埋藏于缆绳内部，导气管连接有双向泵，双向泵设置于浮筒凸柱顶部中心。双向泵可有效控制气囊的充气与放气，缆绳上设有气囊，使得在收锚时气囊充满气体，增大系泊装置的整体浮力，易于收锚；在放锚时排空气囊中的气体，使锚能增加重力而快速下沉附着，气囊的设置对收锚和放锚的速度具有显著的提升效果，可极大提高本系泊装置的环境反应能力，提高船体安全性；气囊中的弹簧在气囊充气时被拉伸，在气囊排气时因弹簧的收缩力而收紧气囊，避免了气囊因松散易被损坏，提高气囊使用寿命，气囊的设置大大提高了收锚和放锚的简易性，使得本系泊装置可适应急剧变化的环境，保证了装置的可靠性。当在外界系泊遇到较强风浪时，启动双向泵进行充气-放气的转换模式，实现气囊的不断充放气，因气囊的充放气速度快，故不会增加系泊装置的整体浮力，不影响系泊装置的正常系泊，且气囊的快速充放气使得气囊对周围水体产生快速的冲击力与牵引力，被冲击的水体向外翻腾，而后又跟随气囊所施加的牵引力被牵引回气囊旁，反复冲击与牵引后，每个气囊周围均形成了垂直方向的环形水流，环形水流的流动力可有效抵消强风浪对系泊装置的冲击力，使得在外界处于强风浪状态时，系泊装置周围可形成类似“台风眼”的安全区域，使本系泊装置具有意想不到的高可靠性系泊功能，有效避免了强风浪对系泊装置的干扰，提升系泊稳定性。

作为优选，连接件包括壳体，壳体上下两端设有T型凹槽，T型凹槽内部连接有连接块，连接块为两个直径不同的圆柱相连接。连接块内嵌于T型凹槽中，使得连接块不仅有牢固的连接性能，还能够周面旋转，且连接件内部的连接块上下独立，即两个被连接的部件可独立转动，互不影响，本设计避免了浮筒因海水冲刷转动而使短节、缆绳锚链缠绕在一起的情况，能够始终保持浮筒以下部件的顺畅连接，提高了浮筒的可活动性，也保证了系泊装置的承受张力，提高系泊可靠性。

作为优选，浮筒底部两侧设有噪音发生器，噪音发生器电连接于供电模块。噪音发生器能够有效地驱赶鱼群，防止鱼群破坏系泊装置，也避免了鱼群影响系泊装置表面的水体流动，从而降低外界环境对系泊装置的影响，提高系泊装置稳定性。

作为优选，浮筒的直径与浮筒凸柱的直径比为1:0.36~0.52。浮筒的直径与浮筒凸柱的直径设有比例，有利于减轻浮筒的重量，提高浮筒浮力和浮筒顶部的空间利用率，也能保证浮筒凸柱有足够的强度，可支撑转台的旋转运动。

本发明的优点是：1）本发明系泊装置通过滑轮连接系泊缆绳，使得系泊缆绳能够随时调节所受张力，提高系泊装置的环境适应能力；2）本系泊装置设有风力发电机和光伏电板，能够有效发电，为双向泵、噪音发生器和指示灯提供稳定电能，提高船体用电的合理性，还可提供海上长时间用电和紧急用电，提高出海保障；3）本系泊装置缆绳上设有气囊，可在收锚使有效增大浮力，使收锚变的快速轻便；4）本系泊装置设有指示灯，可有效警示和求救，且操控便利；5）本系泊装置可靠性高，稳定性好，节能环保，可便捷的实现深海系泊。

本发明采用了上述技术方案提供一种基于浮筒的船用系泊装置，弥补了现有技术的不足，设计合理，操作方便。

附图说明

图1为本发明一种基于浮筒的船用系泊装置的结构示意图；

图2为本发明一种基于浮筒的船用系泊装置的浮筒的主视图；

图3为本发明一种基于浮筒的船用系泊装置的浮筒的俯视图；

图4为本发明一种基于浮筒的船用系泊装置的连接块的剖面图；

图5为本发明一种基于浮筒的船用系泊装置的气囊排气后示意图；

图6为本发明一种基于浮筒的船用系泊装置的气囊充气后示意图。

附图标记说明：1海水面；2浮筒；3连接件；3a连接块；3b壳体；4短节；5缆绳；6锚链；7锚；8噪音发生器；9滑轮；10指示灯；11双向泵；12风力发电机；13蓄电池；14转台；15光伏电板；16浮筒凸柱；17导气管；18气囊；19气囊口；20弹簧；21系泊缆绳。

具体实施方式

以下结合附图和实施例作进一步详细描述：

实施例1：

如图1~6所示，基于浮筒的船用系泊装置，包括浮筒2，与浮筒2连接的锚7，浮筒2底部中心通过连接件3连接有短节4，短节4下端通过连接件3连接有缆绳5，所述缆绳5下端通过连接件3连接有锚链6，所述锚链6末端通过连接件3连接有锚7，浮筒2顶部中心连接有浮筒凸柱16，浮筒凸柱16通过滚珠连接有转台14，转台14两侧分别连接有转接模块和供电模块。转接模块包括滑轮9，滑轮9与转台14连接，滑轮9连接有系泊缆绳21，系泊缆绳21与船体连接。供电模块包括蓄电池13，蓄电池13与转台14连接，蓄电池13连接有风力发电机12和光伏电板15，风力发电机12设置于蓄电池13上端，光伏电板15设置于浮筒2上表面。设有转接模块一侧的转台14还连接有指示灯10，指示灯10的内部设有无线接收模块，指示灯10电连接于供电模块。连接件3包括壳体3b，壳体3b上下两端设有T型凹槽，T型凹槽内部连接有连接块3a。浮筒2底部两侧设有噪音发生器8，噪音发生器8电连接于供电模块。浮筒2的直径与浮筒凸柱16的直径比为1:0.39。

实施例2：

如图1~6所示，基于浮筒的船用系泊装置，系泊装置的优化方案为：包括浮筒2，与浮筒2连接的锚7，浮筒2底部中心通过连接件3连接有短节4，短节4下端通过连接件3连接有缆绳5，所述缆绳5下端通过连接件3连接有锚链6，所述锚链6末端通过连接件3连接有锚7，浮筒2顶部中心连接有浮筒凸柱16，浮筒凸柱16通过滚珠连接有转台14，转台14两侧分别连接有转接模块和供电模块。浮筒2为系泊装置提供浮力用于平衡锚7的重力，使得船体处于系泊状态；浮筒2与锚7之间设有多段连接，根据系泊时所处环境不同而分为不同材料的连接，既提高系泊装置的可靠性，提高收锚便利性，又可实现材料资源的合理利用；浮筒凸柱16通过滚珠与转台14连接，使得转台14能够根据风向和海浪随时调整与船体连接的最佳方位，使缆绳5能始终保持在受力均匀的最佳状态；供电模块可实现自行的发电和供电，避免船体对系泊装置供电，提高船体用电的合理性。本装置设计合理，使用方便，具有高可靠性，还能够进行自我发电，收锚轻便，环境适应能力强，具有优异的系泊效果。

转接模块包括滑轮9，滑轮9与转台14连接，滑轮9连接有系泊缆绳21，系泊缆绳21与船体连接。当遭遇恶劣情况时，船体随风向以及海浪随意摆动，系泊缆绳21可通过滑轮9调节，始终保持两边的系泊缆绳21上的受力相同，避免了单根系泊缆绳21因受力突变易断裂的情况，大大提高了系泊缆绳21的可靠性，提高本系泊装置的环境适应能力。

供电模块包括蓄电池13，蓄电池13与转台14连接，蓄电池13连接有风力发电机12和光伏电板15，风力发电机12设置于蓄电池13上端，光伏电板15设置于浮筒2上表面。通过风力发电机12和光伏电板15收集风能和太阳能，转化为电能为蓄电池13充电，使得不论是晴天或是风雨天均有电能可转化，保障了蓄电池13能够源源不断的为其他部件提供电能，不仅可避免使用船体内部电能，提高船体用电的合理性，还可提供海上长时间用电和紧急用电，提高出海保障。

设有转接模块一侧的转台14还连接有指示灯10，指示灯10的内部设有无线接收模块，指示灯10电连接于供电模块。转台14上设有的指示灯10能够在黑暗环境中提供指示作用，可有效警示其他船体，避免与浮筒2相撞；且通过无线接收模块，可切换指示灯10的闪烁频率，使指示灯10还能够发出救援指示，能够有效帮助船员脱离危险困境；指示灯10与蓄电池连接，用电绿色稳定，且船员可通过无线发送模块能够便捷地进行指示灯10的远程控制。

缆绳5表面布有气囊18，气囊18内部上下两侧连接有弹簧20，气囊18一侧壁设有气囊口19，气囊口19连接有导气管17，导气管17埋藏于缆绳5内部，导气管17连接有双向泵11，双向泵11设置于浮筒凸柱16顶部中心。双向泵11可有效控制气囊18的充气与放气，缆绳5上设有气囊18，使得在收锚时气囊18充满气体，增大系泊装置的整体浮力，易于收锚；在放锚时排空气囊18中的气体，使锚能增加重力而快速下沉附着，气囊18的设置对收锚和放锚的速度具有显著的提升效果，可极大提高本系泊装置的环境反应能力，提高船体安全性；气囊18中的弹簧在气囊18充气时被拉伸，在气囊18排气时因弹簧20的收缩力而收紧气囊18，避免了气囊18因松散易被损坏，提高气囊18使用寿命，气囊18的设置大大提高了收锚和放锚的简易性，使得本系泊装置可适应急剧变化的环境，保证了装置的可靠性。当在外界系泊遇到较强风浪时，启动双向泵11进行充气-放气的转换模式，实现气囊18的不断充放气，因气囊18的充放气速度快，故不会增加系泊装置的整体浮力，不影响系泊装置的正常系泊，且气囊18的快速充放气使得气囊18对周围水体产生快速的冲击力与牵引力，被冲击的水体向外翻腾，而后又跟随气囊18所施加的牵引力被牵引回气囊18旁，反复冲击与牵引后，每个气囊18周围均形成了垂直方向的环形水流，环形水流的流动力可有效抵消强风浪对系泊装置的冲击力，使得在外界处于强风浪状态时，系泊装置周围可形成类似“台风眼”的安全区域，使本系泊装置具有意想不到的高可靠性系泊功能，有效避免了强风浪对系泊装置的干扰，提升系泊稳定性。

连接件3包括壳体3b，壳体3b上下两端设有T型凹槽，T型凹槽内部连接有连接块3a。连接块3a内嵌于T型凹槽中，使得连接块3a不仅有牢固的连接性能，还能够周面旋转，且连接件3内部的连接块3a上下独立，即两个被连接的部件可独立转动，互不影响，本设计避免了浮筒2因海水冲刷转动而使短节4、缆绳5、锚链6缠绕在一起的情况，能够始终保持浮筒2以下部件的顺畅连接，提高了浮筒2的可活动性，也保证了系泊装置的承受张力，提高系泊可靠性。

缆绳5表面布有气囊18，气囊18内部上下两侧连接有弹簧20，弹簧20在气囊18的正常工作中极为重要，决定了气囊18的回收速度，由于长期处于气体充放环境，弹簧20表面的空气流动性大，易与空气中的物质发生氧化还原反应，故为有效抑制不良反应的发生，在弹簧20表面涂覆上防锈涂料，以延长弹簧20使用寿命以及保持良好性能，防锈涂料的制备方法为：取改性硼酚醛聚合物40份、纳米复合液4份、增强碳纤维8份、金红石型钛白粉12份、碳化硅陶瓷粉5份、聚醚多元醇0.08份、镍基合金粉7份、丙烯酸树脂33份混合，将混合物加入粉碎机中进行粉碎处理，得到粒度200目的粉末，后放入高速搅拌机，加入2.4倍体积的水，在2000rpm转速下搅拌7min，得混合液；后加入混合液总质量的6.4%的促进剂和3%的分散剂，在2550rpm 、85℃的下搅拌18min，得防锈涂料；将本防锈涂料涂覆于弹簧20表面，再经干燥处理的防锈涂层。防锈涂层有效提高了弹簧20表面分子的紧密性，提高抵御氧化物质的能力，延长其使用寿命。由于防锈涂料中丙烯酸树脂对涂料的黏性和脆性具有影响，通过添加聚醚多元醇可有效的改善丙烯酸树脂的不良影响，使涂层能够紧密的依附于涂覆材料表面，有效防止涂层出现气泡或脱落的现象，且改善脆性后，防锈涂层在系泊装置反复浸水与暴晒的情况下仍具有较好的机械特性，不易开裂，进行持久的防锈保护。

上述制备过程中所加入的分散剂为市场上常规购买，可有效提高各成分在制备过程中的分散相容度；所加入的促进剂为聚丙烯铵和环-蛋氨酸的混合物，两者的依次重量比为1:0.012，其中环-蛋氨酸中（Z）-环-精氨酸和（2S,3S）-（Z）-环-Trp的重量比为1:0.04。上述促进剂的促进效果远好于单一聚丙烯铵的促进效果，加入的环-蛋氨酸中的（Z）-环-精氨酸和（2S,3S）-（Z）-环-Trp的比例为最佳比例，所得到的环-蛋氨酸能够与聚丙烯铵产生良好的协同作用，可有效改善增强碳纤维的表面结构，促进增强碳纤维与防锈涂料中各成分的官能基相容性，不仅能显著提高涂料的防锈性能，还可提升涂料的表面性能和附着力，降低防锈涂层涂覆前对涂覆材料表面的处理要求，减少前处理工作量，将所制备的防锈涂料涂覆于弹簧20表面，经烘干处理后形成防锈涂层，可有效防止空气中强氧化物质对弹簧20的氧化，延长弹簧20的使用寿命以及保持良好弹簧，使气囊18具有长久、快速的回弹性能，提升本系泊装置收放锚的流畅性以及实现气囊18的快速充放，增强系泊装置对外界风浪的抵御能力，提升本系泊装置的系泊可靠性。

浮筒2底部两侧设有噪音发生器8，噪音发生器8电连接于供电模块。噪音发生器8能够有效地驱赶鱼群，防止鱼群破坏系泊装置，也避免了鱼群影响系泊装置表面的水体流动，从而降低外界环境对系泊装置的影响，提高系泊装置稳定性。

浮筒2的直径与浮筒凸柱16的直径比为1:0.43。浮筒2的直径与浮筒凸柱16的直径设有比例，有利于减轻浮筒2的重量，提高浮筒2浮力和浮筒2顶部的空间利用率，也能保证浮筒凸柱16有足够的强度，可支撑转台14的旋转运动。

实施例3：

如图1~6所示，基于浮筒的船用系泊装置，在实际工作时，将系泊缆绳21一端连接在船体的系泊部件上，通过滑轮9后将另一端连接在船体的另一系泊部件上，将整个系泊设备放入深海中，锚7与锚链9因自身重力下沉而系着在海床上，浮筒2因自身浮力而悬浮在海面上，浮筒2表面的风力发电机12和光伏电板15开始工作，将风能和太阳能转化为电能储备在蓄电池13中，蓄电池13给噪音发生器8供电，使之发出噪声驱赶鱼群，避免鱼群对系泊的干扰，浮筒2、短节4、缆绳5、锚链6和锚7相应连接处设有连接件3，能够有效防止本系泊装置缠绕，在夜间系泊时，可打开由蓄电池13供电的指示灯10，以警示其他船只，从而避免相撞，系泊结束起锚时，启动双向泵11，向气囊18中鼓入气体，增强系泊装置的浮力，使收锚便捷快速，此也提高了本系泊装置的应急能力，将系泊装置收回船体后排空气囊18中的气体，即完成一次深海系泊。

浮筒2的直径与浮筒凸柱16的直径比不仅限于1:0.36~0.52，还应包括1:0.36或1:0.361或1:0.362或1:0.363或1:0.364……或1:0.519或1:0.52。

上述实施例中的常规技术连接或现有技术为本领域技术人员所知晓的现有技术，故在此不再详细描述。

以上实施方式仅用 于说明本发明，而并非对本发明的限制，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此，所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (7)

1.基于浮筒的船用系泊装置，包括浮筒（2），与浮筒（2）连接的锚（7），其特征在于：所述的浮筒（2）底部中心通过连接件（3）连接有短节（4），所述的短节（4）下端通过连接件（3）连接有缆绳（5），所述缆绳（5）下端通过连接件（3）连接有锚链（6），所述锚链（6）末端通过连接件（3）连接有锚（7），所述的浮筒（2）顶部中心连接有浮筒凸柱（16），所述的浮筒凸柱（16）通过滚珠连接有转台（14），所述的转台（14）两侧分别连接有转接模块和供电模块;所述的缆绳（5）表面布有气囊（18），所述的气囊（18）内部上下两侧连接有弹簧（20），所述的气囊（18）一侧壁设有气囊口（19），所述的气囊口（19）连接有导气管（17），所述的导气管（17）埋藏于缆绳（5）内部，所述的导气管（17）连接有双向泵（11），所述的双向泵（11）设置于浮筒凸柱（16）顶部中心。

2.根据权利要求1所述的基于浮筒的船用系泊装置，其特征在于：所述的转接模块包括滑轮（9），所述的滑轮（9）与转台（14）连接，所述的滑轮（9）连接有系泊缆绳（21），所述的系泊缆绳（21）与船体连接。

3.根据权利要求1所述的基于浮筒的船用系泊装置，其特征在于：所述的供电模块包括蓄电池（13），所述的蓄电池（13）与转台（14）连接，所述的蓄电池（13）连接有风力发电机（12）和光伏电板（15），所述的风力发电机（12）设置于蓄电池（13）上端，所述的光伏电板（15）设置于浮筒（2）上表面。

4.根据权利要求1所述的基于浮筒的船用系泊装置，其特征在于：所述的设有转接模块一侧的转台（14）还连接有指示灯（10），所述的指示灯（10）的内部设有无线接收模块，所述的指示灯（10）电连接于供电模块。

5.根据权利要求1所述的基于浮筒的船用系泊装置，其特征在于：所述的连接件（3）包括壳体（3b），所述的壳体（3b）上下两端设有T型凹槽，所述的T型凹槽内部连接有连接块（3a）。

6.根据权利要求1所述的基于浮筒的船用系泊装置，其特征在于：所述的浮筒（2）底部两侧设有噪音发生器（8），所述的噪音发生器（8）电连接于供电模块。

7.根据权利要求1所述的基于浮筒的船用系泊装置，其特征在于：所述的浮筒（2）的直径与浮筒凸柱（16）的直径比为1:0.36~0.52。