專利名稱：船舶智能機(jī)械錨的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及船舶工程領(lǐng)域，尤其是一種船舶智能機(jī)械錨。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代海洋開發(fā)事業(yè)的日益發(fā)展，出現(xiàn)了很多新型工程船舶和海洋結(jié)構(gòu)物，如海洋調(diào)查船、石油鉆探裝置、海上作業(yè)平臺、鋪管船、起重船等，其范圍和研究方向已逐漸向深海發(fā)展。這些浮動式海洋結(jié)構(gòu)物需要在較長時間內(nèi)比較精確地保持海面上位置，對安裝其上的錨泊裝置提出了更高、更嚴(yán)格的要求。錨設(shè)備是船舶及海洋工程結(jié)構(gòu)物在海上拋錨停泊時所使用的裝置和機(jī)械的總稱。盡管錨的種類很多，但它們的用途是相同，主要是利用錨抓力，使錨緊緊地抓在海床上，如圖I所示，進(jìn)而使船和海洋結(jié)構(gòu)物不受風(fēng)力、流力、波浪沖擊力的影響而固定位置，所以設(shè) 計的錨必須具備(I)在不同的海域、海底地質(zhì)下都有強(qiáng)大抓力；( 2 )能夠迅速抓入海床；(3)能夠迅速、簡單地拋入海中；(4)便于收藏和運送。同時與傳統(tǒng)的埋置式錨被拋入海中不同，通過利用錨索有效地傳遞錨的抓力，用智能方式控制錨的抓力，可以避免發(fā)生走錨現(xiàn)象。錨已有2000多年歷史，目前使用的錨有幾十種之多.當(dāng)前國內(nèi)外大抓力錨的型號主要有丹福氏錨、三角鰭式錨和AC-14大抓力錨。
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錨都是鑄鐵制造的，且以自身重力作為抓住力。隨著水深的增加導(dǎo)致其自重增加與水平剛度減少，錨泊的有效性愈來愈差，怎樣在不增加錨重的條件下，提高抓住力？傳統(tǒng)意義上的錨已不能完全適應(yīng)這些海上浮體的系泊需要，因而研究抓力強(qiáng)大的、具有智能控制的、能適應(yīng)各種海洋結(jié)構(gòu)物的錨變得越來越迫切。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型在目的是提出一種抓力強(qiáng)、具有智能控制、適用范圍更廣在錨。具體在技術(shù)方案是一種船舶智能機(jī)械錨，由絞車控制儀通過信號源合成鋼纜連接電機(jī)，減速齒輪箱通過連接軸連接機(jī)械錨爪組成；所述機(jī)械錨爪由錨爪臂和末端執(zhí)行器組成，錨爪臂通過連接軸的旋轉(zhuǎn)使末端執(zhí)行器進(jìn)行工作，鋼纜通過鋼絲扣與錨柄連接，錨柄和錨扣通過螺栓連接。機(jī)械錨爪在運動采用電機(jī)驅(qū)動，控制簡單，易于實現(xiàn)數(shù)字控制。
圖I各類形態(tài)錨泊裝置示意圖；圖2本實用新型船舶智能機(jī)械錨正視圖；圖3本實用新型船舶智能機(jī)械錨俯視圖；圖4本實用新型船舶智能機(jī)械錨原理圖；圖5現(xiàn)有普通錨的入土受力分析圖；圖6本實用新型船舶智能機(jī)械錨的入土受力分析圖。 圖中1-絞車控制儀；2_信號源合成鋼纜；3-電機(jī)；4_連接軸；5_減速齒輪箱；6-機(jī)械錨爪；61_末端執(zhí)行器；62_錨爪臂；63錨扣；64_螺栓；65_錨柄；66_鋼絲扣。
具體實施方式
如圖2、圖3和圖4所示，本實用新型智能機(jī)械錨是由四個機(jī)械錨爪組合而成，由絞車控制儀I通過信號源合成鋼纜2連接電機(jī)3，減速齒輪箱5通過連接軸4連接機(jī)械錨爪6組成；所述機(jī)械錨爪由錨爪臂62和末端執(zhí)行器61組成，錨爪臂通過連接軸的旋轉(zhuǎn)使末端執(zhí)行器進(jìn)行工作，鋼纜通過鋼絲扣66與錨柄65連接，錨柄和錨扣63通過螺栓64連接，錨柄上部設(shè)有可視探頭，通過編合在鋼絲繩中的電纜，可在駕駛艙內(nèi)進(jìn)行操縱控制錨，根據(jù)不同的海底情況，可以做各種上翹、入土等動作，使得機(jī)械錨能抓牢海床。傳統(tǒng)意義上的錨多為鑄鋼錨，本實用新型采用箱體焊接結(jié)構(gòu)形式，通過比鑄造更加靈活的焊接結(jié)構(gòu)，在箱體結(jié)構(gòu)內(nèi)部安裝電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動，經(jīng)過密封處理，可以根據(jù)信號正反轉(zhuǎn)動實現(xiàn)很多鑄鋼錨無法滿足的功能設(shè)計。本實用新型智能機(jī)械錨的原理本實用新型智能機(jī)械錨的四個機(jī)械錨爪全部由電腦控制，錨體內(nèi)部配載電機(jī)四部，由硬齒面減速箱制動。根據(jù)計算機(jī)發(fā)出的指令完成抓取、搬運、入土深淺等，比較精確地完成三維空間中一點到另一點按照一定路徑的動作，四個機(jī)械手可靈活張合，根據(jù)需要，通過電腦的控制，能迅速地入土，起錨時又能迅速從泥土中脫離出來，并能適應(yīng)于各種性質(zhì)的泥土，它的四個機(jī)械手如同四爪貓，可以全方位的伸展，可以牢牢抓住海底。如發(fā)現(xiàn)松懈了可再調(diào)整控制使其繼續(xù)抓緊，防止走錨。本實用新型智能機(jī)械錨與普通錨的抓力對比普通錨的入土抓力分析錨爪在入土前，錨爪與海底所成的初傾角β (如圖5所示)，對錨爪入土影響很大，β如果太小，就會在錨爪前形成土壤堆積；如果太大，則會使橫向翻倒，合適的初傾角在17° -20°之間。錨爪入土的受力條件是P (錨重力)、F(土壤阻力)和T (水平拉力)三力對錨柄端點A的矩M° O (如圖5所示)，除了 P、F、和T以外，M還與錨的長度L和錨爪角α有關(guān)。其中力T對A點矩為零，但它對F有影響，起決定性作用的是錨爪角a。實驗證明，錨爪角存在一個臨界范圍，一般在粒狀土壤(沙)中為30° — 35°，在軟土壤中約為50°左右,在硬黏土中為25° — 30°。當(dāng)錨產(chǎn)生的抓力總和大于船舶受到風(fēng)、流、浪等外力的總和時，船體的位置就會牢固地系留在預(yù)定的位置，保持平衡。[0029]本實用新型智能機(jī)械錨入土抓力分析如圖6所示，根據(jù)杠桿平衡原理，(F1、F2、F3為抓力；L1、L2、L3為抓力臂；F為阻力山為阻力臂)F1L1+F2L2+F3L3=FL ... LI < L,L2 < L，L3 < I, ... F1+F2+F3 > F 因此抓力和大于阻力普通錨F1L1=F2L2抓力等于大于阻力所以智能錨比普通錨更具抓力，且智能錨有四個錨爪，能提供四個抓力，在阻力相同的情況下，能承受的阻力大于四倍的普通錨。影響智能機(jī)械錨抓力的要素分析錨的抓力就是拖錨時能在錨鏈上施加的最大牽引力，它與土壤的特性、錨的埋藏 深度、錨爪有效面積與爪面的粗糙度等因素有關(guān)。錨的抓力隨著作用在錨柄端部的拉力提升角(拉力與水平線的夾角)變化。當(dāng)提升角為零時，抓力最大；提升角增大，抓力下降。本實用新型智能機(jī)械錨是基于關(guān)節(jié)型機(jī)械錨爪的運動，通過計算機(jī)編程電腦操控模擬錨泊系統(tǒng)末端執(zhí)行器的運動，所設(shè)計的機(jī)械錨在仿真過程中能很好地實現(xiàn)預(yù)期運動，其重量輕，抓住力強(qiáng)，使用方便，適用于深水錨泊的探索和研究。
權(quán)利要求1.一種船舶智能機(jī)械錨，其特征在于，由絞車控制儀通過信號源合成鋼纜連接電機(jī)，減速齒輪箱通過連接軸連接機(jī)械錨爪組成；所述機(jī)械錨爪由錨爪臂和末端執(zhí)行器組成，錨爪臂通過連接軸的旋轉(zhuǎn)使末端執(zhí)行器進(jìn)行工作，鋼纜通過鋼絲扣與錨柄連接，錨柄和錨扣通過螺栓連接。
專利摘要本實用新型涉及船舶工程領(lǐng)域，尤其是一種船舶智能機(jī)械錨。由絞車控制儀通過信號源合成鋼纜連接電機(jī)，減速齒輪箱通過連接軸連接機(jī)械錨爪組成；所述機(jī)械錨爪由錨爪臂和末端執(zhí)行器組成，錨爪臂通過連接軸的旋轉(zhuǎn)使末端執(zhí)行器進(jìn)行工作，鋼纜通過鋼絲扣與錨柄連接，錨柄和錨扣通過螺栓連接。本實用新型智能機(jī)械錨是基于關(guān)節(jié)型機(jī)械錨爪的運動，通過計算機(jī)編程電腦操控模擬錨泊系統(tǒng)末端執(zhí)行器的運動，所設(shè)計的機(jī)械錨在仿真過程中能很好地實現(xiàn)預(yù)期運動，其重量輕，抓住力強(qiáng)，使用方便，適用于深水錨泊的探索和研究。
文檔編號B63B21/46GK202642040SQ20122019958
公開日2013年1月2日 申請日期2012年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月7日
發(fā)明者王佳鳴 申請人:王佳鳴