系缆索张力监视系统的制作方法

1.本发明涉及系缆索张力监视系统。


背景技术：

2.船舶上装载有将该船舶拴在码头等的系缆索用的绞盘(winch)。系泊时，因海象和气象的变化，有时系缆索上会作用有过大张力而系缆索断裂。基于这样的观点，希望监视系泊时的系缆索的张力。
3.例如，专利文献1中公开了可监视系泊时的系缆索的张力的系缆索张力监视系统(专利文献1中称之为“系缆索监视装置”)。该系统中，作为绞盘鼓，使用包含存储鼓和张力鼓的分离鼓，并且在包含制动鼓的带式制动器上组装称重传感器(load cell)。然后，系泊时，绞盘鼓的张力鼓上卷绕系缆索，从绞盘鼓的中心到张力的作用线的半径为一定，由称重传感器计测的荷重换算为系缆索张力。
4.现有技术文献：专利文献：专利文献1：日本特开2002-211478号公报。


技术实现要素：

5.发明要解决的问题：然而，由于分离鼓比通常的绞盘鼓长张力鼓的部分(鼓的轴向的宽度较宽)，使用分离鼓时绞盘的设置场所受到限制。而且，专利文献1的系缆索张力监视系统中，系泊时，需要将系缆索卷绕在张力鼓的作业。
6.因此，本发明的目的在于提供一种不使用分离鼓而能监视系泊时的系缆索的张力的系缆索张力监视系统。
7.解决问题的手段：为解决上述问题，本发明的系缆索张力监视系统的特征在于，具备：卷绕系缆索的绞盘鼓，包含与所述绞盘鼓一起转动的制动鼓的带式制动器，检测所述绞盘鼓上的系缆索的卷层数的卷层数检出器，组装于所述带式制动器的、计测皮带张力的称重传感器，和基于所述卷层数检出器检出的系缆索的卷层数及所述称重传感器计测的皮带张力算出作用于系缆索的张力的控制装置。
8.根据上述结构，通过卷层数检出器检测绞盘鼓上的系缆索的卷层数，所以代替了使从绞盘鼓的中心到张力的作用线的半径为一定，而能使用该卷层数算出系缆索的张力。因此，不用分离鼓也能监视系泊时的系缆索的张力。
9.发明效果：根据本发明，提供一种不使用分离鼓而能监视系泊时的系缆索的张力的系缆索张力监视系统。
附图说明
10.图1是本发明一实施方式的系缆索张力监视系统的机械部分的主视图；图2是沿图1的ii-ii线的剖视图；图3是带式制动器的概略结构图；图4是示出卷层数检出器的变形例的图；图5是示出卷层数检出器的另一变形例的图；图6是示出卷层数检出器的再一变形例的图；图7是变形例的带式制动器的概略结构图。
具体实施方式
11.图1及图2示出本发明一实施方式的系缆索张力监视系统1。该系统1包括被设于船舶的甲板10上的支持台30可转动地支持的绞盘鼓3和允许或禁止绞盘鼓3的转动(所谓的制动)的带式制动器4。
12.绞盘鼓3上卷绕有系缆索11(图1中为简化图面而省略)。凸缘31从绞盘鼓3的两端向径向外方突出。
13.绞盘鼓3经减速器23被原动机22驱动。带式制动器4沿减速器23侧的凸缘31配置，带式制动器4和减速器23之间设有离合器24。本实施方式中，离合器24为手动式。
14.原动机22可以是电动马达也可以是液压马达。本实施方式中，原动机22上设有操作装置21，原动机22由手动操作。不过，原动机22也可由后述的控制装置8电性控制。
15.带式制动器4在本实施方式中为手动式。具体地，带式制动器4如图3所示，包括固定于凸缘31的制动鼓41。即，制动鼓41与绞盘鼓3一起转动。又，带式制动器4包括圆弧状的一对皮带42、43。皮带42、43的一端之间经销44连结，皮带42、43的另一端上分别设有销45、46。
16.销45、46与连杆机构47连结，连杆机构47根据操作轴48的转动，使销45、46相互靠近或相互远离。又，连杆机构47经销49与设于甲板10上的支柱12连结。本实施方式中，位于支柱12的正上方的销45为销型的称重传感器5。换言之，称重传感器5组装于带式制动器4。
17.当销45、46通过连杆机构47相互靠近而皮带42、43系紧制动鼓41时，皮带张力f向上作用于称重传感器5。即，称重传感器5计测皮带张力f。另，系缆索11上作用张力p时，通过该张力p，绞盘鼓3上作用转动力，称重传感器5上作用向上的力，所以通过称重传感器5计测的皮带张力f较大地依赖于系缆索11的张力p。
18.系泊时，挂在码头的系船柱等上的系缆索11通过原动机22卷绕于绞盘鼓3后，带式制动器4锁紧，离合器24关闭。
19.进而如图2所示，系缆索张力监视系统1包括检测绞盘鼓3上的系缆索11的卷层数的卷层数检出器6和与该卷层数检出器6及上述称重传感器5电性连接的控制装置8。控制装置8还与显示器9电性连接。显示器9例如设于绞盘附近，舰桥或装卸控制室(货物控制室)等。
20.例如，控制装置8是具有rom和ram等存储器(memory)、hdd和ssd等存储器(storage)和cpu的计算机，存储在rom或存储器(storage)中的程序由cpu执行。
21.卷层数检出器6包括计测与系缆索11的卷层数相关数值的传感器(sensor)和将传
感器计测的数值换算为系缆索的卷层数的运算部。运算部也可组装于控制装置8。本实施方式中，计测与系缆索11的卷层数相关数值的传感器是计测绞盘鼓3的转动角度的编码器61。
22.更详细而言，编码器61设置于在离开绞盘鼓3的位置配置的链轮齿上，该链轮齿和安装于绞盘鼓3的链轮齿上架设有链条。
23.控制装置8基于卷层数检出器6检出的系缆索11的卷层数n及称重传感器5计测的皮带张力f[kn]算出作用于系缆索11的张力p[kn]。控制装置8将算出的张力p向显示器9输出。
[0024]
具体而言，控制装置8利用包括张力系数k及校正系数α的以下张力计算式(1)算出作用于系缆索11的张力p：[数学式1]db：制动鼓径[mm]dr：系缆索径[mm]dd：绞盘鼓径[mm]。
[0025]
关于张力计算式(1)中的张力系数k，由以下的式(2)算出：[数学式2]μ：皮带-制动鼓间的摩擦系数；θ：皮带-制动鼓间的接触角；另，皮带-制动鼓间的接触角θ如图3中所示为销45、46的中心间的角度。
[0026]
关于张力计算式(1)中的校正系数α，系缆索张力监视系统1如图2所示包括校正装置7。控制装置8在初期状态下将校正系数α设定为1.0。
[0027]
校正装置7在非系泊时，用于确认系缆索11的额定卷层数nr下的带式制动器4的皮带张力f和系缆索11的假想张力pv的关系。额定卷层数nr例如在1～3层中任意决定。
[0028]
具体而言，校正装置7包括：与凸缘31不可转动地连结的、从凸缘31横向突出的三角形状的连杆板71；使连杆板71的梢端上下移动的千斤顶72(液压缸)；和通过软管74与千斤顶72连接的手泵73。通过手泵73加压的工作液的压力pr由压力传感器75计测。另，校正装置7的结构不限于此，可适当变更。
[0029]
非系泊时，在锁紧带式制动器4的状态下操作手泵73时，通过软管74向千斤顶72供给工作液，千斤顶72伸长。随着该千斤顶72的伸长，称重传感器5计测的带式制动器4的皮带张力f变大。控制装置8利用以下的式(3)算出系缆索11的假想张力pv[kn]：[数学式3]pr：压力传感器75计测的压力[mpa]；l：从绞盘鼓3的中心至千斤顶72的中心的距离[mm]；as：作为千斤顶72的液压缸的头侧受压面积[mm2]；dr
：额定卷层数nr的表层的系缆索中心圆直径；dr＝dd+nr×dr
。
[0030]
控制装置8基于用校正装置7确认的结果，决定校正系数α。用校正装置7确认的结果是，校正系数α有时会维持1.0，有时会小于或大于1.0。
[0031]
更详细而言，控制装置8在用式(3)算出系缆索11的假想张力pv时将由称重传感器5计测的皮带张力f代入上述的式(1)，以使由式(1)算出的张力p与用式(3)算出的系缆索11的假想张力pv一致的形式决定校正系数α。
[0032]
如以上说明，本实施方式的系缆索张力监视系统1中，通过卷层数检出器6检出绞盘鼓3上的系缆索11的卷层数n，所以取代了使从绞盘鼓3的中心到张力的作用线为止的半径为一定，而能使用该卷层数n算出系缆索11的张力p。因此，不用分离鼓也可监视系泊时的系缆索11的张力p。又，算出的张力p从控制装置8向显示器9输出，所以观看显示器9的船员能把握系缆索11的张力p。
[0033]
另，系缆索11的张力p超过规定值时，控制装置8使省略图示的报警器发出警报音，听到该警报音的船员开放带式制动器4。其结果是系缆索11松卷。其后，船员打开离合器使松弛的系缆索11卷上绞盘鼓3后，锁紧带式制动器4使离合器24关闭。
[0034]
(变形例)本发明不限于上述实施方式，在不脱离本发明主旨的范围内可进行种种变形。
[0035]
例如，计测与卷层数检出器6的系缆索11的卷层数相关数值的传感器不限于计测绞盘鼓3的转动角度的编码器61。例如，如图4所示，当将系缆索11按压于绞盘鼓3的按压构件32绕支点33可摇动地构成时，计测与卷层数检出器6的系缆索11的卷层数相关数值的传感器也可以是计测按压构件32的角度的编码器62(或倾斜传感器)。
[0036]
或者，如图5所示，当将系缆索11按压于绞盘鼓3的按压构件33可往复移动地构成时，计测与卷层数检出器6的系缆索11的卷层数相关数值的传感器也可以是计测按压构件33的位置的行程传感器63。
[0037]
此外，卷层数检出器6也可用相机直接检测绞盘鼓3上的系缆索11的卷层数。或者，如图6所示，卷层数检出器6也可用设于凸缘31的红外线单元64直接检测绞盘鼓3上的系缆索11的卷层数。使用红外线单元64时，可以用红外线单元64计测设于甲板10上的系泊金属件(例如，系缆索11用导辊)和绞盘鼓3之间的规定位置处的系缆索11距甲板10的高度，将该高度换算为卷层数。
[0038]
又，校正装置7可省略，张力计算式(1)可不包含校正系数α。不过，如果如所述实施方式般设置校正装置7，通过利用校正装置7的确认结果来决定张力计算式(1)中的校正系数α的话，能正确算出系缆索11的张力p。
[0039]
此外，所述实施方式中带式制动器4为手动式，但带式制动器4也可为电动式。此时，控制装置8算出的系缆索11的张力p超过规定值时，控制装置8也可开放带式制动器4。又，带式制动器4为电动式时，若离合器24也为电动式，则可以在带式制动器4释放后控制装置8使离合器24打开，松弛的系缆索11卷上绞盘鼓3。这样的结构对船员的省人化和自动航行有用。
[0040]
又，如图8所示，组装于带式制动器4的销型的称重传感器5可以是设于甲板10上的支柱12与连杆机构47之间的销49。此时，控制装置8利用下方张力计算式(4)算出作用于系
缆索11的张力p：[数学式4]l：从绞盘鼓3的中心到销49的中心的水平距离[mm]。
[0041]
(总结)本发明的系缆索张力监视系统的特征在于，具备：卷绕系缆索的绞盘鼓；包含与所述绞盘鼓一起转动的制动鼓的带式制动器；检测所述绞盘鼓上的系缆索的卷层数的卷层数检出器；组装于所述带式制动器的、计测皮带张力的称重传感器；和基于所述卷层数检出器检出的系缆索的卷层数及所述称重传感器计测的皮带张力算出作用于系缆索的张力的控制装置。
[0042]
根据上述结构，通过卷层数检出器检测绞盘鼓上的系缆索的卷层数，所以代替了使从绞盘鼓的中心到张力的作用线的半径为一定，而能使用该卷层数算出系缆索的张力。因此，不用分离鼓也能监视系泊时的系缆索的张力。
[0043]
也可以是，所述控制装置将算出的张力向显示器输出。根据该结构，观看显示器的船员能把握系缆索的张力。
[0044]
也可以是，上述系缆索监视系统还具备用于在非系泊时确认系缆索的额定卷层数下的所述带式制动器的皮带张力与系缆索的假想张力的关系的校正装置，所述控制装置利用包含校正系数的张力计算式算出作用于系缆索的张力，基于用所述校正装置确认的结果决定所述校正系数。根据该结构，能正确算出系缆索的张力。
[0045]
符号说明：1系缆索监视系统；11系缆索；3绞盘鼓；4带式制动器；41制动鼓；5称重传感器；6卷层数检出器；7校正装置；8控制装置；9显示器。

技术特征：
1.一种系缆索张力监视系统，具备：卷绕系缆索的绞盘鼓；包含与所述绞盘鼓一起转动的制动鼓的带式制动器；检测所述绞盘鼓上的系缆索的卷层数的卷层数检出器；组装于所述带式制动器的、计测皮带张力的称重传感器；和基于所述卷层数检出器检出的系缆索的卷层数及所述称重传感器计测的皮带张力算出作用于系缆索的张力的控制装置。2.根据权利要求1所述的系缆索张力监视系统，其特征在于，所述控制装置将算出的张力向显示器输出。3.根据权利要求1或2所述的系缆索张力监视系统，其特征在于，还具备用于在非系泊时确认系缆索的额定卷层数下的所述带式制动器的皮带张力与系缆索的假想张力的关系的校正装置，所述控制装置利用包含校正系数的张力计算式算出作用于系缆索的张力，基于用所述校正装置确认的结果决定所述校正系数。

技术总结
系缆索张力监视系统具备卷绕系缆索(11)的绞盘鼓(3)和包含与绞盘鼓(3)一起转动的制动鼓(41)的带式制动器(4)。此外，系缆索张力监视系统具备：检测绞盘鼓(3)上的系缆索(11)的卷层数的卷层数检出器；组装于带式制动器(4)的、计测皮带张力的称重传感器(5)；和基于所述卷层数检出器检出的系缆索(11)的卷层数及称重传感器(5)计测的皮带张力算出作用于系缆索(11)的张力的控制装置。(11)的张力的控制装置。(11)的张力的控制装置。


技术研发人员：大江启司 风间英辉 野田嵩
受保护的技术使用者：川崎重工业株式会社
技术研发日：2021.08.04
技术公布日：2023/5/17