专利名称：一种拖网渔船的曳纲张力平衡补偿配置结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及水上捕捞领域，尤其涉及拖网渔船。
背景技术：
拖网渔船是用拖网来捕捞鱼类的船舶。拖网渔船上的拖网，是利用甲板上的曳纲绞车来收网的。拖网捕鱼是一种效果好、适用范围广的捕鱼方法。拖网渔船也是数量最多的一种渔船。一种常见的拖网渔船拖网安装结构，在船体中心线左、右两侧分别布置一部曳纲绞车，曳纲绞车上的分别配置一根曳纲，曳纲自由端平行于船体中心向船尾拉伸，经固定在船尾的换向滑轮换向后逐渐收拢后，分别固定在船尾后方水域的拖网两侧。
捕鱼时，渔船通过曳纲带动拖网前行，行进过程中，拖网前方的各种鱼类就会从拖网前端的开口进入拖网内部被收集，行进一段距离后，曳纲绞车收起曳纲，将拖网收起，就可以收集拖网内的鱼类了。捕鱼的过程中，网型的姿态对捕鱼效率起着至关重要的影响，理想的网型应当饱满张开，有利于鱼群进入网口并且不易逃逸，相反，如果网型扁瘪变形，网口窄小，不仅不利于捕捉网口前方的鱼群，而且进入拖网的鱼群很容易从网中逃逸，大大影响捕鱼效率。拖网的网型主要是通过其张口两侧的左、右两根曳纲控制的，如果左、右两根曳纲的长短一致，拖网就会在水体阻力的作力下自然张开，但是由于捕捞过程中海况复杂，海浪的起伏会造成船体的升沉运动，从而导致左、右曳纲长短不一致，造成两曳纲的张力不同，使得拖网网型变差。目前的曳纲张力平衡补偿主是通过操作曳纲绞车收紧/放松曳纲，从而保证摇摆中左、右曳纲张力平衡，但是这种平衡补偿装置需要频繁的启动绞车电机，并且随着船体的起伏，要不停改变电机的转动方向，对电机的损耗很大，大大缩短了电机的使用寿命。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种张力平衡补偿配置结构，该结构能在拖网作业过程时，能够根据船体升沉运动，自动调节曳纲长度，以保证曳纲张力稳定，从而达到控制网型的目的，并且调整过程中不需要启动绞车电机。本发明是通过以下技术方案实现的一种拖网渔船的曳纲张力平衡补偿配置结构，在拖网渔船的船体中心线左、右两侧分别布置一部曳纲绞车，曳纲绞车上的分别配置一根曳纲，曳纲自由端平行于船体中心线向船尾拉伸，经固定在船尾的换向滑轮换向后逐渐收拢后，分别固定在船尾后方水域的拖网两侧，其特征在于在每部曳纲绞车和换向滑轮之间的曳纲上方，分别布置一个力导向滑轮组，力导向滑轮组包括呈“品”分布的三个滑轮，三个滑轮均可绕自身中心线旋转，其旋转中心线与曳纲长度方向垂直，
力导向滑轮组中，位于两侧的第一、第二滑轮固定在船体上，中间的第三滑轮下方分别配置一个液压油缸，第三滑轮安装在液压油缸的活塞杆上端，曳纲绕紧在相对应的力导向滑轮组上，曳纲顺次向上绕过第一滑轮的下缘、第三滑轮的上缘，再向下绕过第二滑轮的下缘，液压油缸固定在船体上，活塞将油缸内腔分隔为上、下两个相互隔离的腔室，其上腔室与油箱相连通，下腔室通过常闭的第一阀门连接油箱，蓄能器为一密封腔室，腔室内配置一个活塞，将腔室分为相互隔离的油腔和气腔，气腔内充满压缩空气，油腔与液压油缸的下腔室相连通，所述配置结构包括四种配置工况
①当拖网渔船前后摇摆时，如果船体相对拖网向上运动，则左、右曳纲分别压迫液压油缸的活塞杆下行，液压油进入蓄能器，蓄能器内压缩空气的气压升高，蓄能器存储能量;②当拖网渔船前后摇摆时，如果船体相对拖网向下运动，则液压油缸活塞杆受到的左、右曳纲压力降低，蓄能器内压缩空气储存的能量释放，液压油由蓄能器进入液压油缸的下腔室，活塞杆上行，向上支撑起曳纲，使曳纲张紧；③当拖网渔船左右摆动时，如果船体左侧相对拖网向下运动，右侧相对拖网向上运动，则右曳纲压迫右液压油缸的活塞杆下行，右液压油缸的液压油流出；同时，左液压油缸活塞杆受到的左曳纲压力降低，液压油进入左液压油缸；在此过程中，如果船体左侧下降的幅度大于右侧上升的幅度，蓄能器释放能量，蓄能器中的液压油进入左液压油缸；如果船体右侧上升的幅度大于左侧下降的幅度，液压油进入蓄能器，蓄能器存储倉;如果船体两侧的升降幅度相当，则液压油仅在左液压油缸和右液压油缸之间流动；④当拖网渔船左右摆动时，如果船体右侧相对拖网向下运动，左侧相对拖网向上运动，则左曳纲压迫左液压油缸的活塞杆下行，左液压油缸的液压油流出；同时，右液压油缸活塞杆受到的右曳纲压力降低，液压油进入右液压油缸；在此过程中，如果船体右侧下降的幅度大于左侧上升的幅度，蓄能器释放能量，蓄能器中的液压油进入右液压油缸；如果船体左侧上升的幅度大于右侧下降的幅度，液压油进入蓄能器，蓄能器存储倉;如果船体两侧的升降幅度相当，则液压油仅在左液压油缸和右液压油缸之间流动。本配置结构的工作原理是当船体受海浪影响摆动，本来长短一致、处于平衡位置的左、右曳纲变得松紧程度不一致，拖网张口两侧的受力不相时，利用绕紧在曳纲上的力导向滑轮组支撑起松驰的曳纲、松开张紧的曳纲，补偿曳纲的松紧程度，使两边曳纲上的张紧力一致，以平衡拖网张口两侧的受力，从而达到调整网型的目的。力导向滑轮组支撑/松开曳纲是通过液压油路驱动的，当曳纲张紧时，滑轮受力、迫使液压油缸的活塞杆缩回缸体，液压油缸排出液压油、流入蓄能器，将这部分能量存储起来，当曳纲松驰时，液压油缸活塞杆受到的向下压力减小，活塞杆伸出，蓄能器推动液压油回到液压油缸中，完成能量的释放。蓄能器中能量的存储及释放是通过其气腔内压缩空气体积的减小/增大来实现的，这样可以充分利用由海浪起伏这一自然力来作为机构的驱动力，能耗低。常闭的第一阀门一般在被动补偿动作开始前开启，主要是为液压油缸供油或更新旧油，捕鱼时则关闭此阀门。进一步的，考虑到气腔的体积有限，在海况剧烈变化的地区对曳纲张力平衡的补偿有限，因此可以根据补偿地区的海况，以及补偿力的变化，给蓄能器的气腔配置气瓶组、增压气泵以及气源，以满足不同作业条件下，拖网张力的变化要求。蓄能器的气腔通过常开的第二阀门与由多个并列的压缩空气气瓶组成的气瓶组相连通，蓄能器的气腔通过第二阀门顺次连通增压气泵及气源。捕鱼前，先利用气源、增压气泵为气瓶组和蓄能器内充入设定压力的压缩空气，使左、右两根曳纲长短一致时，张力平衡，整个液压油路处于初始平衡的 状态。再进一步，可以在力导向滑轮组与换向滑轮之间、靠近力导向滑轮组配置一个定向轮，定向轮的旋转中心线与曳纲长度方向垂直，曳纲从定向轮上缘绕过并抵压定向轮上缘。定向轮主要对曳纲起到定位作用，防止曳纲在力导向滑轮组上跳动。再进一步，液压油缸通过常开的第三阀门与蓄能器相连，液压油缸上沿长度方向开设长形的活塞位置观察视窗。当从视窗中观察到活塞在液压油缸中的工作区域偏离油缸中部，靠近油缸顶部或底部时，则表明此时活塞的工作区域并不理想，此时可以关闭第三阀门，关闭液压油缸的被动补偿功能，以调节油缸的工作区域，使其回复到油缸中心位置附近，调节完毕后再打开第二阀门，开启液压油缸的被动补偿功能。再进一步，曳纲在绕过第一滑轮下缘后，竖直向上绕过第三滑轮上缘，再垂直向下绕过第二滑轮的下缘。从而确保第三滑轮受到的曳纲压力是垂直向下的，而不是两个相互对称、倾斜向下的压力，液压油缸活塞杆受到的是曳纲总力而不是分力，整个液压油路的反应更灵敏。再进一步，蓄能器的油腔通过安全球阀组连通油箱。当蓄能器储存能量过高时，释放液压油回油箱，保证系统安全。本发明的有益效果在于I、通过压缩空气吸收、存储船体沉浮对拖网的影响，并在需要时释放以保持拖网的网型，不仅能耗低，并且清洁环保；2、补偿过程不需要人为干预，机构对曳纲张力的调节直观方便，并且调节范围广；3、与其它类似的弹性补偿配置结构，如弹簧等相比，液压机构的体积小，利于布置；4、不需要频繁的启动绞车电机，调整绞车电机的转动方向来平衡两根曳纲的张力，延长了绞车电机的使用寿命。
图I为本机构的滑轮部分在船体上的配置位置正视示意图
图2为图I的俯视3为本机构油路、气路的连接示意4为本机构油路结构1-2中I为船体，2为右曳纲绞车，3为左曳纲绞车，4为右曳纲，5为左曳纲，6为换向轮，7为拖网，8为右力导向滑轮组，801为第一右滑轮，802为第二右滑轮，803为第三右滑轮，9为左力导向滑轮组，901为第一左滑轮，902为第二左滑轮，903为第三左滑轮，10为右液压油缸，11为左液压油缸，12为油箱,13为第一阀门，14为蓄能器,15为第二阀门，16为气瓶组，17为增压气泵，18为气源，19为定向轮，20为第三阀门，21为安全球阀组。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步说明。 图I 2中，在拖网渔船的船体I中心线左、右两侧分别布置一部曳纲绞车3、2，曳纲绞车3、2上的分别配置一根曳纲5、4，曳纲5、4自由端平行于船体I中心线向船尾拉伸，经固定在船尾的换向滑轮6换向后逐渐收拢后，分别固定在船尾后方水域的拖网7两侧，在每部曳纲绞车3、2和换向滑轮6之间的曳纲5、4上方，分别布置一个力导向滑轮组9、，8。力导向滑轮组9、8包括呈“品”分布的三个滑轮901、902和903，801、802和803，三个滑轮均可绕自身中心线旋转，其旋转中心线与曳纲5，4长度方向垂直，力导向滑轮组8，9中，位于两侧的第一、第二滑轮801和802、901和902固定在船体I上，中间的第三滑轮803、903下方分别配置一个液压油缸10、11，第三滑轮803、903安装在液压油缸10、11的活塞杆上端。曳纲5、4绕紧在相对应的力导向滑轮组9、8上，曳纲
4、5分别顺次向上绕过第一滑轮801、901的下缘、第三滑轮803，903的上缘，再向下绕过第二滑轮802、902的下缘。力导向滑轮组9，8与换向滑轮6之间、靠近力导向滑轮组9，8配置一个定向轮19，定向轮19的旋转中心线与曳纲5，4长度方向垂直，曳纲5，4从定向轮19上缘绕过并抵压定向轮19上缘。液压油缸10、11固定在船体I上，活塞将油缸内腔分隔为上、下两个相互隔离的腔室，其上腔室与油箱12相连通，下腔室通过常闭的第一阀门13连接油箱12。蓄能器14为一密封腔室，腔室内配置一个活塞，将腔室分为相互隔离的油腔和气腔，气腔内充满压缩空气，油腔与液压油缸10，11的下腔室之间通过常开的第三阀门20相连通，气腔通过常开的第二阀门15与由多个并列的压缩空气气瓶组成的气瓶组16相连通，蓄能器14的气腔通过第二阀门15顺次连通增压气泵17及气源18。蓄能器14的油腔通过安全球阀组21连通油箱12。该配置结构包括四种配置工况①当拖网渔船前后摇摆时，如果船体I相对拖网7向上运动，则左、右曳纲5，4分别压迫液压油缸11，10的活塞杆下行，液压油进入蓄能器14，蓄能器14内压缩空气的气压升高，蓄能器14存储能量；②当拖网渔船前后摇摆时，如果船体I相对拖网7向下运动，则液压油缸11，10活塞杆受到的左、右曳纲5，4压力降低，蓄能器14内压缩空气储存的能量释放，液压油由蓄能器14进入液压油缸11，10的下腔室，活塞杆上行，向上支撑起曳纲5，4，使曳纲5，4张紧；
③当拖网渔船左右摆动时，如果船体I左侧相对拖网7向下运动，右侧相对拖网7向上运动，则右曳纲4压迫右液压油缸10的活塞杆下行，右液压油缸10的液压油流出；同时，左液压油缸11活塞杆受到的左曳纲5压力降低，液压油进入左液压油缸11 ； 在此过程中，如果船体I左侧下降的幅度大于右侧上升的幅度，蓄能器14释放能量，蓄能器14中的液压油进入左液压油缸11 ；如果船体I右侧上升的幅度大于左侧下降的幅度，液压油进入蓄能器14，蓄能器14存储能量；如果船体I两侧的升降幅度相当，则液压油仅在左液压油缸11和右液压油缸10之间流动；④当拖网渔船左右摆动时，如果船体I右侧相对拖网7向下运动，左侧相对拖网7向上运动，则左曳纲5压迫左液压油缸11的活塞杆下行，左液压油缸11的液压油流出；同时，右液压油缸10活塞杆受到的右曳纲4压力降低，液压油进入右液压油缸10 ；在此过程中，如果船体I右侧下降的幅度大于左侧上升的幅度，蓄能器14释放能量，蓄能器14中的液压油进入右液压油缸10 ；如果船体I左侧上升的幅度大于右侧下降的幅度，液压油进入蓄能器14，蓄能器14存储能量；如果船体I两侧的升降幅度相当，则液压油仅在左液压油缸11和右液压油缸11之间流动。本配置结构包括液压回路和气动回路两个部分I、液压回路将用于被动补偿的液压油缸10、11与蓄能器14油路端连通，液压油缸10、11的活塞杆受船体升沉运动发生位移变化。当液压油缸10、11的活塞干受力被迫缩回缸体，液压油缸10、11排出液压油通过常开的第三阀门20流入蓄能器14，将这部分能量存储起来，当活塞杆伸出时，蓄能器14推动液压油回到液压油缸10、11中，完成能量的释放。液压回路各元器件介绍(I)液压油缸 10、11通过活塞杆的伸出与缩回，收回与伸出所需的曳纲4、5，与船体I的升沉运动相抵消，保证曳纲4、5张力平衡，完成被动补偿动作。(2)第三阀门20图中选用的是二位二通电磁换向阀，电动控制液压油缸10、11与蓄能器14之间的油路，当油缸工作区域与船体升沉运动相差较大时，通过此换向阀的通断，开启关闭油缸被动补偿功能，以调节油缸的工作区域。(3)第一阀门 13图中选用的是三位四通电磁换向阀，被动补偿动作开始前，为补偿油缸供油或更新旧油。(4)蓄能器 14储存船体I升沉产生的能量，被动补偿。(5)蓄能器安全球阀组21当蓄能器14储存能量过高时，或发生火灾等危险情况导致蓄能器内气压升高，通过安全球阀组21释放液压油回油箱，保证蓄能器安全。2、气动回路根据补偿地区的海况，以及补偿力的变化，往往需要扩充气瓶组，同时需要配备增压气泵17以及气源18，以满足不同作业条件下，拖网张力的变化要求。气动回路各元件介绍(I)第二阀门 15需要对蓄能器14的气腔进行增容时打开，保证蓄能器14气腔内的气压与恶劣的海况相匹配。(2)气瓶组 16
储存压缩空气，必要时为蓄能器14的气腔增容。(3)增压气泵17及气源18捕鱼前使用，为气路提供压缩空气。本机构利用蓄能器14能够缓和冲击、保压系统、吸收能量波动的原理，将船体I升沉对拖网7的影响转化为蓄能器14的内能，降低船体I升沉对捕捞作业过程中，海浪起伏对拖网网型的影响。工作流程如下；当船体I相对拖网7向上运动时，曳纲4、5张力升高，压缩液压油缸10、11的活塞杆，液压油进入蓄能器14，蓄能器14、气瓶组16压力升高，完成存储能量过程；船体I向下运动时，蓄能器14存储的能量释放，推动活塞杆伸出，放出曳纲4、5，补偿相对运动产生的位移差；此外，在船体转弯或者左、右摇摆的过程中，左右曳纲5、4张力不同，被动补偿装置对相应曳纲进行收紧、放松调整，可有效补偿两者的张力差，改善网型姿态。
权利要求
1.一种拖网渔船的曳纲张力平衡补偿配置结构，在拖网渔船的船体(I)中心线左、右两侧分别布置一部曳纲绞车(3，2)，曳纲绞车(3，2)上各配置一根曳纲(5，4)，曳纲(5，4)自由端平行于船体(I)中心线向船尾拉伸，经固定在船尾的换向滑轮(6)换向后逐渐收拢后，分别固定在船尾后方水域的拖网(7)左、右两侧，其特征在于 在每部曳纲绞车(3，2)和换向滑轮(6)之间的曳纲(5，4)上方，分别布置一个力导向滑轮组(9，8)，力导向滑轮组(9,8)分别包括呈“品”分布的三个滑轮(901,902,903), (801,802，803)，三个滑轮均可绕自身中心线旋转，其旋转中心线与曳纲(5，4)长度方向垂直， 力导向滑轮组(8，9)中，位于两侧的第一、第二滑轮(801，802)、(901，902)固定在船体(I)上，中间的第三滑轮(803，903)下方分别配置一个液压油缸(10，11)，第三滑轮(803，903)安装在液压油缸(10，11)的活塞杆上端， 曳纲(5，4)绕紧在相对应的力导向滑轮组(9，8)上，曳纲(4，5)分别顺次向上绕过第一滑轮(801，901)的下缘，第三滑轮(803，903)的上缘，再向下绕过第二滑轮(802,902)的下缘， 液压油缸(10，11)固定在船体(I)上，活塞将油缸内腔分隔为上、下两个相互隔离的腔室，其上腔室与油箱(12)相连通，下腔室通过常闭的第一阀门(13)连接油箱(12)， 蓄能器(14)为一密封腔室，腔室内配置一个活塞，将腔室分为相互隔离的油腔和气腔，气腔内充满压缩空气，油腔与液压油缸(10，11)的下腔室相连通， 所述配置结构包括四种配置工况 ①当拖网渔船前后摇摆时，如果船体(I)相对拖网(7)向上运动，则左、右曳纲(5，4)分别压迫液压油缸(11，10)的活塞杆下行，液压油进入蓄能器(14)，蓄能器(14)内压缩空气的气压升高，蓄能器(14)存储能量； ②当拖网渔船前后摇摆时，如果船体(I)相对拖网(7)向下运动，则液压油缸(11，10)活塞杆受到的左、右曳纲(5，4)压力降低，蓄能器(14)内压缩空气储存的能量释放，液压油由蓄能器(14)进入液压油缸(11，10)的下腔室，活塞杆上行，向上支撑起曳纲(5，4)，使曳纲(5，4)张紧； ③当拖网渔船左右摆动时，如果船体(I)左侧相对拖网(7)向下运动，右侧相对拖网(7)向上运动，则右曳纲(4)压迫右液压油缸(10)的活塞杆下行，右液压油缸(10)的液压油流出；同时，左液压油缸(11)活塞杆受到的左曳纲(5)压力降低，液压油进入左液压油缸(II)； 在此过程中，如果船体(I)左侧下降的幅度大于右侧上升的幅度，蓄能器(14)释放能量，蓄能器(14)中的液压油进入左液压油缸； 如果船体(I)右侧上升的幅度大于左侧下降的幅度，液压油进入蓄能器(14)，蓄能器(14)存储能量； 如果船体(I)两侧的升降幅度相当，则液压油仅在左液压油缸(11)和右液压油缸(11)之间流动； ④当拖网渔船左右摆动时，如果船体(I)右侧相对拖网(7)向下运动，左侧相对拖网(7)向上运动，则左曳纲(5)压迫左液压油缸(11)的活塞杆下行，左液压油缸(11)的液压油流出；同时，右液压油缸(10)活塞杆受到的右曳纲(4)压力降低，液压油进入右液压油缸(10)；在此过程中，如果船体(I)右侧下降的幅度大于左侧上升的幅度，蓄能器(14)释放能量，蓄能器(14)中的液压油进入右液压油缸(10)； 如果船体(I)左侧上升的幅度大于右侧下降的幅度，液压油进入蓄能器(14)，蓄能器(14)存储能量； 如果船体(I)两侧的升降幅度相当，则液压油仅在左液压油缸(11)和右液压油缸(10)之间流动。
2.根据权利要求I所述的拖网渔船的曳纲张力平衡补偿配置结构，其特征在于所述蓄能器(14)的气腔通过常开的第二阀门(15)与由多个并列的压缩空气气瓶组成的气瓶组(16)相连通，蓄能器(14)的气腔通过第二阀门(15)顺次连通增压气泵(17)及气源(18)。
3.根据权利要求I所述的拖网渔船的曳纲张力平衡补偿配置结构，其特征在于所述力导向滑轮组(9，8)与换向滑轮(6)之间、靠近力导向滑轮组(9，8)配置一个定向轮(19)，定向轮(19)的旋转中心线与曳纲(5，4)长度方向垂直，曳纲(5，4)从定向轮(19)上缘绕过并抵压定向轮(19)上缘。
4.根据权利要求I所述的拖网渔船的曳纲张力平衡补偿配置结构，其特征在于所述液压油缸(10，11)通过常开的第三阀门(20)与蓄能量(14)相连通，液压油缸(10，11)上沿长度方向开设长形的活塞位置观察视窗。
5.根据权利要求I所述的拖网渔船的曳纲张力平衡补偿配置结构，其特征在于所述曳纲(5，4)在绕过第一滑轮(801，901)下缘后，竖直向上绕过第三滑轮(803，903 )上缘，再垂直向下绕过第二滑轮(802，902)的下缘。
6.根据权利要求I所述的拖网渔船的曳纲张力平衡补偿配置结构，其特征在于所述蓄能器(14)的油腔通过安全球阀组(21)连通油箱(12)。
全文摘要
一种拖网渔船的曳纲张力平衡补偿配置结构，在拖网渔船的船体中心线左、右两侧分别布置一部曳纲绞车，曳纲绞车上的分别配置一根曳纲，曳纲上方，分别布置力导向滑轮组，力导向滑轮组中间的第三滑轮安装在液压油缸的活塞杆上端，液压油缸上腔室与油箱相连通，下腔室通过常闭的第一阀门连接油箱，蓄能器为一密封腔室，腔室内配置一个活塞，将腔室分为相互隔离的油腔和气腔，气腔内充满压缩空气，油腔与液压油缸的下腔室相连通。本机构通过蓄能器吸收、存储船体沉浮对拖网的影响，不需要频繁的启动绞车电机，实现被动平衡两根曳纲张力的功能。
文档编号B63B35/18GK102935879SQ20121051674
公开日2013年2月20日 申请日期2012年12月5日 优先权日2012年12月5日
发明者徐志强, 倪汉华, 王志勇, 徐中伟, 刘平, 江涛, 羊衍贵 申请人:中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所