一种深水重载海底输送合成纤维缆绞车系统及其使用方法

本发明涉及深水重载海底输送绞车系统技术领域，具体而言，尤其涉及一种深水重载海底输送合成纤维缆绞车系统及其使用方法。

背景技术：

海洋面积占地球表面积的绝大部分，海洋中蕴含着丰富的资源，人类社会的发展，离不开对海洋资源的开发和利用。在丰富的海洋资源中即存陆地上已经发现的矿产、油气资源，也存在在陆地上尚未发现存量的资源。海底蕴含大量的海底油气资源、多金属结核资源、富钴结核资源以及可燃冰资源等。随着不断深入的深海资源开发，相关装备和技术发展越来越快。

为了实现海底的资源平稳、高效的开采，同时兼顾到不同海况和深海环境对开采工作的影响，行业内越来越多的研究设计人员将关注点聚焦到海底输送技术这一推动海洋开发和利用的关键环节。

传统的海底输送系统都是直接将货物(如海底矿物等)挂着缆绳上通过绞车直接进行下放和收回，这种方式钢制缆绳上承受巨大的张力，其作用在绞车卷筒上时，可能使上层缆绳进入到下一层中，破坏绞车卷筒上缆绳的整齐性，从而导致输送过程不平稳，更可能将缆绳拉断，造成不可挽回的损失。此外由于钢制缆绳比重大，容易造成缆绳变形的后果，威胁作业安全。

技术实现要素：

根据上述提出的采用直接下放和回收绞车的方式运载导致运输稳定性差、缆绳易变形的技术问题，而提供一种深水重载海底输送合成纤维缆绞车系统及其使用方法。本发明主要利用储缆牵引绞车系统和直拉绞车对拉的形式，在上拉的过程中，使得上拉时合成纤维缆在储缆绞车上的张力小且稳定，有利于提高输送的稳定性和输送的效率。同时合成纤维缆也具有高强度、重量轻、更容易处理等优点。

本发明采用的技术手段如下：

一种深水重载海底输送合成纤维缆绞车系统，包括：牵引储缆绞车系统、直拉绞车、合成纤维缆以及滑轮；

所述牵引储缆绞车系统包括设置于甲板一侧的储缆绞车和双卷筒牵引绞车，

所述直拉绞车设置于甲板另一侧；

所述滑轮设置于储缆绞车和直拉绞车之间；

所述合成纤维缆的一端收卷在所述储缆绞车上，另一端在双卷筒牵引绞车上缠绕后延伸至滑轮转向，最终收卷在所述直拉绞车上；

所述滑轮与直拉绞车之间留有货物容置部，所述货物容置部挂在合成纤维缆下放至深海海底。

进一步地，所述双卷筒牵引绞车包括并列设置的卷筒工作部，任意所述卷筒工作部包括带槽牵引卷筒、制动器和牵引电机，所述牵引电机与带槽牵引卷筒连接，所述制动器作用于带槽牵引卷筒和牵引电机的连接处。

进一步地，所述储缆绞车包括储缆卷筒、导向轮和储缆电机；所述储缆卷筒外表面均匀设置有用于储缆的缆槽，其侧端与储缆电机连接。

进一步地，所述直拉绞车包括直拉卷筒、导向轮和直拉电机；所述直拉卷筒外表面均匀设置有用于储缆的缆槽，其侧端与直拉电机连接。

进一步地，所述滑轮设置于储缆绞车和直拉绞车连线的中垂线上。

进一步地，所述滑轮悬挂设置于船外。

进一步地，所述合成纤维缆在双卷筒牵引绞车上单层缠绕。

本发明还提供了一种基于上述系统的深水重载海底输送合成纤维缆绞车系统的使用方法，包括：

在下放货物时，通过直拉绞车和储缆牵引绞车系统下放合成纤维缆，从而使挂在合成纤维缆上的货物运输至深海海底；

在上拉货物时，通过直拉绞车和储缆牵引绞车系统对拉合成纤维缆，从而使挂在合成纤维缆上的货物拉回至船上，在此过程中通过双卷筒牵引绞车分担合成纤维缆上的张力。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明区别传统深水重载海底输送绞车系统，使用了合成纤维缆，解决了传统钢缆在深水作业处理重载的局限性的问题，从开始入水到最大深度始终具有接近满载起升的能力，同时合成纤维缆具有高强度、重量轻等优点。

2、本发明系统在上拉的过程中，合成纤维缆经过滑轮传输至双卷筒牵引绞车的输入端，并且在双卷筒牵引绞车上单层缠绕有多圈缆绳，在输出端输出，经过牵引绞车减张力后，储缆绞车上缆绳张力很小而且稳定，有利于延长合成纤维缆的寿命，同时对储缆绞车也有保护作用。

4、本发明设计的深水重载海底输送合成纤维缆绞车系统采用直拉绞车和储缆牵引绞车系统对拉的形式，有利于提高输送过程的平稳性。

5、本发明区别传统深水重载海底输送绞车系统设计结构简单，所运输的货物(如海底矿物等)没有局限性，用途广泛。

基于上述理由本发明可在海底资源开采等领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明深水重载海底输送合成纤维缆绞车系统的示意图。

图2为本发明深水重载海底输送合成纤维缆绞车系统中直拉绞车的俯视图。

图3为本发明深水重载海底输送合成纤维缆绞车系统中直拉绞车的左视图。

图4为本发明深水重载海底输送合成纤维缆绞车系统中储缆绞车的俯视图。

图5为本发明深水重载海底输送合成纤维缆绞车系统中储缆绞车的左视图。

图6为本发明深水重载海底输送合成纤维缆绞车系统中双卷筒牵引绞车的俯视图。

图7为本发明深水重载海底输送合成纤维缆绞车系统中双卷筒牵引绞车的左视图。

其中：1、直拉绞车，2、储缆绞车，3、双卷筒牵引绞车，4、合成纤维缆，5、滑轮，6、直拉电机，7、直拉卷筒，8、直拉导向轮，9、储缆电机，10、储缆卷筒，11、储缆导向轮，12、制动器，13、牵引电机，14、带槽牵引卷筒，15、货物(如海底矿物等)，16、牵引储缆绞车系统。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1至图7所示，本发明公开了一种深水重载海底输送合成纤维缆绞车系统及其使用方法。该系统主要包括：牵引储缆绞车系统16、滑轮5、直拉绞车1和合成纤维缆4。其中牵引储缆绞车系统16包括储缆绞车2和双卷筒牵引绞车3，二者设置于甲板上。直拉绞车1也设置在甲板的另一侧。滑轮5与直拉绞车1之间留有空间设置货物15容置部，其挂在合成纤维缆4下放至深海海底。

采用直拉绞车1和牵引储缆绞车系统对拉的形式，有利于提高输送过程的平稳性，同时牵引储缆绞车系统16能够减少所述的合成纤维缆4上的张力，有利于延长合成纤维缆4的寿命，对储缆绞车2也有保护作用；采用合成纤维4缆具有高强度、重量轻等优点。

所述的货物(如海底矿物等)5挂在所述的合成纤维缆4上，一端直接与直拉绞车1连接；另一端通过滑轮5与双卷筒牵引绞车3输入端连接，优选地，合成纤维缆4在双卷筒牵引绞车3上单层、多圈缠绕，合成纤维缆4通过摩擦来保持住，由摩擦吸收了合成纤维缆4上的张力，实现了减张力的作用，出缆处的张力较入缆处大大减小。而后，合成纤维缆4再从双卷筒牵引绞车3输出端输出，与储缆绞车2连接。

进一步地，双卷筒牵引绞车3包括带槽牵引卷筒14、制动器12和牵引电机13，其中带槽牵引卷筒14设置有两个，牵引电机13设置有两个，牵引电机13直接与带槽牵引卷筒14直接连接，为合成纤维缆4的收放提供一个较大的转矩。制动器12分别作用在带槽牵引卷筒14和牵引电机13连接处，用于紧急制动。

再进一步地，储缆绞车2结构包括储缆卷筒10、储缆导向轮11和储缆电机9；储缆卷筒10中心设置有用于储缆的缆槽，侧端直接与储缆电机9连接，为合成纤维缆4的收放提供一个较大的转矩；合成纤维缆4从双卷筒牵引绞车3输出后，通过储缆导向轮11再与储缆卷筒10连接，储缆导向轮11能够有效的防止储缆绞车2发生夹缆、乱缆现象。

更进一步地，直拉绞车1结构包括直拉卷筒7、直拉导向轮8和直拉电机6；直拉卷筒7中心设置有用于储缆的缆槽，侧端直接与直拉电机6连接，为合成纤维缆4的收放提供一个较大的转矩；合成纤维缆4输入直拉绞车1之前，通过直拉导向轮8再与直拉卷筒7连接，直拉导向轮能够有效的防止直拉绞车1发生夹缆、乱缆现象。

本发明还公开了一种上述深海锚泊牵引储缆绞车系统的使用方法，包括以下步骤：

在下放货物(如海底矿物等)的过程中通过直拉绞车1和储缆牵引绞车系统16下放合成纤维缆，从而使挂在合成纤维缆4上的货物(如海底矿物等)15运输至深海海底；

在上拉货物(如海底矿物等)15的过程中通过直拉绞车1和储缆牵引绞车系统16对拉合成纤维缆，从而使挂在合成纤维缆4上的货物(如海底矿物等)15拉回至船上，在此过程中合成纤维缆4通过滑轮5后进入首先在双卷筒牵引绞车3上单层缠绕6至7圈后，出缆处的张力较入缆处大大减小，然后储存在储缆绞车2上，使得上拉时合成纤维缆在储缆绞车上的张力小且稳定。采用直拉绞车1和牵引储缆绞车系统16对拉的形式，有利于提高输送过程的平稳性。

本发明使用了合成纤维缆，解决了传统钢缆在深水作业处理重载的局限性的问题，从开始入水到最大深度始终具有接近满载起升的能力，同时合成纤维缆具有高强度、重量轻等优点。同时本发明区别传统深水重载海底输送绞车系统设计结构简单，所运输的货物(如海底矿物等)没有局限性，用途广泛。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。