专利名称：一种船用拖曳设备及其应急释放方法
技术领域：
本发明涉及一种船用拖曳设备，也涉及该设备的应急释放方法，具体来说是一种船用拖曳设备及其应急释放方法。属于船用机械技术领域。
背景技术：
海洋三用工程船用拖缆机是为海洋工程船进行有效和安全拖带、起抛锚等工作 而设计，安装在船的甲板上。根据国际标准ISO 7365-1983《造船和船舶设备——甲板机 械——远洋船用拖曳绞车》和中华人民共和国国家标准《远洋船用拖曳绞车》GB 11869-89 的规定，拖缆机应具有应急释放功能，即应设计成当收绳、放绳或卷筒被制动时卷筒能应急 释放。从释放动作瞬间到卷筒脱开允许的最大延迟时间为10s。目前市场上拖缆机在拖带过程中主要是通过脱开驱动轴上的牙嵌离合器，从而使 拖缆机动力机构与执行机构之间脱离联系，实现应急释放。由于拖缆机在拖带的过程中传 递的扭矩很大，当采用此方法实现应急释放时，需要适当反转驱动轴，避免因牙嵌离合器咬 合过紧而无法脱开。这一调整过程将延迟应急释放的时间，影响应急释放功能的实现，危及 船舶的稳定性而出现弓I起倾覆的危险。
发明内容
本发明的目的是克服现有船用拖曳设备中动力机构与执行机构脱开不够可靠，应 急释放时间难以满足要求的缺陷和不足，提供一种动力机构与执行机构脱开可靠性高，操 作方便，且应急释放延迟时间短的船用拖曳设备及其应急释放方法。为解决上述技术问题，本发明的技术方案为一种船用拖曳设备，包括上滚筒驱动 马达、上滚筒传动机构、上滚筒、上滚筒制动器、下滚筒驱动马达、下滚筒传动机构、下滚筒、 牙嵌离合器和下滚筒制动器，上滚筒驱动马达通过小齿轮与上滚筒传动机构中的大齿轮相 啮合，下滚筒驱动马达通过小齿轮与下滚筒传动机构中的大齿轮相啮合，所述上滚筒驱动 马达的输出轴上安装有上滚筒离合器，下滚筒驱动马达的输出轴上安装有下滚筒离合器， 上滚筒离合器和下滚筒离合器的输出端分别与小齿轮固定连接，上滚筒离合器的控制端与 上滚筒离合器控制装置相连接，下滚筒离合器的控制端与下滚筒离合器控制装置相连接。所述的上滚筒离合器和下滚筒离合器均为液压摩擦离合器，所述的上滚筒离合器 控制装置和下滚筒离合器控制装置均为液控电磁阀，液压摩擦离合器的内摩擦盘与上滚筒 驱动马达或下滚筒驱动马达的输出轴固定连接，液压摩擦离合器的外摩擦盘经连接螺栓与 小齿轮的端面固定连接，液压摩擦离合器上的液压油口与上滚筒驱动马达或下滚筒驱动马 达输出轴上的油孔相连通，上滚筒驱动马达或下滚筒驱动马达输出轴的端面中心设置有与 油孔连通的端面油孔，端面油孔与旋转接头的一端相连通，旋转接头的另一端经管道与上 滚筒离合器控制装置或下滚筒离合器控制装置相连通，小齿轮经轴承与输出轴滑动配合， 输出轴的悬臂端支撑有马达轴承组件，上滚筒离合器控制装置和下滚筒离合器控制装置分 别经管道与液压控制回路相连通。
所述的上滚筒离合器和下滚筒离合器的另一种实现方式为电磁摩擦离合器，所述的上滚筒离合器控制装置和下滚筒离合器控制装置均为电磁继电器，电磁摩擦离合器的内 摩擦盘与上滚筒驱动马达或下滚筒驱动马达的输出轴固定连接，电磁摩擦离合器的外摩擦 盘经连接螺栓与小齿轮的端面固定连接，小齿轮经轴承与输出轴滑动配合，输出轴的悬臂 端支撑有马达轴承组件，上滚筒离合器控制装置和下滚筒离合器控制装置分别经导线与控 制电路相连通。本发明的一种船用拖曳设备的应急释放方法，在上滚筒和/或下滚筒制动状态下，所述的上滚筒离合器控制装置、上滚筒制动 器控制装置、下滚筒离合器控制装置和下滚筒制动器控制装置同步控制，或者上滚筒离合 器控制装置和下滚筒离合器控制装置比上滚筒制动器控制装置和下滚筒制动器控制装置 滞后0. 5-1. 5秒，进行断开上滚筒离合器、下滚筒离合器和松开上滚筒制动器、下滚筒制动 器的应急释放，在上滚筒和/或下滚筒拖带状态下，所述的上滚筒离合器控制装置和下滚筒离合 器控制装置同步控制，进行断开上滚筒离合器和下滚筒离合器的应急释放。进一步，在上滚筒和/或下滚筒制动状态下，所述的上滚筒离合器控制装置、上滚 筒制动器控制装置、上牙嵌离合器控制装置、下滚筒离合器控制装置、下滚筒制动器控制装 置和下牙嵌离合器控制装置同步控制，或者上滚筒离合器控制装置、上牙嵌离合器控制装 置、下滚筒离合器控制装置和下牙嵌离合器控制装置比上滚筒制动器控制装置和下滚筒制 动器控制装置滞后0. 5-1. 5秒，进行断开上滚筒离合器、上牙嵌离合器、下滚筒离合器、下 牙嵌离合器和松开上滚筒制动器、下滚筒制动器的应急释放，在上滚筒和/或下滚筒拖带状态下，所述的上滚筒离合器控制装置、上牙嵌离合 器控制装置、下滚筒离合器控制装置和下牙嵌离合器控制装置同步控制，进行断开上滚筒 离合器、上牙嵌离合器、下滚筒离合器和下牙嵌离合器的应急释放。与现有技术相比，本发明的有益效果是1.采用本发明的船用拖缆设备，由于拖缆机驱动马达输出轴与小齿轮之间通过离 合器连接，离合器传递的扭矩小，动作快捷，灵敏度高，当离合器由接合变为分离时，拖缆机 驱动马达输出的转矩将无法传送到小齿轮，使得拖缆机动力机构与执行机构能快速地完全 断开，可保证应急释放动作的快速完成，同时，可保证拖缆机滚筒的外界负载转矩传递到小 齿轮后也不会影响到拖缆机上的驱动马达。2.离合器采用液压摩擦离合器或电磁摩擦离合器，其通断动作快捷，操纵灵活可 靠，不会产生卡死现象，完全能够满足国际、国内标准关于“从释放动作瞬间到卷筒脱开允 许的最大延迟时间为10s”的规范要求。3.本发明船用拖缆设备的应急释放方法控制简便，操作方便，动作灵敏度高，可靠 性和安全性好。
图1是本发明的总体结构图；图2是图1中上滚筒离合器3与上滚筒驱动马达5和小齿轮1连接的一种结构示 意图3是本发明中应急释放的控制原理示意图；图4是本发明中上、下滚筒离合器3、4均为液压摩擦离合器的液压系统原理图。 图中小齿轮1，压紧螺栓11，齿轮端盖12，密封板13，油封14，轴承15，旋转接头 16，润滑管17，螺尾锥销18，挡圈19，马达轴承组件2，拖缆机侧支架20，紧定套21，输出轴 22，螺栓组件23、连接螺栓24，上滚筒离合器3，上滚筒离合器控制装置31，下滚筒离合器4， 下滚筒离合器控制装置41，上滚筒驱动马达5，上滚筒传动机构51，上滚筒52，上滚筒制动 器53，上滚筒制动器控制装置54，下滚筒驱动马达6，下滚筒传动机构61，下滚筒62，下滚筒 制动器63，下滚筒制动器控制装置64，牙嵌离合器7，上牙嵌离合器71，中牙嵌离合器72，下 牙嵌离合器73，上牙嵌离合器控制装置74，中牙嵌离合器控制装置75，下牙嵌离合器控制 装置76，大齿轮8。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。结合图1，图3，现有的拖缆机在拖带过程中，主要是通过脱开驱动轴上的牙嵌离 合器7，从而使拖缆机动力机构与执行机构之间脱离联系，实现应急释放。如需实现上滚筒 52拖带过程中的应急释放，则需操纵上牙嵌离合器控制装置74脱开上牙嵌离合器71，使上 滚筒52处于自由状态，从而实现上滚筒52的应急释放。同理，也可进行下滚筒62的应急 释放。但由于拖带的过程中传递的扭矩很大，上牙嵌离合器71或下牙嵌离合器73往往卡 得很紧，难以在短时间内打开，甚至需要动力机构反转才能脱开，因此，当采用此结构进行 应急释放时，上滚筒52或下滚筒62释放的时间较长，工作可靠性较差，容易导致拖缆机动 力机构如上滚筒驱动马达52或下滚筒驱动马达6的损坏，特别是无法满足国家标准规定瞬 间释放的时间要求，从而直接影响船舶运行的稳定性和安全性。参见图1，图2，图3，本发明的一种船用拖曳设备，包括上滚筒驱动马达5、上滚筒 传动机构51，上滚筒52、上滚筒制动器53、下滚筒驱动马达6、下滚筒传动机构61、下滚筒 62、牙嵌离合器7和下滚筒制动器63，上滚筒驱动马达5通过小齿轮1与上滚筒传动机构51 中的大齿轮8相啮合，下滚筒驱动马达6通过小齿轮1与下滚筒传动机构61中的大齿轮8 相啮合，所述上滚筒驱动马达5的输出轴上安装有上滚筒离合器3，下滚筒驱动马达6的输 出轴上安装有下滚筒离合器4，上滚筒离合器3和下滚筒离合器4的输出端分别与小齿轮1 固定连接，上滚筒离合器3的控制端与上滚筒离合器控制装置31相连接，下滚筒离合器4 的控制端与下滚筒离合器控制装置41相连接。拖缆机上的上滚筒驱动马达5与小齿轮1之间通过上滚筒离合器3连接，下滚筒 驱动马达6与另一小齿轮1之间通过下滚筒离合器4连接，通过控制上滚筒离合器3或下 滚筒离合器4的离合，可以分别实现上滚筒52或下滚筒62在拖带过程中的应急释放，即当 上滚筒离合器3或下滚筒离合器4由接合变为分离时，拖缆机上滚筒驱动马达5或下滚筒 驱动马达6输出的转矩将无法传送到小齿轮1，同时，由外界负载引起的拖缆机滚筒的转矩 传递到小齿轮1后也无法再影响到上滚筒驱动马达5或下滚筒驱动马达6，使拖缆机动力机 构与执行机构的连接断开，从而达到应急释放的目的。由于所述的上滚筒离合器3或下滚筒离合器4分别设置在上滚筒驱动马达5或下 滚筒驱动马达6与小齿轮1之间，所传递的扭矩较小，加之上滚筒离合器3或下滚筒离合器4均采用摩擦离合器，离合或脱开动作迅速，使得上滚筒离合器3或下滚筒离合器4在离合 或断开的过程中，切换迅速，不会产生卡住的现象，确保了拖缆机应急释放动作的快捷和安
全可靠。参见图1，图2，图3，图4，所述的上滚筒离合器3和下滚筒离合器4均为液压摩擦 离合器，所述的上滚筒离合器控制装置31和下滚筒离合器控制装置41均为液控电磁阀，液 压摩擦离合器的内摩擦盘与上滚筒驱动马达5或下滚筒驱动马达6的输出轴22固定连接， 液压摩擦离合器的外摩擦盘经连接螺栓24与小齿轮1的端面固定连接，液压摩擦离合器上 的液压油口与上滚筒驱动马达5或下滚筒驱动马达6输出轴上的油孔相连通，上滚筒驱动 马达5或下滚筒驱动马达6输出轴22的端面中心设置有与油孔连通的端面油孔，端面油孔 与旋转接头16的一端相连通，旋转接头16的另一端经管道与上滚筒离合器控制装置31或 下滚筒离合器控制装置41相连通，小齿轮1经轴承15与输出轴22滑动配合，输出轴22的 悬臂端支撑有马达轴承组件2，上滚筒离合器控制装置31和下滚筒离合器控制装置41分别 经管道与液压控制回路相连通。所述的上滚筒驱动马达5或下滚筒驱动马达6均可采用液 压马达。液压马达5与马达轴承组件2通过螺栓组件23和螺尾锥销18安装在拖缆机侧支 架20上。输出轴22穿过上滚筒离合器3，由挡圈19和限定套21限位的两个轴承15的外 圈安装在小齿轮1的轴孔中，内圈安装在输出轴22上，输出轴22的伸出端安装在马达轴承 组件2中，且伸出端的端面伸出马达轴承组件2的外部，在输出轴22伸出端的端面上安装 有旋转接头16，可与液压控制系统中上滚筒离合器控制装置31的油管相连。压紧螺栓11 及齿轮端盖12将小齿轮1在马达轴22上轴向限位，其间还装有密封板13和油封14。小齿 轮1通过连接螺栓24及垫圈与上滚筒离合器3的外摩擦盘固定连接，输出轴22通过键与 上滚筒离合器3的内摩擦盘固定连接。润滑管17用于两轴承15的润滑。本发明一种船用拖曳设备的另一种实施方式是，所述的上滚筒离合器3和下滚筒 离合器4均为电磁摩擦离合器，所述的上滚筒离合器控制装置31和下滚筒离合器控制装置 41均为电磁继电器，电磁摩擦离合器的内摩擦盘与上滚筒驱动马达5或下滚筒驱动马达6 的输出轴22固定连接，电磁摩擦离合器的外摩擦盘经连接螺栓24与小齿轮1的端面固定 连接，小齿轮1经轴承15与输出轴22滑动配合，输出轴22的悬臂端支撑有马达轴承组件 2，上滚筒离合器控制装置31和下滚筒离合器控制装置41分别经导线与控制电路相连通。参见图3，图4，本发明一种船用拖曳设备的应急释放方法，在上滚筒52和/或下 滚筒62制动状态下，所述的上滚筒离合器控制装置31、上滚筒制动器控制装置54、下滚筒 离合器控制装置41和下滚筒制动器控制装置64同步控制，或者上滚筒离合器控制装置31 和下滚筒离合器控制装置41比上滚筒制动器控制装置54和下滚筒制动器控制装置64滞 后0. 5-1. 5秒，进行断开上滚筒离合器3、下滚筒离合器4和松开上滚筒制动器53、下滚筒 制动器63的应急释放，在上滚筒52和/或下滚筒62拖带状态下，所述的上滚筒离合器控制装置31和下 滚筒离合器控制装置41同步控制，进行断开上滚筒离合器3和下滚筒离合器4的应急释 放。进一步，在上滚筒52和/或下滚筒62制动状态下，所述的上滚筒离合器控制装置 31、上滚筒制动器控制装置54、上牙嵌离合器控制装置74、下滚筒离合器控制装置41、下滚筒制动器控制装置64和下牙嵌离合器控制装置76同步控制，或者上滚筒离合器控制装置 31、上牙嵌离合器控制装置74、下滚筒离合器控制装置41和下牙嵌离合器控制装置76比上 滚筒制动器控制装置54和下滚筒制动器控制装置64滞后0. 5-1. 5秒，进行断开上滚筒离 合器3、上牙嵌离合器71、下滚筒离合器4、下牙嵌离合器73和松开上滚筒制动器53、下滚 筒制动器63的应急释放，在上滚筒52和/或下滚筒62拖带状态下，所述的上滚筒离合器控制装置31、上牙嵌离合器控制装置74、下滚筒离合器控制装置41和下牙嵌离合器控制装置76同步控制，进 行断开上滚筒离合器3、上牙嵌离合器71、下滚筒离合器4和下牙嵌离合器73的应急释放。图4中，上滚筒离合器控制装置31、上滚筒制动器控制装置54、上牙嵌离合器控制 装置74、下滚筒离合器控制装置41、下滚筒制动器控制装置64和下牙嵌离合器控制装置76 均采用电磁液压控制阀。其中，上滚筒离合器控制装置31和下滚筒离合器控制装置41采 用单磁铁控制的二位四通电磁阀，并封闭一个出液口，上滚筒制动器控制装置54和下滚筒 制动器控制装置64采用单磁铁控制的二位四通电磁阀，上牙嵌离合器控制装置74、中牙嵌 离合器控制装置75和下牙嵌离合器控制装置76均采用双磁铁控制的三位四通电磁阀。本发明船用拖曳设备的应急释放过程可通过图3中的应急释放控制系统完成，图 3中，备用电源为应急释放控制系统提供电力，当驾驶室或机旁应急释放的按钮按下后，应 急释放控制系统控制上滚筒离合器控制装置31、上滚筒制动器控制装置54、上牙嵌离合器 控制装置74、下滚筒离合器控制装置41、下滚筒制动器控制装置64和下牙嵌离合器控制装 置76的动作，进行断开上滚筒离合器3、下滚筒离合器4以及上牙嵌离合器71、下牙嵌离合 器73的连接、并松开上滚筒制动器53和下滚筒制动器63，从而实现上滚筒52和下滚筒62 的应急释放。本发明的应急释放控制系统只需对原有船用拖曳设备应急释放控制系统稍加改 进，如增加对上滚筒离合器控制装置31和下滚筒离合器控制装置41的控制等措施即可，故 本发明的应急释放控制系统结构简单，动作灵敏，操作稳定可靠，安全性好。通过拖缆机的试验证明，采用本发明一种船用拖曳设备及应急释放方法，从按下 驾驶室或机旁应急释放按钮使得上滚筒离合器3或下滚筒离合器4脱开，实现上滚筒52和 下滚筒62的应急释放过程仅需要ls，完全满足国内外的行业规范。
权利要求
一种船用拖曳设备，包括上滚筒驱动马达(5)、上滚筒传动机构(51)，上滚筒(52)、上滚筒制动器(53)、下滚筒驱动马达(6)、下滚筒传动机构(61)、下滚筒(62)、牙嵌离合器(7)和下滚筒制动器(63)，上滚筒驱动马达(5)通过小齿轮(1)与上滚筒传动机构(51)中的大齿轮(8)相啮合，下滚筒驱动马达(6)通过小齿轮(1)与下滚筒传动机构(61)中的大齿轮(8)相啮合，其特征在于所述上滚筒驱动马达(5)的输出轴上安装有上滚筒离合器(3)，下滚筒驱动马达(6)的输出轴上安装有下滚筒离合器(4)，上滚筒离合器(3)和下滚筒离合器(4)的输出端分别与小齿轮(1)固定连接，上滚筒离合器(3)的控制端与上滚筒离合器控制装置(31)相连接，下滚筒离合器(4)的控制端与下滚筒离合器控制装置(41)相连接。
2.根据权利要求1所述的一种船用拖曳设备，其特征在于所述的上滚筒离合器(3) 和下滚筒离合器(4)均为液压摩擦离合器，所述的上滚筒离合器控制装置(31)和下滚筒离 合器控制装置(41)均为液控电磁阀，液压摩擦离合器的内摩擦盘与上滚筒驱动马达(5)或 下滚筒驱动马达(6)的输出轴(22)固定连接，液压摩擦离合器的外摩擦盘经连接螺栓(24) 与小齿轮(1)的端面固定连接，液压摩擦离合器上的液压油口与上滚筒驱动马达(5)或下 滚筒驱动马达(6)输出轴上的油孔相连通，上滚筒驱动马达(5)或下滚筒驱动马达(6)输 出轴(22)的端面中心设置有与油孔连通的端面油孔，端面油孔与旋转接头(16)的一端相 连通，旋转接头(16)的另一端经管道与上滚筒离合器控制装置(31)或下滚筒离合器控制 装置(41)相连通，小齿轮(1)经轴承(15)与输出轴(22)滑动配合，输出轴(22)的悬臂端 支撑有马达轴承组件(2)，上滚筒离合器控制装置(31)和下滚筒离合器控制装置(41)分别 经管道与液压控制回路相连通。
3.根据权利要求1所述的一种船用拖曳设备，其特征在于所述的上滚筒离合器(3) 和下滚筒离合器(4)均为电磁摩擦离合器，所述的上滚筒离合器控制装置(31)和下滚筒离 合器控制装置(41)均为电磁继电器，电磁摩擦离合器的内摩擦盘与上滚筒驱动马达(5)或 下滚筒驱动马达(6)的输出轴(22)固定连接，电磁摩擦离合器的外摩擦盘经连接螺栓(24) 与小齿轮(1)的端面固定连接，小齿轮(1)经轴承(15)与输出轴(22)滑动配合，输出轴 (22)的悬臂端支撑有马达轴承组件(2)，上滚筒离合器控制装置(31)和下滚筒离合器控制 装置(41)分别经导线与控制电路相连通。
4.权利要求1-3中任一项所述一种船用拖曳设备的应急释放方法，其特征在于在上滚筒(52)和/或下滚筒(62)制动状态下，所述的上滚筒离合器控制装置(31)、 上滚筒制动器控制装置(54)、下滚筒离合器控制装置(41)和下滚筒制动器控制装置(64) 同步控制，或者上滚筒离合器控制装置(31)和下滚筒离合器控制装置(41)比上滚筒制动 器控制装置(54)和下滚筒制动器控制装置(64)滞后0. 5-1. 5秒，进行断开上滚筒离合器 (3)、下滚筒离合器(4)和松开上滚筒制动器(53)、下滚筒制动器(63)的应急释放，在上滚筒(52)和/或下滚筒(62)拖带状态下，所述的上滚筒离合器控制装置(31)和 下滚筒离合器控制装置(41)同步控制，进行断开上滚筒离合器(3)和下滚筒离合器(4)的 应急释放。
5.根据权利要求4所述一种船用拖曳设备的应急释放方法，其特征在于在上滚筒(52)和/或下滚筒(62)制动状态下，所述的上滚筒离合器控制装置(31)、 上滚筒制动器控制装置(54)、上牙嵌离合器控制装置(74)、下滚筒离合器控制装置(41)、下滚筒制动器控制装置(64)和下牙嵌离合器控制装置(76)同步控制，或者上滚筒离合器 控制装置(31)、上牙嵌离合器控制装置(74)、下滚筒离合器控制装置(41)和下牙嵌离合器 控制装置(76)比上滚筒制动器控制装置(54)和下滚筒制动器控制装置(64)滞后0. 5-1. 5 秒，进行断开上滚筒离合器(3)、上牙嵌离合器(71)、下滚筒离合器(4)、下牙嵌离合器(73) 和松开上滚筒制动器(53)、下滚筒制动器(63)的应急释放，在上滚筒(52)和/或下滚筒(62)拖带状态下，所述的上滚筒离合器控制装置(31)、上牙嵌离合器控制装置(74)、下滚筒离合器控制装置(41)和下牙嵌离合器控制装置(76)同 步控制，进行断开上滚筒离合器(3)、上牙嵌离合器(71)、下滚筒离合器(4)和下牙嵌离合 器(73)的应急释放。
全文摘要
一种船用拖曳设备及其应急释放方法，属于船用机械技术领域。所述上滚筒驱动马达(5)的输出轴上安装有上滚筒离合器(3)，下滚筒驱动马达(6)的输出轴上安装有下滚筒离合器(4)，上滚筒离合器(3)和下滚筒离合器(4)的输出端分别与小齿轮(1)固定连接，上滚筒离合器(3)的控制端与上滚筒离合器控制装置(54)相连接，下滚筒离合器(4)的控制端与下滚筒离合器控制装置(64)相连接。同步进行断开上滚筒离合器(3)和下滚筒离合器(4)的应急释放。离合器传递的扭矩小，动作快捷，灵敏度高，离合器通断动作快捷，操纵灵活可靠，完全能够满足国际、国内应急释放动作标准的要求。
文档编号B63B21/56GK101811556SQ20101015029
公开日2010年8月25日 申请日期2010年4月14日 优先权日2010年4月14日
发明者吴俊 , 徐兵, 汤敏, 潘晓, 王征, 王荣军, 赵丽雄, 邓规勇, 陈诺, 马志刚 申请人:武汉船用机械有限责任公司;中海油田服务股份有限公司