一种用于科考船绞车系统缆绳温度检测装置及其使用方法

本发明涉及科考船绞车系统，具体而言，尤其涉及一种用于科考船绞车系统缆绳温度检测装置及其使用方法。

背景技术：

海洋科学综合考察船作为海洋探测与研究的重要平台，是海洋科研能力建设最重要的组成部分。地质绞车系统被安装在科考船上用于地质取样、海底生物拖网取样及吊放仪器等科学研究，它是深海资源勘探和开发过程中不可缺少的重要设备。纤维绳由于其质量小，刚度大，能承受的负载大，自由破断强度高和成本低等特点，正逐步成为深水起重作业中钢丝绳的一种可行替代物。高模量聚乙烯(hmpe)绳索已被证明具有与钢丝绳大致相同的机械性能，但具有其他潜在的优势和限制。

影响纤维绳蠕变的三个主要因素分别是工作载荷、工作温度以及工作时间。根据有效载荷的大小、提升操作的类型和提升发生的环境，蠕变对合成纤维缆绳变形行为的影响程度可能会有很大差异。

其中温度是影响合成纤维缆绳蠕变性能指标的一个重要影响因素。纤维绳索的最大工作温度通常为65℃，超过该温度会导致材料性能迅速下降。缆绳的工作温度、工作时间以及使用状态三者互相影响，同时也共同制约着系统工作的效率和稳定性。而如果在缆绳的使用中能够使温度、工作时间以最佳方式匹配绞车系统运行状态，提出应用缆绳的最佳使用方案，则可以提高整个绞车系统的工作安全性、稳定性。如何提取缆绳工作温度、工作时间以及绞车系统运行状态的匹配方案，成为了亟待解决的关键问题。

技术实现要素：

根据上述提出的无法测量缆绳工作温度、工作时间以及绞车系统运行状态的匹配方案的技术问题，而提供一种用于科考船绞车系统缆绳温度检测装置及其使用方法。本发明搭建了一套适用于缆绳温度检测的检测实验平台，且利用红外温度仪电子器件，针对不同载荷情况下的缆绳，分别提取缆绳温度-时间图像，以及绞车运行状态-时间图像，进而分析选择应用缆绳的最佳方案。

本发明采用的技术手段如下：

一种用于科考船绞车系统缆绳温度检测装置，包括绞车缆绳实验台系统以及温度检测系统；

所述的绞车缆绳实验台系统包含依次设置的储缆绞车、牵引绞车以及对拉绞车，所述储缆绞车上缠绕的缆绳通过牵引绞车连接于所述对拉绞车，随着牵引绞车的卷筒转动，通过连接对拉绞车使缆绳产生拉力；

所述的温度检测系统包括设置在所述储缆绞车卷筒上方的第一工作组以及设置在所述牵引绞车机架上的第二工作组；

所述第一工作组包括一个固定在储缆绞车卷筒上方、对缠绕在卷筒上的缆绳进行温度检测的第一红外热像仪；

所述第二工作组包括一个设置于牵引绞车缆绳进入端、对即将进入牵引绞车的缆绳进行径向扫描的第二红外热像仪。

进一步地，所述储缆绞车与牵引绞车之间还设置有自动排缆器。

进一步地，所述自动排缆器与牵引绞车之间还设置有缆绳松弛补偿器。

进一步地，装置还包括设置在所述牵引绞车与对拉绞车之间、用于改变缆绳延伸方向的滑轮组。

进一步地，所述第一工作组还包括用于固定所述第一红外热像仪的支架，所述支架的两端支撑部分别固定于储缆绞车卷筒法兰的外侧，所述支架中部设置有卡紧所述第一红外热像仪的固定部。

进一步地，所述支架为钢型材支架。

一种如上述任意一项所述的用于科考船绞车系统缆绳温度检测装置的使用方法，包括：

启动绞车实验台系统中的牵引绞车，通过缆绳带动与对拉绞车产生互动，使缆绳依次经过对拉绞车、滑轮组、牵引绞车、缆绳松弛补偿器、自动排缆器后，最终缠绕在储缆绞车卷筒上；

启动第一工作组，利用第一红外热像仪对储缆卷筒缆绳进行红外温度测量，获取在系统运行过程中，缆绳温度、工作时间以及对拉绞车施加的不同拉力载荷数据，绘制温度、时间图像，进而得到绞车系统在不同载荷状态下储缆绞车缆绳的温度变化情况；

启动第二工作组，利用第二红外热像仪对牵引绞车缆绳进入端的缆绳进行红外温度测量，获取在系统运行过程中，缆绳温度、工作时间以及牵引绞车施加的拉力数据，绘制温度、时间图像，进而得到绞车系统不同载荷状态下牵引绞车缆绳的温度变化情况；

根据获取的系统不同工作状态时储缆绞车缆绳的温度变化情况以及牵引绞车缆绳的温度变化情况，进一步研究温度对缆绳蠕变特性的影响。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明针对基于红外热像仪的新式检测方法，设计了专用的实验平台，从而使该检测过程的实施更为简洁高效。同时改进了现阶段缆绳温度状态检测系统，有效实施了更科学，更高效，且具有可持续研究性的检测方案。

2、本发明能分析不同缆绳情况下的绞车缆绳温度变化情况，进而在实践操作中针对不同的情况下选择合适的缆绳类型。

3、本发明能防止缆绳因温度过高而过早失效，延长合成纤维缆的使用寿命，减小地质绞车系统安全事故的发生概率，保障作业安全。

基于上述理由本发明可在装备安全试验领域广泛推广。

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为本发明缆绳检测装置结构示意图。

图2为本发明缆绳检测装置第一工作组位置示意图。

图3为本发明缆绳检测装置第一工作组位置示意图。

图中：1、储缆绞车，2、自动排缆器，3、缆绳松弛补偿器，4、牵引绞车，501、第一定滑轮，502、第二定滑轮，503、第三定滑轮，6、对拉绞车，7、缆绳，801、第一红外热像仪，802、第二红外热像仪，9、红外热像仪支架，10、支架。

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。

本发明提供了一种用于科考船绞车系统缆绳温度检测装置，包括多功能绞车实验台系统和温度检测系统。

其中绞车缆绳实验台系统包含依次设置的储缆绞车1、牵引绞车4以及对拉绞车6，储缆绞车1上缠绕的缆绳7通过牵引绞车4连接于对拉绞车6，随着牵引绞车4的卷筒转动，通过连接对拉绞车6使缆绳产生拉力。

温度检测系统包括设置在储缆绞车1卷筒上方的第一工作组以及设置在所述牵引绞车机架上的第二工作组。其中第一工作组包括一个固定在储缆绞车1卷筒上方、对缠绕在卷筒上的缆绳7进行温度检测的第一红外热像仪801。第二工作组包括一个设置于牵引绞车4缆绳进入端、对即将进入牵引绞车4的缆绳7进行径向扫描的第二红外热像仪802。此外，第一工作组还包括用于固定第一红外热像仪801的支架9。支架9的两端支撑部分别固定于储缆绞车1卷筒法兰的外侧，支架9中部设置有卡紧第一红外热像仪801的固定部。优选支架9为钢型材支架。

优选地，储缆绞车1与牵引绞车4之间还依次设置有自动排缆器2和缆绳松弛补偿器3。

进一步优选地，该缆绳温度检测装置还包括设置在牵引绞车4与对拉绞车6之间、用于改变缆绳7延伸方向的滑轮组。如1图所示，滑轮组优选包括第一定滑轮501，第二定滑轮502以及第三定滑轮503。

下面通过一个具体的应用实例对本发明的方案做进一步说明。

如图1-3所示，本实施例提供了一种用于科考船绞车系统缆绳温度检测装置，包括多功能绞车实验台系统和温度检测系统。其中多功能绞车实验台系统包括依次设置的储缆绞车1、自动排缆器2、缆绳松弛补偿器3、牵引绞车4、三组定滑轮5组成的滑轮组、对拉绞车6。随着牵引绞车4的转动，通过滑轮组进而带动对拉绞车6的运动，从而形成缆绳的拉力。

温度检测系统包括设置在所述储缆绞车卷筒上方的第一工作组以及设置在离牵引绞车入口处的第二工作组。优选地，第一工作组包括缠绕于储缆绞车1的缆绳7，红外热像仪801以及红外热像支架9。红外热像仪801与红外热像仪支架9之间通过固定件进行固定，红外热像仪支架9固定在储缆绞车1的外侧。优选地，第二工作组包括一个离牵引绞车入口大约50厘米处、对储缆绞车入口处的缆绳进行红外温度测量的红外热像仪802。

本发明还公开了上述缆绳温度检测装置的使用方法，包括：

第一步，启动多功能绞车实验台系统中的牵引绞车4进行工作状态缆绳状态检测。牵引绞车4开始转动，从而带动缆绳7开始转动。缆绳7带动本检测装置各耦合机械自动排缆器2、缆绳松弛补偿器3、牵引绞车4、三组定滑轮501/502/503组成的滑轮组、对拉绞车6开始转动，通过调整缆绳松弛补偿器3来对缆绳上产生的拉力大小进行调整。缆绳从所述储缆绞车1开始，依次经过所述自动排缆器2、缆绳松弛补偿器3、牵引绞车4、定滑轮组5后，最终缠绕在所述对拉绞车6卷筒上方。

第二步，启动在储缆绞车1上方的第一工作组工作。利用第一红外热像仪对储缆卷筒缆绳进行红外温度测量，获取在系统运行过程中，缆绳温度、工作时间以及对拉绞车施加的不同拉力载荷数据，绘制温度、时间图像，进而得到绞车系统在不同载荷状态下储缆绞车缆绳的温度变化情况。

第三步，启动设置在离牵引绞车入口大约50厘米处的第二工作组工作。利用第二红外热像仪对牵引绞车缆绳进入端的缆绳进行红外温度测量，获取在系统运行过程中，缆绳温度、工作时间以及牵引绞车施加的拉力数据，绘制温度、时间图像，进而得到绞车系统不同载荷状态下牵引绞车缆绳的温度变化情况。

根据获取的系统不同工作状态时储缆绞车缆绳的温度变化情况以及牵引绞车缆绳的温度变化情况，进一步研究温度对缆绳蠕变特性的影响。

作为本发明较佳的实施方式，本发明中红外热像仪801/802优选采用美国filr公司的a6753scsls超晶格制冷长波红外热像仪，该型号红外热像仪专为小型化尺寸和小重量设计，配有制冷式应变层超晶格探测器，工作波段范围为7.5～9.5微米，能生成640*512像素分辨率的清晰波长热图像。同时热像仪能将获取的信息直接传输至matlab。除此以外，本发明中激光轮廓扫描仪8还可以采用其他品牌或者型号的、具有温度测量、数据存储、分析功能的温度传感器。

本发明搭建了一套适用于缆绳温度检测的实验平台，利用红外热像仪等电子器件，对处于不同载荷情况下的缆绳，通过缆绳拉伸状态下的温度图像、数据，研究温度对合成纤维缆磨损、断裂的影响。能够为合成纤维缆复杂载荷下力学特性研究提供支持，从而实现科考船绞车系统工作载荷最大化。

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。