一種斜盤式卷筒布纜機的制作方法

本發明涉及布纜機的技術領域，尤其涉及一種斜盤式卷筒布纜機。

背景技術：

目前鼓輪布纜機沿用的分線刀工藝進行強制梳理海底電纜的方法極不安全：在敷設或打撈深海海底電纜時，為了使海底電纜獲得足夠的牽引力或制動力，通常是將海底電纜呈若干圈螺旋狀的地纏繞在直徑約3m的圓柱形卷筒上。在打撈或敷設作業時，隨著卷筒旋轉，海底電纜被不斷布出的同時，螺旋狀纏繞的電纜也將沿著卷筒軸向方向產生移動，當受到卷筒一側的墻板阻擋后，電纜在此處將產生重疊和交叉，從而造成施工中止，嚴重的將發生質量事故。

為防止該情況發生，傳統的做法是：由人工操作設置在卷筒上的分線刀，對電纜進行強制梳理。因此電纜在分線刀擠壓下，局部產生很大側壓力。尤其在卷筒高速旋轉時，分線刀操作稍有不慎，電纜將被擠入分線刀與卷筒的空隙內，當場就被“開膛破肚”。

液壓驅動卷筒旋轉的方式難以達到自動化精準控制和模塊化安裝的要求：深海纜線工程實施前，根據海底地形、水深、布放速度，將整條電纜線路劃成若干區間，因此每個區間的放纜長度、布放速度都是變量。這就要求卷筒的旋轉速度必須自動響應、調整布放速度、放纜長度。而采用液壓驅動卷筒旋轉的控制方式是通過調整閥件的開口量大小實現的，屬模擬量控制，很難達到自動響應和精準控制。

由于卷筒布纜機結構和外形尺寸龐大，同時又有液壓站等配套設施存在，各種液壓管路、閥件更是錯綜復雜。所以該類型驅動的鼓輪機只限于永久固定在一艘船上，不能進行模塊化的拆裝運輸與安裝。

技術實現要素：

針對上述產生的問題，本發明的目的在于提供一種斜盤式卷筒布纜機。

為了實現上述目的，本發明采取的技術方案為：

一種斜盤式卷筒布纜機，其中，包括：一斜盤式鼓輪機，所述斜盤式鼓輪機安裝在敷設船上，所述斜盤式鼓輪機包括兩斜盤、一轉軸，和一卷筒，兩所述斜盤與機架固定連接，兩所述斜盤的相正對的一面均為斜面，兩所述斜面的傾斜方向相同，兩所述斜面均與豎直平面呈一傾斜角，所述轉軸的兩端分別與兩所述斜盤可轉動連接，所述卷筒位于兩所述斜盤之間，所述卷筒套設在所述轉軸上，所述卷筒與所述轉軸固定連接；若干組合式輪胎機，若干所述組合式輪胎機均安裝在所述敷設船上，若干組合式輪胎機設置在所述斜盤式鼓輪機的下工位；三電機，通過三所述電機驅動所述斜盤式鼓輪機工作；一電機控制柜，所述電機控制柜包括一plc(programmablelogiccontroller，可編程邏輯控制器)、三變頻器和三制動電阻器，所述plc分別與三所述變頻器相連接，每一所述變頻器分別與一所述制動電阻器和一所述電機相連接；一工業計算機，所述工業計算機與所述plc相連接，通過所述工業計算機控制所述plc；若干傳感器，若干所述傳感器用以檢測所述三所述電機轉速、扭矩和放纜長度，若干所述傳感器分別與所述plc相連接；gps導航儀(globalpositioningsystem，全球定位系統)，所述gps導航儀與所述工業計算機相連接。

上述的斜盤式卷筒布纜機，其中，每一所述斜盤均包括一輪圈、一軸殼和若干輻條，若干所述輻條的兩端分別與所述輪圈和所述軸殼固定連接，所述轉軸的兩端分別與兩所述軸殼可轉動連接，所述輪圈的下端面與所述機架固定連接，所述軸殼和若干所述輻條分別設置于兩所述斜盤的相背對的一面，兩所述輪圈分別套設于所述滾筒的兩端的外緣。

上述的斜盤式卷筒布纜機，其中，所述斜盤與所述卷筒之間均具有間隙，并且所述間隙不大于3mm，每一所述斜盤的若干所述輻條均呈圓周陣列。

上述的斜盤式卷筒布纜機，其中，兩所述斜盤的所述傾斜角相等，并且兩所述斜盤的所述傾斜角不大于3.5°，一所述斜盤的豎直方向的縱截面為梯形，另一所述斜盤的豎直方向的縱截面為倒梯形。

上述的斜盤式卷筒布纜機，其中，每一所述組合式輪胎機均包括：一機架，所述機架為一體式結構，所述機架包括一豎直面板和一水平面板，所述豎直面板與所述水平面板垂直地固定連接；兩豎直壓緊輪胎組，兩所述豎直壓緊輪胎組與所述機架可轉動連接，每一所述豎直壓緊輪胎組包括兩上下設置的豎直輪胎，每一所述豎直壓緊輪胎組的兩所述豎直輪胎分別設置于所述水平面板的上下兩側，四所述豎直輪胎呈矩形陣列；兩水平壓緊輪胎組，兩所述水平壓緊輪胎組與所述機架可轉動連接，每一所述水平壓緊輪胎組包括兩水平設置的水平輪胎，每一所述水平壓緊輪胎組的兩所述水平輪胎分別設置于所述豎直面板的厚度方向的兩側，四所述水平輪胎呈矩形陣列；兩豎直壓緊連桿，每一所述豎直壓緊連桿的兩端分別通過一轉軸與兩位于對角位置的所述豎直輪胎可轉動連接，兩所述豎直壓緊連桿的中部鉸接；兩水平壓緊連桿，每一所述水平壓緊連桿的兩端分別通過一轉軸與兩位于對角位置的所述水平輪胎可轉動連接，兩所述水平壓緊連桿的中部鉸接；兩空氣彈簧，兩所述豎直壓緊連桿之間和兩所述水平壓緊連桿之間分別設置有一所述空氣彈簧。

上述的斜盤式卷筒布纜機，其中，還包括：一控制氣閥，所述控制氣閥控制兩所述豎直壓緊輪胎組和兩所述水平壓緊輪胎組的啟閉以及兩所述空氣彈簧的伸縮；一觸摸屏，所述觸摸屏控制兩所述豎直壓緊輪胎組和兩所述水平壓緊輪胎組的旋轉速度；所述控制氣閥和所述觸摸屏均設置于所述豎直面板上。

上述的斜盤式卷筒布纜機，其中，所述水平面板上開設有兩水平壓緊通孔，每一所述豎直壓緊輪胎組的位于所述水平面板下側的所述豎直輪胎突出于一所述水平壓緊通孔，所述豎直面板上開設有兩豎直壓緊通孔，每一所述水平壓緊輪胎組的一所述水平輪胎突出于一所述豎直壓緊通孔。

上述的斜盤式卷筒布纜機，其中，三所述電機、所述電機控制柜、所述工業計算機、若干所述傳感器和所述gps導航儀均設置在一標準集裝箱的內部，所述標準集裝箱設置在所述敷設船上。

一種斜盤式卷筒布纜機的控制方法，包括任意一種上述的斜盤式卷筒布纜機，所述控制方法包括：所述gps導航儀采集所述敷設船的當前位置和航速信息，并將所述當前位置和所述航速信息發送給所述工業計算機；所述工業計算機通過所述plc指令三所述變頻器響應，自動調整三所述電機的轉速，通過調整三所述電機的轉速調整所述斜盤式鼓輪機的轉速，使當前的纜線的敷設速度適應所述敷設船的航速；若干所述傳感器檢測三所述電機的轉速和扭矩，并將所述轉速和所述扭矩反饋至所述plc，通過所述plc將所述轉速和所述扭矩與所述工業計算機計算的理論轉速和理論扭矩相比較，并通過三所述變頻器對所述轉速和所述扭矩進行實時調整。

本發明由于采用了上述技術，使之與現有技術相比具有的積極效果是：

(1)本發明取消人為操作布纜機分線刀，達到自動梳理卷筒上的海底電纜目的，確保電纜安全。

(2)本發明采用變頻和計算機控制技術，實現深海電纜施工過程中自動響應和精準控制，采用電力拖動，便于運輸和模塊化安裝。

附圖說明

圖1是本發明的斜盤式卷筒布纜機的示意圖。

圖2a是本發明的斜盤式卷筒布纜機的斜盤式鼓輪機的示意圖。

圖2b是本發明的斜盤式卷筒布纜機的斜盤式鼓輪機的側面示意圖。

圖2c是本發明的斜盤式卷筒布纜機的斜盤式鼓輪機的立體圖。

圖3a是本發明的組合式輪胎機的主視圖。

圖3b是本發明的組合式輪胎機的俯視圖。

圖3c1是本發明的組合式輪胎機的豎直連桿示意圖。

圖3c2是本發明的組合式輪胎機的水平連桿示意圖。

圖3d是本發明的組合式輪胎機的組合示意圖。

附圖中：11、電機；12、電機控制柜；121、plc；122、變頻器；123、制動電阻器；13、工業計算機；14、gps導航儀；211、斜盤；212、斜盤；22、轉軸；23、卷筒；241、輪圈；242、軸殼；243、輻條；31、機架；311、豎直面板；3111、豎直壓緊通孔；312、水平面板；3121、水平壓緊通孔；32、豎直壓緊輪胎組；321、豎直輪胎；33、水平壓緊輪胎組；331、水平輪胎；34、控制氣閥；35、觸摸屏；36、豎直壓緊連桿；37、水平壓緊連桿；38、空氣彈簧。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明，但不作為本發明的限定。

圖1是本發明的斜盤式卷筒布纜機的示意圖，圖2a是本發明的斜盤式卷筒布纜機的斜盤式鼓輪機的示意圖，圖3a是本發明的組合式輪胎機的主視圖，請參見圖1、圖2a和圖3a所示，示出了一種較佳實施例的斜盤式卷筒布纜機，包括：一斜盤式鼓輪機2和若干組合式輪胎機3，斜盤式鼓輪機2安裝在敷設船上，若干組合式輪胎機3均安裝在敷設船上，若干組合式輪胎機3設置在斜盤式鼓輪機2的下工位。

此外，作為一種較佳的實施例，斜盤式卷筒布纜機還包括：三電機11和一電機控制柜12，通過三電機11驅動斜盤式鼓輪機2工作。電機控制柜12包括一plc121、三變頻器122和三制動電阻器123，plc121分別與三變頻器122相連接，每一變頻器122分別與一制動電阻器123和一電機11相連接。

另外，作為一種較佳的實施例，斜盤式卷筒布纜機還包括：一工業計算機13、若干傳感器和gps導航儀14，工業計算機13與plc121相連接，通過工業計算機13控制plc121。若干傳感器用以檢測三電機11轉速、扭矩和放纜長度，若干傳感器分別與plc121相連接。gps導航儀14與工業計算機13相連接。

進一步，作為一種較佳的實施例，三電機11、電機控制柜12、工業計算機13、若干傳感器和gps導航儀14均設置在一標準集裝箱的內部，標準集裝箱設置在敷設船上。由于采用了電力拖動，取消了結構龐大的液壓站及錯綜復雜的管路閥件后，體積得到有效瘦身，并且可以根據工程需要，可方便組裝和運輸調撥。

下面詳細說明本發明的各部分：

斜盤式鼓輪機2：

圖2a是本發明的斜盤式鼓輪機的示意圖，圖2b是本發明的斜盤式鼓輪機的側面示意圖，圖2c是本發明的斜盤式鼓輪機的立體圖，請參見圖2a至圖2c所示，示出了一種較佳實施例的斜盤式鼓輪機，包括：斜盤211和斜盤212，斜盤211和斜盤212均與機架固定連接，斜盤211和斜盤212的相正對的一面均為斜面，斜盤211和斜盤212的傾斜方向相同，斜盤211和斜盤212均與豎直平面呈一傾斜角。

此外，作為一種較佳的實施例，斜盤式鼓輪機還包括：轉軸22和卷筒23，轉軸22的兩端分別與斜盤211和斜盤212可轉動連接。卷筒23位于斜盤211和斜盤212之間，卷筒23套設在轉軸22上，卷筒23與轉軸22固定連接。斜盤211和斜盤212不隨卷筒的旋轉而旋轉。當卷筒23旋轉時，纜線呈螺旋狀纏繞至卷筒23上，由于纜線受到自身的側壓力，沿卷筒23的軸向均勻地纏繞在卷筒23上，當纜線移動至斜盤211時受到斜盤211的阻擋，由于斜盤211的內側是傾斜的，卷筒211的上側留有空隙，下側沒有空隙，因此原本會疊起或交叉的纜線被自動填入空隙，使得后續纜線始終有序地通過卷筒旋轉布放入水。而斜盤212在纜線回收的時候起到相同的作用。因此通過斜盤211和斜盤212代替了原本分線刀的作用。由于斜盤整體提供擠壓力而非分線刀提供擠壓力，因此不會由于巨大的側壓力使得纜線損壞。

另外，作為一種較佳的實施例，斜盤式鼓輪機還包括：電機，電機設置在斜盤212相對于卷筒23的另一側，電機的電機軸與轉軸22之間通過齒輪傳動，電機驅動轉軸22和卷筒23轉動。

進一步，作為一種較佳的實施例，斜盤211和斜盤212均包括一輪圈241、一軸殼242和若干輻條243，若干輻條243的兩端分別與輪圈241和軸殼242固定連接。

再進一步，作為一種較佳的實施例，轉軸22的兩端分別與兩軸殼242可轉動連接，輪圈241的下端面與機架固定連接。

更進一步，作為一種較佳的實施例，軸殼242和若干輻條243分別設置于斜盤211和斜盤212的相背對的一面。

還有，作為一種較佳的實施例，兩輪圈241分別套設于滾筒23的兩端的外緣。斜盤211和斜盤212的形狀可采用圓形或“∩”字型。

以上僅為本發明較佳的實施例，并非因此限制本發明的實施方式及保護范圍。

本發明在上述基礎上還具有如下實施方式：

本發明的進一步實施例中，請繼續參見圖2c所示，斜盤211和斜盤212均具有環形內壁，卷筒23的左右兩端分別設置在斜盤211和斜盤212的環形內壁的內部，斜盤211的環形內壁和斜盤212的環形內壁與卷筒23的筒狀外壁之間均具有間隙，并且間隙不大于3mm，效地保證了纜線不被擠入間隙而損壞，尤其卷筒在高速運行下，避免了纜線由瀝青麻絲包裹的外殼損壞。

本發明的進一步實施例中，斜盤211和斜盤212的若干輻條243均呈圓周陣列。

本發明的進一步實施例中，斜盤211和斜盤212的傾斜角相等，并且兩斜盤的傾斜角不大于3.5°。具體數值根據纜線的外徑設計。

本發明的進一步實施例中，斜盤211的豎直方向的縱截面為梯形，斜盤212的豎直方向的縱截面為倒梯形。

組合式輪胎機3：

圖3a是本發明的組合式輪胎機的主視圖，圖3b是本發明的組合式輪胎機的俯視圖，請參見圖3a、圖3b所示，示出了一種較佳實施例的組合式輪胎機，包括：機架31，機架31為一體式結構，機架31包括豎直面板311和水平面板312，豎直面板311與水平面板312垂直地固定連接。

此外，作為一種較佳的實施例，組合式輪胎機還包括：兩豎直壓緊輪胎組32和兩水平壓緊輪胎組33，兩豎直壓緊輪胎組32與機架31可轉動連接，每一豎直壓緊輪胎組32包括兩上下設置的豎直輪胎321，每一豎直壓緊輪胎組32的兩豎直輪胎321分別設置于水平面板312的上下兩側，四豎直輪胎321呈矩形陣列。兩水平壓緊輪胎組33與機架31可轉動連接，每一水平壓緊輪胎組33包括兩水平設置的水平輪胎331，每一水平壓緊輪胎組33的兩水平輪胎331分別設置于豎直面板311的厚度方向的兩側，四水平輪胎331呈矩形陣列。

圖3c1是本發明的組合式輪胎機的豎直連桿示意圖，圖3c2是本發明的組合式輪胎機的水平連桿示意圖，請繼續參見圖3c1和圖3c2所示。

此外，作為一種較佳的實施例，組合式輪胎機還包括：兩豎直壓緊連桿36和兩水平壓緊連桿37，每一豎直壓緊連桿36的兩端分別通過一轉軸與兩位于對角位置的豎直輪胎321可轉動連接，兩豎直壓緊連桿36的中部鉸接。

此外，作為一種較佳的實施例，組合式輪胎機還包括：每一水平壓緊連桿37的兩端分別通過一轉軸與兩位于對角位置的水平輪胎331可轉動連接，兩水平壓緊連桿37的中部鉸接。

此外，作為一種較佳的實施例，組合式輪胎機還包括：兩空氣彈簧38，兩豎直壓緊連桿36之間和兩水平壓緊連桿37之間分別設置有一空氣彈簧38。

此外，作為一種較佳的實施例，組合式輪胎機還包括：控制氣閥34和觸摸屏35，控制氣閥34控制兩豎直壓緊輪胎組32和兩水平壓緊輪胎組33的啟閉以及兩空氣彈簧38的伸縮。觸摸屏35控制兩豎直壓緊輪胎組32和兩水平壓緊輪胎組33的旋轉速度。海底觀察網線路有別于海底通信線路，前者線路上設置了許多形狀、大小各異的傳感器，即所敷設的纜線外徑是變化的，變化的幅度達到200mm以上。這就需要兩豎直壓緊輪胎組32和兩水平壓緊輪胎組33的開、合隨纜徑的變化自動進行調整，并始終維持纜線和傳感器的夾持力。由于兩豎直壓緊輪胎組32和兩水平壓緊輪胎組33開、合是由空氣彈簧38驅動的，當纜線外徑發生變化時，空氣彈簧38將隨之壓縮或伸展，確保敷設施工時，纜線上始終受到兩豎直壓緊輪胎組32和兩水平壓緊輪胎組33的夾持。

此外，作為一種較佳的實施例，水平面板312上開設有兩水平壓緊通孔3121，每一豎直壓緊輪胎組32的位于水平面板下側的豎直輪胎321突出于一水平壓緊通孔3121。

此外，作為一種較佳的實施例，豎直面板311上開設有兩豎直壓緊通孔3111，每一水平壓緊輪胎組33的一水平輪胎31突出于一豎直壓緊通孔3111。豎直壓緊輪胎組32和水平壓緊輪胎組33可以從上下、左右四個方向將纜線抱緊，使纜線受力均勻，并獲得了足夠的夾持力。同時因輪胎是四個方向的壓緊纜線的，這就不必要設置一套繁雜的擋輪和托輪。

以上僅為本發明較佳的實施例，并非因此限制本發明的實施方式及保護范圍。

本發明在上述基礎上還具有如下實施方式：

本發明的進一步實施例中，控制氣閥34和觸摸屏35均設置于豎直面板11上。

本發明的進一步實施例中，豎直輪胎321之間的最小間隙與海底纜線的直徑相匹配。

本發明的進一步實施例中，水平輪胎331之間的最小間隙與海底纜線的直徑相匹配。

圖3d是本發明的組合式雙工位輪胎機的組合示意圖，請參見圖3d所示。

本發明的進一步實施例中，每一組合式雙工位輪胎機設有4對輪胎，外形尺寸為2.5m*1.7m*1.65m(長*寬*高)，重量約3t，因此可方便車輛運輸和安裝。還可根據施工需要，進行組合式雙工位輪胎機的組合和分解。

此外，還包括一種斜盤式卷筒布纜機的控制方法，控制方法包括：

gps導航儀14采集敷設船的當前位置和航速信息，并將當前位置和航速信息發送給工業計算機13；

工業計算機通過plc121指令三變頻器122響應，自動調整三電機11的轉速，通過調整三電機11的轉速調整斜盤式鼓輪機2的轉速，使當前的纜線的敷設速度適應敷設船的航速；

若干傳感器檢測三電機11的轉速和扭矩，并將轉速和扭矩反饋至plc121，通過plc121將轉速和扭矩與工業計算機13計算的理論轉速和理論扭矩相比較，并通過三變頻器122對轉速和扭矩進行實時調整。

該機投入運行后，首次參加并圓滿地完成了國防工程的南沙深海光纜敷設工程，打破了該領域長期由境外企業壟斷的局面，為確保我國國防前線的通信奠定了扎實的基礎，同時提升了我國在海洋工程中的技術水平。。施工期間，斜盤式布纜機在數千米的水深條件下，無須人工操作或干預，即可高速、平穩地將海底光纜從儲纜艙內牽出，并在斜盤的作用下，有序地通過卷筒張緊，敷設至海底。期間無論在淺水灘涂，還是在深水作業，數千公里的海底纜線敷設施工時，斜盤始終處于正常工作狀態，從未發生纜線在卷筒上的重疊交叉現象，甚至連由瀝青麻絲包裹的光纜外表都未受到絲毫損傷。

該機的一次敷設長度達到250km，最快敷設速度達到4節(約120m/min),連續作業時間達到100h，期間沒用發生任何故障和事故；光纜的敷設長度與位置等技術指標均已達到或優于設計和施工規范要求。能夠對某區間的光纜敷設余量進行精準控制，通過工程實踐應用，余量控制的偏差小于1％。

液壓驅動、分線刀驅趕纜線的布纜機在運行時每班需要配置3名人員，使用了本發明的斜盤式卷筒布纜機和計算機自動化控制后，每班只須1名操作人員，并同時兼顧了其它機械的運轉。按每天三班計算，則每月至少降低人工成本9萬元；斜盤式布纜機的高效運轉性能，使得工期得到縮短，降低了80％的船舶與能源消耗，如果按二條線路需要施工工期1個月計算，可節約成本支出約30萬元。

由于斜盤式布纜機及其它施工機械的優異性能，使企業的海纜敷設市場等到進一步擴展：以前企業的施工范圍僅限于沿海、淺水海域海纜敷設，每年完成的工作量約8000萬至1各億。開拓了遠洋、深海、長距離海纜敷設市場后，企業的核心競爭能力得到提高，每年完成的工作量可以達到1億左右。

以上僅為本發明較佳的實施例，并非因此限制本發明的實施方式及保護范圍，對于本領域技術人員而言，應當能夠意識到凡運用本發明說明書及圖示內容所作出的等同替換和顯而易見的變化所得到的方案，均應當包含在本發明的保護范圍內。