基于机械控制的内河船舶无缆系泊装置研究

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摘要：当前我国普遍使用的内河船舶系缆方式多为传统的手工式，使船舶通过人力劳动的方式停靠与港湾中，需要起航时再借助人力解缆离岸。随着科技的进步发展，传统的手工式系缆方式已经不能满足时代的需求，内河船舶无缆系泊装置可以通过全机械化的方式，将人力从无意义的机械劳动中解放出来，实现资源的优化配置。本文首先对内河船舶无缆系泊装置做了较为详细的介绍，分析了该装置的基本结构与机械控制工作原理，然后列举了内河船舶无缆系泊装置的控制系统组成部分，最后简述了该装置的适用范围，希望能对我国船舶运输业今后的发展提供必要的帮助。

关键词：机械控制；内河船舶；无缆系泊装置

随着科技的不断进步，我国船舶运输业的发展受到其带动，逐渐向自动化方向发展。当前，现代化码头数量日益增多，传统的手工系缆方式不仅效率低还存在较大的安全隐患，已经难以迎合时代的发展需求，正在逐渐退出历史舞台。远程控制技术的普及使系泊过程成为了阻碍我国完成船舶全自动化的关键环节，如何早日摆脱人工的束缚，实现机械化控制成为了船舶运输业关注的热点问题。

1.内河船舶无缆系泊装置机械控制工作原理

1.1.内河船舶无缆系泊装置

无缆系泊装置是一种不依靠任何人工劳动力，仅凭机械完成系缆泊船工作的新型机械装置。它突破了缆绳对船舶停离岸的局限性，利用机械控制手段圆满解决了缆绳不易操控的问题，尽量降低对设备的改动幅度，以此提升内河船舶无缆系泊装置的通用性能。

1.2.无缆系泊装置工作原理

为了最大程度上降低成本，无缆系泊装置仅在船舷处做了细微调整，加设了一套机械系泊装置，在确保船舶停岸、离岸安全性的前提下，实现了船舶系泊过程的全机械化，大大提高了船舶离岸过程的实际效率。

一般来说，内河船舶皆为逆水航行，在水中以特有的斜切角度逐渐向港湾靠近。在船舶安全靠岸后，码头工作人员会通过人力劳动将船头缆绳套到系缆桩上，以固定船身。接着让船尾向岸边靠近，固定船尾缆绳，完成整套系缆流程。无缆系泊装置巧妙利用了传统手工系缆的工作原理，待船舶靠岸后，位于船首的油缸开始运转，让拉杆在系缆桩上运动，滑入固定的沟槽后自动锁死，船尾同理。当船舶上所有拉杆都完成系缆任务后，油缸会自动收回这些拉杆，帮助船体紧靠岸边。船舶需要离岸航行时，油缸会先将船体推离岸边，然后统一松开系缆桩上的挂钩，使船舶得以快速离港。

2.内河船舶无缆系泊装置的基本结构

由图一可知，无缆系泊装置的主要构成部分有进步电机、减震弹簧、拉杆、液压油缸、自动挂脱钩等。在实际运用时，该装置能架设在船舶的首尾与港湾系缆桩等高处，根据水位的变化，调整系泊装置的角度，以确保系泊工作的顺利开展。与柔软的缆绳相比，系泊装置可操作性得到较大提升，但是由于技术不够成熟，仍旧存在一些问题急待解决。

图一. 内河船舶无缆系泊装置简要图示

2.1.缓冲减震处理

船舶在系泊过程中，挂钩在与系缆桩进行碰撞时冲击力较大，需要精良的缓冲减震装置缓解机械部件受到的巨大冲击力，以达到延长无缆系泊装置使用寿命的目的。技术人员通过多次实验，证明船舶在靠岸时受到的多为纵向冲击力，在拉杆与船体的连接处安置韧性较强的减震弹簧，能极大程度降低无缆系泊装置中部件的受损程度，减少冲击噪音。

2.2.自动挂脱钩与系缆桩的精确配合

如何将自动挂脱钩与系缆桩进行精确对接，是系泊过程自动化需要面临的关键问题。无缆系泊装置为了有效解决这一问题，采用拉杆先与系缆桩接触的方法，巧妙略过了精准定位环节，降低了对接难度，在一定程度上提升了无缆系泊装置的实用性能。

2.3.满足自由度的需求

船舶系泊装置必须要满足自由度的需求，才能承受多重弯曲应力，不至于发生明显的形变或折损情况。无缆系泊装置的拉力杆、移动套筒等零部件均具有较强的灵活性，可以根据实际需要进行移动和旋转。

3.无缆系泊装置的机械控制系统与适用范围

3.1.无缆系泊装置的机械控制系统组成部分

使用了无缆系泊装置的内河船舶在即将靠岸前，会通过声波传感器对船舶的实际吃水深度和离岸距离进行实时探测，并采用转换模块与视频转换软件将已获取的数据、视频信息准确输入到PC104嵌入模块中。PC104会遵循编程，将获得的信息经过处理后，及时反馈给无缆系泊装置，并由其执行操作命令（具体过程如图二所示）。PC104在执行命令的过程中，会时刻与中继站保持联系，以中继站为传播媒介，同船舱中的操作人员进行沟通。驾驶人员也同样能通过中继站在船舶上监管系泊过程的每一个细节。

图二、无缆系泊装置的控制系统图

3.2.内河船舶无缆系泊装置的适用范围

当前，无缆系泊装置主要用于内河中部分中小型船舶的自动化系泊工作中，需要时常上下旅客或停靠、离港频繁的游船、公安巡逻船等皆为该装置的使用对象。由于技术方面研究不够成熟，无缆系泊装置在大型船舶中的使用效果较差，需要进一步完善。与内河相比，海洋的环境更为复杂多变，相关技术工作人员要充分考虑到波浪、风力等因素对船舶系缆力的影响作用，争取不断改进创新无缆系泊装置，使其尽早投入到大型航海船舶的实际使用中，为我国实现船舶全自动化打下坚实的基础。

结束语

综上所述，经济的腾飞带动了我国船舶运输业的发展，提升了船舶运输业市场竞争的激烈程度，为各大船舶企业带来机遇的同时也伴随着巨大的挑战。将内河船舶无缆系泊装置应用于实际工作中后，大大节省了人工劳力，提升了船舶离岸的自动化程度，将繁复的系缆程序尽量简化，最大程度提高了内河船舶离岸效率，使系泊观念向前迈进了一大步。将内河船舶无缆系泊装置与远程控制技术结合使用，能真正实现航运事业船舶无人驾驶的发展需求。

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