基于機(jī)械控制的內(nèi)河船舶無(wú)纜系泊裝置研究

王志鵬

摘要：當(dāng)前我國(guó)普遍使用的內(nèi)河船舶系纜方式多為傳統(tǒng)的手工式，使船舶通過(guò)人力勞動(dòng)的方式停靠與港灣中，需要起航時(shí)再借助人力解纜離岸。隨著科技的進(jìn)步發(fā)展，傳統(tǒng)的手工式系纜方式已經(jīng)不能滿(mǎn)足時(shí)代的需求，內(nèi)河船舶無(wú)纜系泊裝置可以通過(guò)全機(jī)械化的方式，將人力從無(wú)意義的機(jī)械勞動(dòng)中解放出來(lái)，實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置。本文首先對(duì)內(nèi)河船舶無(wú)纜系泊裝置做了較為詳細(xì)的介紹，分析了該裝置的基本結(jié)構(gòu)與機(jī)械控制工作原理，然后列舉了內(nèi)河船舶無(wú)纜系泊裝置的控制系統(tǒng)組成部分，最后簡(jiǎn)述了該裝置的適用范圍，希望能對(duì)我國(guó)船舶運(yùn)輸業(yè)今后的發(fā)展提供必要的幫助。

關(guān)鍵詞：機(jī)械控制；內(nèi)河船舶；無(wú)纜系泊裝置

隨著科技的不斷進(jìn)步，我國(guó)船舶運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展受到其帶動(dòng)，逐漸向自動(dòng)化方向發(fā)展。當(dāng)前，現(xiàn)代化碼頭數(shù)量日益增多，傳統(tǒng)的手工系纜方式不僅效率低還存在較大的安全隱患，已經(jīng)難以迎合時(shí)代的發(fā)展需求，正在逐漸退出歷史舞臺(tái)。遠(yuǎn)程控制技術(shù)的普及使系泊過(guò)程成為了阻礙我國(guó)完成船舶全自動(dòng)化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，如何早日擺脫人工的束縛，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化控制成為了船舶運(yùn)輸業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。

1.內(nèi)河船舶無(wú)纜系泊裝置機(jī)械控制工作原理

1.1.內(nèi)河船舶無(wú)纜系泊裝置

無(wú)纜系泊裝置是一種不依靠任何人工勞動(dòng)力，僅憑機(jī)械完成系纜泊船工作的新型機(jī)械裝置。它突破了纜繩對(duì)船舶停離岸的局限性，利用機(jī)械控制手段圓滿(mǎn)解決了纜繩不易操控的問(wèn)題，盡量降低對(duì)設(shè)備的改動(dòng)幅度，以此提升內(nèi)河船舶無(wú)纜系泊裝置的通用性能。

1.2.無(wú)纜系泊裝置工作原理

為了最大程度上降低成本，無(wú)纜系泊裝置僅在船舷處做了細(xì)微調(diào)整，加設(shè)了一套機(jī)械系泊裝置，在確保船舶停岸、離岸安全性的前提下，實(shí)現(xiàn)了船舶系泊過(guò)程的全機(jī)械化，大大提高了船舶離岸過(guò)程的實(shí)際效率。

一般來(lái)說(shuō)，內(nèi)河船舶皆為逆水航行，在水中以特有的斜切角度逐漸向港灣靠近。在船舶安全靠岸后，碼頭工作人員會(huì)通過(guò)人力勞動(dòng)將船頭纜繩套到系纜樁上，以固定船身。接著讓船尾向岸邊靠近，固定船尾纜繩，完成整套系纜流程。無(wú)纜系泊裝置巧妙利用了傳統(tǒng)手工系纜的工作原理，待船舶靠岸后，位于船首的油缸開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，讓拉桿在系纜樁上運(yùn)動(dòng)，滑入固定的溝槽后自動(dòng)鎖死，船尾同理。當(dāng)船舶上所有拉桿都完成系纜任務(wù)后，油缸會(huì)自動(dòng)收回這些拉桿，幫助船體緊靠岸邊。船舶需要離岸航行時(shí)，油缸會(huì)先將船體推離岸邊，然后統(tǒng)一松開(kāi)系纜樁上的掛鉤，使船舶得以快速離港。

2.內(nèi)河船舶無(wú)纜系泊裝置的基本結(jié)構(gòu)

由圖一可知，無(wú)纜系泊裝置的主要構(gòu)成部分有進(jìn)步電機(jī)、減震彈簧、拉桿、液壓油缸、自動(dòng)掛脫鉤等。在實(shí)際運(yùn)用時(shí)，該裝置能架設(shè)在船舶的首尾與港灣系纜樁等高處，根據(jù)水位的變化，調(diào)整系泊裝置的角度，以確保系泊工作的順利開(kāi)展。與柔軟的纜繩相比，系泊裝置可操作性得到較大提升，但是由于技術(shù)不夠成熟，仍舊存在一些問(wèn)題急待解決。

圖一. 內(nèi)河船舶無(wú)纜系泊裝置簡(jiǎn)要圖示

2.1.緩沖減震處理

船舶在系泊過(guò)程中，掛鉤在與系纜樁進(jìn)行碰撞時(shí)沖擊力較大，需要精良的緩沖減震裝置緩解機(jī)械部件受到的巨大沖擊力，以達(dá)到延長(zhǎng)無(wú)纜系泊裝置使用壽命的目的。技術(shù)人員通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，證明船舶在靠岸時(shí)受到的多為縱向沖擊力，在拉桿與船體的連接處安置韌性較強(qiáng)的減震彈簧，能極大程度降低無(wú)纜系泊裝置中部件的受損程度，減少?zèng)_擊噪音。

2.2.自動(dòng)掛脫鉤與系纜樁的精確配合

如何將自動(dòng)掛脫鉤與系纜樁進(jìn)行精確對(duì)接，是系泊過(guò)程自動(dòng)化需要面臨的關(guān)鍵問(wèn)題。無(wú)纜系泊裝置為了有效解決這一問(wèn)題，采用拉桿先與系纜樁接觸的方法，巧妙略過(guò)了精準(zhǔn)定位環(huán)節(jié)，降低了對(duì)接難度，在一定程度上提升了無(wú)纜系泊裝置的實(shí)用性能。

2.3.滿(mǎn)足自由度的需求

船舶系泊裝置必須要滿(mǎn)足自由度的需求，才能承受多重彎曲應(yīng)力，不至于發(fā)生明顯的形變或折損情況。無(wú)纜系泊裝置的拉力桿、移動(dòng)套筒等零部件均具有較強(qiáng)的靈活性，可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)。

3.無(wú)纜系泊裝置的機(jī)械控制系統(tǒng)與適用范圍

3.1.無(wú)纜系泊裝置的機(jī)械控制系統(tǒng)組成部分

使用了無(wú)纜系泊裝置的內(nèi)河船舶在即將靠岸前，會(huì)通過(guò)聲波傳感器對(duì)船舶的實(shí)際吃水深度和離岸距離進(jìn)行實(shí)時(shí)探測(cè)，并采用轉(zhuǎn)換模塊與視頻轉(zhuǎn)換軟件將已獲取的數(shù)據(jù)、視頻信息準(zhǔn)確輸入到PC104嵌入模塊中。PC104會(huì)遵循編程，將獲得的信息經(jīng)過(guò)處理后，及時(shí)反饋給無(wú)纜系泊裝置，并由其執(zhí)行操作命令（具體過(guò)程如圖二所示）。PC104在執(zhí)行命令的過(guò)程中，會(huì)時(shí)刻與中繼站保持聯(lián)系，以中繼站為傳播媒介，同船艙中的操作人員進(jìn)行溝通。駕駛?cè)藛T也同樣能通過(guò)中繼站在船舶上監(jiān)管系泊過(guò)程的每一個(gè)細(xì)節(jié)。

圖二、無(wú)纜系泊裝置的控制系統(tǒng)圖

3.2.內(nèi)河船舶無(wú)纜系泊裝置的適用范圍

當(dāng)前，無(wú)纜系泊裝置主要用于內(nèi)河中部分中小型船舶的自動(dòng)化系泊工作中，需要時(shí)常上下旅客或停靠、離港頻繁的游船、公安巡邏船等皆為該裝置的使用對(duì)象。由于技術(shù)方面研究不夠成熟，無(wú)纜系泊裝置在大型船舶中的使用效果較差，需要進(jìn)一步完善。與內(nèi)河相比，海洋的環(huán)境更為復(fù)雜多變，相關(guān)技術(shù)工作人員要充分考慮到波浪、風(fēng)力等因素對(duì)船舶系纜力的影響作用，爭(zhēng)取不斷改進(jìn)創(chuàng)新無(wú)纜系泊裝置，使其盡早投入到大型航海船舶的實(shí)際使用中，為我國(guó)實(shí)現(xiàn)船舶全自動(dòng)化打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，經(jīng)濟(jì)的騰飛帶動(dòng)了我國(guó)船舶運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，提升了船舶運(yùn)輸業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的激烈程度，為各大船舶企業(yè)帶來(lái)機(jī)遇的同時(shí)也伴隨著巨大的挑戰(zhàn)。將內(nèi)河船舶無(wú)纜系泊裝置應(yīng)用于實(shí)際工作中后，大大節(jié)省了人工勞力，提升了船舶離岸的自動(dòng)化程度，將繁復(fù)的系纜程序盡量簡(jiǎn)化，最大程度提高了內(nèi)河船舶離岸效率，使系泊觀念向前邁進(jìn)了一大步。將內(nèi)河船舶無(wú)纜系泊裝置與遠(yuǎn)程控制技術(shù)結(jié)合使用，能真正實(shí)現(xiàn)航運(yùn)事業(yè)船舶無(wú)人駕駛的發(fā)展需求。

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