一种应急释放装置的制作方法

本发明涉及船舶安全保护技术领域，特别涉及一种应急释放装置。

背景技术：

应急释放装置是船舶领域一种非常重要的安全保护装置，用来在紧急情况下保护绞车和船体的安全。比如在原油外输系统输油过程中，为了避免穿梭油轮与fpso(floatingproductionstorageandoffloading，浮式生产储油卸货装置)相隔太近发生碰撞，通常会通过缆绳将两者相连，穿梭油轮在拖轮的牵引下背离fpso，以保证缆绳有一定的张力。但当遇到海况突然恶化，缆绳的拉力将急剧升高，当超过其绞车和船体连接部分的允许应力时，过大的拉力作用会对绞车和船体造成永久性的伤害。在fpso安全保护机制下，可启动应急释放装置将缆绳释放，从而保证绞车和船体的安全。

目前，大多数的应急释放装置采用应急释放钩实现，这种应急释放装置由液压油缸、底座、传动机构和应急释放钩组成，一般体积比较庞大，结构复杂，因此布置在fpso的绞车下方，在原油外输系统输油过程中，由应急释放钩钩住缆绳尾部的环眼以系泊住穿梭油船，当应急释放装置收到上级控制单位传来的应急释放信息时，由操作人员通过控制台启动液压油缸再经传动机构将力传递到应急释放钩上，应急释放钩向上抬起释放缆绳。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

由于上述应急释放装置设置在绞车下方，在放缆时，需要人为地将缆绳尾部的环眼从绞车滚筒上移动到应急释放钩上，防止缆绳脱落。在收缆时又要人为地将应急释放钩上的环眼挂到绞车滚筒上，造成收缆、放缆以及应急释放操作十分繁琐。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种应急释放装置，体积较小，可以集成到绞车的滚筒内部，以便于进行收缆、放缆及应急释放操作。所述技术方案如下：

本发明实施例提供了一种应急释放装置，所述应急释放装置包括第一卡爪、第二卡爪、应力销、卡爪连杆、油缸连杆、第一连杆轴、第二连杆轴、第三连杆轴、第一油缸连杆轴、第二油缸连杆轴和油缸；

所述第一卡爪和所述第二卡爪通过所述应力销铰接；所述卡爪连杆的一端和所述第二卡爪的一端通过第一连杆轴铰接，所述卡爪连杆的另一端和所述油缸连杆的一端通过所述第二连杆轴铰接，所述第一卡爪的一端和所述油缸连杆通过所述第三连杆轴铰接，所述油缸连杆的另一端和所述油缸的一端通过所述第一油缸连杆轴铰接，所述油缸的另一端和所述第一卡爪的另一端通过所述第二油缸连杆轴铰接；

所述第一卡爪的另一端和所述第二卡爪的另一端形成有用于安装缆绳的缆头的安装槽。

进一步地，所述第一卡爪包括上卡爪和下卡爪，所述上卡爪和所述下卡爪的结构相同，所述第二卡爪夹设在所述上卡爪和所述下卡爪之间，所述油缸夹设在所述上卡爪和所述下卡爪之间，所述油缸连杆夹设在所述上卡爪和所述下卡爪之间。

进一步地，所述卡爪连杆包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆和所述第二连杆的结构相同，所述第二卡爪夹设在所述第一连杆和所述第二连杆之间，所述油缸连杆的一端夹设在所述第一连杆和所述第二连杆之间。

进一步地，所述油缸连杆的与所述油缸铰接的一端设有开口，所述油缸的一端设置在所述开口内。

进一步地，所述应急释放装置还包括缆绳摆动角度检测模块，所述缆绳摆动角度检测模块包括固定螺栓和角度检测单元，所述固定螺栓用于将所述第二卡爪和所述应力销固定，所述角度检测单元用于检测所述应力销的转动角度。

进一步地，所述角度检测单元为编码器或者角度传感器。

进一步地，所述应急释放装置还包括卡爪监测模块，所述卡爪监测模块包括金属板、接近开关和安装座，所述接近开关设置在所述安装座上，所述金属板固定在所述第一卡爪上，所述安装座固定在所述第二卡爪上，或者，所述安装座固定在所述第一卡爪上，所述金属板固定在所述第二卡爪上；所述金属板和所述接近开关相对设置。

进一步地，所述油缸的一端设有沿所述油缸的轴向设置的滑槽，所述第一油缸连杆轴设置在所述滑槽内，且所述第一油缸连杆轴通过破断销固定在所述滑槽内。

进一步地，所述应力销外套设有固体镶嵌自润滑轴承，所述固体镶嵌自润滑轴承位于所述第一卡爪、所述第二卡爪与所述应力销的铰接处。

进一步地，所述第一连杆轴外套设有固体镶嵌自润滑轴承，所述固体镶嵌自润滑轴承位于所述第二卡爪、所述卡爪连杆与所述第一连杆轴的铰接处；

所述第二连杆轴外套设有固体镶嵌自润滑轴承，所述固体镶嵌自润滑轴承位于所述卡爪连杆、所述油缸连杆与所述第二连杆轴的铰接处；

所述第三连杆轴外套设有固体镶嵌自润滑轴承，所述固体镶嵌自润滑轴承位于所述第一卡爪、所述油缸连杆与所述第三连杆轴的铰接处。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明提供的应急释放装置的主体包括第一卡爪、第二卡爪、卡爪连杆、油缸连杆和油缸，相比于传统的应急释放装置，体积较小，因此可以将该应急释放装置设置在绞车的卷筒内部，并将绞车上的缆绳尾部的环眼套设在缆头中，将缆头设置在由第一卡爪和第二卡爪形成的安装槽内。在承受系泊拉力时，使第二连杆轴处于锁紧位置(即使第一连接杆轴和第二连接杆轴所在的直线与第三连接杆轴和第二连接杆轴所在的直线构成v型结构，该v型结构的开口背向应力销，且卡爪连杆和油缸连杆所构成的v型结构的尖点与第二卡爪相接触的位置)，此时缆头受到的系泊拉力会转换成促使第一卡爪和第二卡爪锁紧的动力，系泊拉力越大，锁紧力越大，故缆头不会被释放；当处于紧急工况(缆头受到的拉力大于应急释放装置能够承受的最大拉力)需要应急释放时，收缩油缸，使第一油缸连杆轴向靠近应力销的方向移动，同时第一油缸连杆带动第二连杆轴向远离应力销的方向移动，当第二连杆轴移动至应急释放位置(即使第一连接杆轴和第二连接杆轴所在的直线与第三连接杆轴和第二连接杆轴所在的直线构成v型结构，该v型结构的开口朝向应力销的位置)时，缆头受到的拉力会转换成促使第一卡爪和第二卡爪张开的动力，待第一卡爪和第二卡爪张开到合适的角度，缆头即可从安装槽中脱出，完成缆绳与绞车之间的应急释放。采用上述应急释放装置在进行收缆、放缆和应急释放操作时，无需更换缆绳尾部的环眼位置，使得收缆、放缆和应急释放操作更加方便、快捷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种应急释放装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种应急释放装置的使用示意图；

图3是本发明实施例提供的一种应急释放装置的立体结构图；

图4是图1的a-a截面示意图；

图5是本发明实施例提供的一种应急释放装置的剖视图；

图6是图1的b-b截面示意图；

图7是本发明实施例提供的一种应急释放装置处于锁紧状态的结构示意图；

图8是本发明实施例提供的一种应急释放装置处于应急释放状态的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明实施例提供了一种应急释放装置，图1是本发明实施例提供的一种应急释放装置的结构示意图，如图1所示，该应急释放装置包括第一卡爪10、第二卡爪20、应力销30、卡爪连杆40、油缸连杆50、第一连杆轴61、第二连杆轴62、第三连杆轴63、第一油缸连杆轴71、第二油缸连杆轴72和油缸80。

第一卡爪10和第二卡爪20通过应力销30铰接。卡爪连杆40的一端和第二卡爪20的一端通过第一连杆轴61铰接，卡爪连杆40的另一端和油缸连杆50的一端通过第二连杆轴62铰接，第一卡爪10的一端和油缸连杆50通过第三连杆轴63铰接，油缸连杆50的另一端和油缸80的一端通过第一油缸连杆轴71铰接，油缸80的另一端和第一卡爪10的另一端通过第二油缸连杆轴72铰接。

第一卡爪10的另一端和第二卡爪20的另一端形成有用于安装缆绳的缆头的安装槽90。

本发明提供的应急释放装置的主体包括第一卡爪、第二卡爪、卡爪连杆、油缸连杆和油缸，相比于传统的应急释放装置，体积较小，因此可以将该应急释放装置设置在绞车的卷筒内部，并将绞车上的缆绳尾部的环眼套设在缆头中，将缆头设置在由第一卡爪和第二卡爪形成的安装槽内。在承受系泊拉力时，使第二连杆轴处于锁紧位置(即使第一连接杆轴和第二连接杆轴所在的直线与第三连接杆轴和第二连接杆轴所在的直线构成v型结构，该v型结构的开口背向应力销，且卡爪连杆和油缸连杆所构成的v型结构的尖点与第二卡爪相接触的位置)，此时缆头受到的系泊拉力会转换成促使第一卡爪和第二卡爪锁紧的动力，系泊拉力越大，锁紧力越大，故缆头不会被释放；当处于紧急工况(缆头受到的拉力大于应急释放装置能够承受的最大拉力)需要应急释放时，收缩油缸，使第一油缸连杆轴向靠近应力销的方向移动，同时第一油缸连杆带动第二连杆轴向远离应力销的方向移动，当第二连杆轴移动至应急释放位置(即使第一连接杆轴和第二连接杆轴所在的直线与第三连接杆轴和第二连接杆轴所在的直线构成v型结构，该v型结构的开口朝向应力销的位置)时，缆头受到的拉力会转换成促使第一卡爪和第二卡爪张开的动力，待第一卡爪和第二卡爪张开到合适的角度，缆头即可从安装槽中脱出，完成缆绳与绞车之间的应急释放。采用上述应急释放装置在进行收缆、放缆和应急释放操作时，无需更换缆绳尾部的环眼位置，使得收缆、放缆和应急释放操作更加方便、快捷。

需要说明的是，在本发明实施例中，第一卡爪10的另一端设有部分凹槽，第二卡爪20的另一端设有部分凹槽，第一卡爪10上的部分凹槽和第二卡爪20上的部分凹槽构成安装槽90，安装槽90可以起到限位作用，使得缆头在安装槽90内无法移动。当第一卡爪10和第二卡爪20未张开时，缆头固定在安装槽90中，当第一卡爪10和第二卡爪20张开时，第一卡爪10的另一端和第二卡爪20的另一端之间的距离增大，安装槽90的开口变大，则缆头会从安装槽90中脱出。

图2是本发明实施例提供的一种应急释放装置的使用示意图，如图2所示，缆绳尾部的环眼100a套设在缆绳的缆头100b中，缆头100b安装在应急释放装置的安装槽90中。

图3是本发明实施例提供的一种应急释放装置的立体结构图，图4是图1的a-a截面示意图，结合图4和图3，在本实施例中，第一卡爪10包括上卡爪11和下卡爪12，第二卡爪20夹设在上卡爪11和下卡爪12之间，油缸80夹设在上卡爪11和下卡爪12之间。通过将第一卡爪10设置成包括上卡爪11和下卡爪12的双层结构，可以加强第一卡爪10的结构强度。

进一步地，如图4所示，应力销30外套设有固体镶嵌自润滑轴承30a，固体镶嵌自润滑轴承30a位于第一卡爪10(即上卡爪11和下卡爪12)、第二卡爪20与应力销30的铰接处。通过设置固体镶嵌自润滑轴承30a可以减小应力销30与第一卡爪10、第二卡爪20之间的磨损，提高应急释放装置的使用寿命。

图5是本发明实施例提供的一种应急释放装置的剖视图，如图5所示，结合图2和图4，应急释放装置还包括缆绳摆动角度检测模块，缆绳摆动角度检测模块包括固定螺栓200a和角度检测单元(图中未示出)，固定螺栓200a用于将第二卡爪20和应力销30固定，角度检测单元用于检测应力销30的转动角度。

具体地，通过固定螺栓200a将第二卡爪20和应力销30固定，当缆绳在滚筒内发生摆动时，会带动缆绳尾部的环眼100a摆动，由于环眼100a固定在缆头100b中，因此缆头也会随着缆绳摆动。当缆头摆动时，第一卡爪10和第二卡爪20的相对位置会发生改变，即第二卡爪20会带动应力销30旋转，此时通过检测应力销30的转动角度，即可监测缆绳的摆动角度。

可选地，角度检测单元为编码器或者角度传感器。

图6是图1的b-b截面示意图，结合图6和图3，在本实施例中，卡爪连杆40包括第一连杆41和第二连杆42，第一连杆41和第二连杆42的结构相同，第二卡爪20夹设在第一连杆41和第二连杆42之间。油缸连杆50的一端夹设在第一连杆41和第二连杆42之间，且油缸连杆50夹设在上卡爪11和下卡爪12之间。通过将卡爪连杆40设置成包括双层结构，可以加强整个应急释放装置的结构强度。

具体地，第一连杆41的一端、第二连杆42的一端和第二卡爪20之间通过第一连杆轴61铰接，第一连杆41的另一端、第二连杆42的另一端和油缸连杆50的一端通过第二连杆轴62铰接。

进一步地，图6所示，油缸连杆50的与油缸80铰接的一端设有开口51，油缸80的一端设置在开口51内，可以使得油缸80与油缸连杆50的结构更紧凑。

进一步地，如图6所示，第一连杆轴61外套设有固体镶嵌自润滑轴承61a，固体镶嵌自润滑轴承61a位于第二卡爪20、卡爪连杆40(即第一连杆41和第二连杆42)与第一连杆轴61的铰接处。

第二连杆轴62外套设有固体镶嵌自润滑轴承62a，固体镶嵌自润滑轴承位62a于卡爪连杆40、油缸连杆50与第二连杆轴62的铰接处。

第三连杆轴63外套设有固体镶嵌自润滑轴承63a，固体镶嵌自润滑轴承位63a于第一卡爪10、油缸连杆50与第三连杆轴63的铰接处。

通过设置固体镶嵌自润滑轴承可以减小各部件在铰接处的摩擦，提高应急释放装置的使用寿命。

进一步地，如图1所示，应急释放装置还包括卡爪监测模块，卡爪监测模块包括金属板300a、接近开关300b和安装座300c，金属板300a固定在第一卡爪10上，接近开关300b设置在安装座300c上，安装座300c固定在第二卡爪20上，金属板300a和接近开关300b相对设置。通过设置卡爪监测模块可以监测第一卡爪10和第二卡爪20的相对位置是否发生改变，以判断第一卡爪10和第二卡爪20是否张开，缆头是否从安装槽90内脱出。

具体地，在本实施例中，当接近开关300b与金属板300a在设定距离内时，接近开关300b可以产生第一信号，第一信号用于指示第一卡爪10和第二卡爪20未张开，当接近开关300b与金属板300a之间的距离超过设定距离时，接近开关300b不会产生信号。可以根据设定距离选择合适的接近开关300b。

如图1所示，在本发明实施例的一种实现方式中，金属板300a为l型板，金属板300a包括底板和垂直于底板的侧板，底板通过螺栓固定在第一卡爪10上。安装座300c通过螺栓固定在第二卡爪20上，接近开关300b设置在安装座300c上，且接近开关300b与金属板300a的侧板相对设置，以使得第一卡爪10和第二卡爪20处于未张开状态时，接近开关300b可以检测到金属板300a的侧板并产生第一信号。

在本发明实施例的另一种实现方式中，还可以将安装座300c固定在第一卡爪10上，将金属板300a固定在第二卡爪20上。

进一步地，如图3所示，油缸80的一端设有沿油缸80的轴向设置的滑槽80a，第一油缸连杆轴71设置在滑槽80a内，且第一油缸连杆轴71通过破断销80b固定在滑槽80a内。

在本实施例中，油缸80包括缸体81和设置在缸体内的活塞杆82。缸体81与第一卡爪10的另一端固定连接，活塞杆82的远离缸体81的一端设有一段滑槽杆83，滑槽杆83的一端设置在油缸连杆50的开口51内，滑槽杆83的另一端与活塞杆82固定连接，滑槽杆83上设有一段滑槽80a。

具体地，可以设置第一油缸连杆轴71的初始位置位于滑槽80a的远离活塞杆82的一端，并通过破断销80b将第一油缸连杆轴71固定在初始位置。通过向油缸80的无杆腔内注入或抽取液压油，即可使活塞杆82伸缩，从而带动第一油缸连杆轴71移动。

例如，在应力释放过程中，控制活塞杆82收缩，带动第一油缸连杆轴71向靠近缸体81(即靠近应力销30)的方向移动，当第二连杆轴62越过死点位置(即第一连杆轴61、第二连杆轴62、第三连杆轴63位于同一平面内的位置)处于应急释放位置时，缆头受到的拉力会转换成促使第一卡爪10和第二卡爪20张开的动力，此时第一卡爪10的另一端和第二卡爪20的另一端之间的距离增大，第一卡爪10的一端和第二卡爪20的一端之间的距离减小，会产生作用力促使第二连杆轴62进一步向远离应力销30的方向移动，同时第一油缸连杆轴71也会在该作用力的作用下向靠近缸体81的方向移动，由于缆头受到的缆力较大通常为几百吨，因此第一油缸连杆轴71受到的作用力也会较大，当第一油缸连杆轴71受到的作用力大于破断销80b能承受的最大作用力时，会剪断破断销80b，使第一油缸连杆轴71在滑槽80a内向靠近缸体81的方向滑动，从而避免压坏油缸。

下面结合附图简要说明本应急释放装置的工作状态：

一、死点状态

如图1所示，第二连杆轴62处于死点位置，即第一连杆轴61、第二连杆轴62、第三连杆轴63位于同一平面内，第一卡爪10和第二卡爪20的相对位置不会发生变化。

二、锁紧状态

图7是本发明实施例提供的一种应急释放装置处于锁紧状态的结构示意图，如图7所示，第二连接杆轴62处于锁紧位置，即使第一连接杆轴61和第二连接杆轴62所在的直线与第三连接杆轴63和第二连接杆轴62所在的直线构成v型结构，该v型结构的开口背向应力销30，且卡爪连杆40和油缸连杆50所构成的v型结构的尖点与第二卡爪20相接触的位置。此时无论缆头受到多大的拉力，第一卡爪10和第二卡爪20均不会张开。

进一步地，在锁紧状态下时，本发明实施例提供的应急释放装置还可以用于检测缆头受到的拉力的大小。

具体地，应力销30的两端固定在绞车滚筒上，应力销30上设有应变片。当缆头受到拉力时，该拉力会通过第一卡爪10和第二卡爪20会传递到应力销30上，导致应力销30发生形变，通过应变片即可检测应力销30所受的应力的大小，从而检测缆头受到的拉力的大小。

三、应急释放状态

图8是本发明实施例提供的一种应急释放装置处于应急释放状态的结构示意图，如图8所示，第二连接杆轴62处于应急释放位置，即使第一连接杆轴61和第二连接杆轴62所在的直线与第三连接杆轴63和第二连接杆轴62所在的直线构成v型结构，该v型结构的开口朝向应力销30的位置。此时缆头受到的拉力会转换成促使第一卡爪10和第二卡爪20张开的动力，待第一卡爪10和第二卡爪20张开到合适的角度，缆头即可从安装槽90中脱出，完成缆绳与绞车之间的应急释放。

在实际制造过程中，可以将该应急释放装置设置为长度小于1米，宽度为0.8米，高度为0.6米，因此该应急释放装置的体积较小。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。