海缆巡检机器人脐带缆收放系统设计与研究

２０１７年２月　机床与液压　Ｆｅｂ．２０１７　第４５卷第３期　ＭＡＣＨＩＮＥ　ＴＯ０Ｌ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳ　Ｖｏ１．４５　Ｎｏ．３　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１—３８８１．２０１７．０３．０１９　海缆巡检机器人脐带缆收放系统设计与研究　俞恩科　，敬强　，解玉文　，曹向勇　，沈耀军　（１．国网浙江省电力公司舟山供电公司，浙江舟山３１６０２１；　２．北京国网富达科技发展有限责任公司，北京１０００７０）　摘要：针对近海遥控操作水下机器人（ＲＯＶ）系统的收放系统需求，初步研究设计了适合中小型船舶的Ｒ０Ｖ收放系　统，该系统包括Ａ架、绞车、排缆器、液压动力单元等ＲＯＶ专用收放系统，并进行了初步的载荷分析。　关键词：收放系统；水下机器人；排缆器；绞车；液压动力单元　中图分类号：ＴＰ２４２　文献标志码：Ａ　文章编号：１００１－３８８１（２０１７）０３－０８２－７　Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　Ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　Ｌａｕｎｃｈ　ａｎｄ　Ｒｅｃｏｖｅｒｙ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　Ｓｕｂｍａｒｉｎｅ　Ｃａｂｌｅ　Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ　Ｒｏｂｏｔ　ＹＵ　Ｅｎｋｅ　，ＪＩＮＧ　Ｑｉａｎｇ　，ＸＩＥ　Ｙｕｗｅｎ　，ＣＡＯ　Ｘｉａｎｇｙｏｎｇ　，ＳＨＥＮ　Ｙａｏｊｕｎ　（１．Ｚｈｏｕｓｈａｎ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｕｐｐｌｙ　Ｃｏｑ　Ｌｔｄ．，Ｓｔａｔｅ　Ｇｒｉｄ　Ｚｈｅｊｉａｎｇ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，　Ｚｈｏｕｓｈａｎ　Ｚｈｅｊｉａｎｇ　３１６０２１，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｇｕｏｗａｎｇ　Ｆｕｄａ　Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００７０，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｖｉｅｗ　ｏｆ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｌａｕｎｃｈ　ａｎｄ　ｒｅｃｏｖｅｒｙ　ｓｙｓｔｅｍ（ＬＡＲＳ）ｏｆ　ｔｈｅ　Ｒｅｍｏｔｅｌｙ　Ｏｐｅｒａｔｅｄ　Ｖｅｃｈｉｃｌｅ（ＲＯＶ）ｏｆ　ｓｕｂ－　ｍａｒｉｎｅ　ｒｏｂｏｔ，ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ　ｓｔｕｄｙ　ａｎｄ　ｄｅｓｉｇｎ　ｗｅｒｅ　ｃａｒｒｉｅｄ　ｏｕｔ　ｆｏｒ　ａ　ＬＡＲＳ　ｔｈａｔ　ｉｓ　ｓｕｉｔａｂｌｅ　ｆｏｒ　ｓｍａｌｌ　ａｎｄ　ｍｅｄｉｕｍ—ｓｉｚｅｄ　ｓｈｉｐ．Ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｗａｓ　ｉｎｃｌｕｄｅｄ　ｏｆ　ａｎ　Ａ　ｆｒａｍｅ，ｗｉｎｃｈ，ｔｈｅ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃａｂｌｅ　ａｎｄ　ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　ｐｏｗｅｒ　ｕｎｉｔ，ａｎｄ　ｏｔｈｅｒｓ　ｏｆ　ｓｐｅｃｉａｌ　ｐｕｒｐｏｓｅ　ＲＯＶ．Ａ　ｐｒｅ—　ｌｉｍｉｎａｒｙ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｌｏａｄ　ｗａｓ　ｍａｄｅ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｌａｕｎｃｈ　ａｎｄ　ｒｅｃｏｖｅｒｙ　ｓｙｓｔｅｍ；Ｓｕｂｍａｒｉｎｅ　ｒｏｂｏｔ；Ｔｈｅ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃａｂｌｅ；Ｗｉｎｃｈ；Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　ｐｏｗｅｒ　ｕｎｉｔ　Ｏ前言　１　可移动式脐带缆收放系统　随着我国海洋经济的迅速发展，ＲＯＶ系统的应　１．１　系统构成　用在近海越来越普遍。针对中小型船舶的便携和可移　深海可移动式ＲＯＶ脐带缆收放系统由绞车部分、　动运输的ＲＯＶ收放系统，可以进一步扩大ＲＯＶ系统　Ａ架部分、排缆部分、基架部分、液压动力单元　在多种船舶中的应用。　（ＨＰＵ）组成，整个布置形式如图１、图２所示。　国外一般的浅海ＲＯＶ系统都配置有专用的收放　系统，如荷兰Ｐｏｍｍｅｃ公司吊臂式ＲＯＶ收放系统、　英国Ｓａａｂ　Ｓｅａｅｙｅ公司的ＩＫ１．１．２５型收放系统等。本　文作者结合近海海底电缆巡检ＲＯＶ系统，主要研究　设计了适合中小型船舶的ＲＯＶ收放系统，该系统　包括Ａ架、绞车、排缆器、液压动力单元等ＲＯＶ　专用收放系统，该系统可以根据不同的船舶，进行　现场安装使用，不要求船舶配置专用收放液压门　架。可移动式ＲＯＶ脐带缆起升机构，可以通过单　液压动力单　人同时操纵Ａ架及绞车协同工作。文中主要针对可　移动式ＲＯＶ收放系统的构成、工作原理、工作过　程、设计参数确定等进行了研究，可供此类收放系　统设计参考。　图１　ＲＯＶ脐带缆收放系统整体结构　收稿日期：２０１５—１１—１３　作者简介：俞恩科（１９６６一），男，高级工程师，研究方向为电力系统。Ｅ—ｍａｉｌ：ｘｉｅ．ｙｕｗｅｎ＠１６３．ｃｏｍ。　第３期　俞恩科等：海缆巡检机器人脐带缆收放系统设计与研究　・８３・　液　图２　ＲＯＶ脐带缆收放系统整体结构平面图　脐带缆通过承重头同ＲＯＶ相连，脐带缆通过Ａ　架顶部定滑轮导人绞车卷筒，Ａ架的摆入及摆出通过　液压缸提供推力；绞车正前方设置排缆器，用以保证　脐带缆整齐规则排人卷筒；整个系统动力通过ＨＰＵ　—，　提供；控制方式采用手动方式进行；Ａ架部分、排缆　部分、液压动力单元（ＨＰＵ）、绞车部分均集成于基　架部分。　采用此可移动式ＲＯＶ脐带缆收放系统具有如下　优势：　（１）Ａ架摆入后，可以放置ＲＯＶ。Ａ架完全回　收后同绞车保护栏共同构成封闭空间，便于搬运和　管理。　（２）具有安全的操作空间，一人操纵，具有良　好的协同性。Ａ架及绞车手动控制系统位于基架后　侧，一人即可操作，操作人员具有开阔的视野，便于　Ａ架及绞车的协同工作。降低了人力，提高了工作效　率及作业水平。　（３）系统能够在甲板船舷围栏处对ＲＯＶ进行收　放，有效提高了甲板的利用率。　（４）提供ＲＯＶ存放空间：Ａ架同绞车之间可存　放ＲＯＶ，便于对ＲＯＶ进行人水前检查及一体运输。　（５）系统便于运输：外形尺寸较紧凑，一般１　ｔ　以上的卡车可运输。　１．２　系统各部分结构和功能　（１）绞车部分　绞车部分由卷筒、光电滑环、液压马达、支架部　分、刹车系统组成。卷筒用于脐带缆的存储和牵引；　光电滑环解决卷筒及轴承相对旋转过程中光信号及电　信号顺利传输，即保证光信号及电信号的传输不因为　旋转而中断　；支架部分，保证卷筒满载情况下能够　支撑卷筒顺利工作。如图３所示。　卷筒　图３绞车部分　（２）Ａ架部分　Ａ架部分由液压缸、滑轮、门架等组成。液压缸　部分，通过液压缸驱动，实现Ａ架摆人摆出；定滑　轮部分对脐带缆具有导向作用，在脐带缆摆动情况下　仍能顺利导向；门架部分，对定滑轮具有支撑作用，　同时保证ＲＯＶ能够顺利进出船舷围栏。如图４所示。　图４　Ａ架部分　（３）排缆部分　排缆部分由导杆部分、双向丝杆部分、导向部分　组成。导杆部分负责导向部分按照规定角度横向运　动；双向丝杆部分可同过其所带飞轮通过链传动有卷　筒轴传递动力，为导向部分提供横向运动动力，同时　实现导向部分往复运动；导向部分具有同双向丝杆配　合的丝杆螺母，保证导向部分往复运动，同时通过脐　带缆导向槽对脐带缆进行导向，导向槽侧面装有尼龙　滚子，可以较少脐带缆同导向槽间摩擦。　（４）基架部分　基架部分由Ａ架基架部分、排缆器支架部分。Ａ　・８４・　机床与液压　第４５卷　架基架部分为Ａ架提供支撑，Ａ架基架高于母船围　统完成指定动作。　１．３　系统工作过程　深海可移动ＲＯＶ脐带缆收放系统完成回收、布　放ＲＯＶ两部分工作两个过程。每个部分工作可以分　为５个过程，其中入水过程如下所述。　（１）ＲＯＶ准备脱离甲板。初始状态准备，初始　状态如图５（ａ）所示。启动液压动力单元，起摆Ａ　架；操纵绞车手柄，绞车适当放缆。最终位置如图　５（ｂ）所示。　栏，可确保Ａ架在不打开母船围栏的情况下顺利摆　人、摆出母船围栏；排缆器支架部分，为排缆器提供　支撑；　（５）液压动力单元（ＨＰＵ）　液压动力单元由驱动部分、执行部分、控制部分　构成。驱动部分为整个液压油路提供动力；执行部分　由液压泵及液压缸完成，将液压油路提供的动力，传　递给绞车及Ａ架；控制部分，通过控制液压阀的开　合，调整液压油的流向，从而通过执行机构使收放系　（ａ）水平位置　（ｂ）摆出中同位置　（ｃ）最大摆角位置　图５摆动过程示意图　（２）ＲＯＶ脱离甲板。继续摆动Ａ架、绞车放　缆，最终使Ａ架处于竖直位置，此时ＲＯＶ脱离甲板。　（３）ＲＯＶ摆出船舷。继续摆动Ａ架、绞车放缆，　Ａ架摆出至最大位置。最终位置如图５（Ｃ）所示　（４）ＲＯＶ入水。绞车继续放缆至指定位置，液　压泵停止，闭合常闭式液压盘式制动器。　基架尺寸的确定过程中需满足Ａ架支架高度高　于１．５　ｍ；满足便于运输的条件。尺寸确定过程中需　首先确定可移动ＲＯＶ脐带缆收放系统吨位，不同吨　位运输卡车及集装箱基本尺寸不同。　为使设计的系统便于运输。ＲＯＶ脐带缆收放系　统最小回收尺寸（Ａ架完全摆回后）长、宽、高不　２主要设计参数及原则　２．１基架尺寸　可超过运输车辆及普通集装箱的长、宽、高，如图６　所示。　【　“嘎一　ｆ　图６绞车结构不意图　２．２液压缸最大负载力　液压缸的负载力根据驱动负载时所要克服的负载　力、摩擦力、密封装置摩擦力及惯性力等几个方面的　阻力之和决定。　Ｆ＝Ｆ负＋Ｆ磨＋Ｆ密＋Ｆ惯＋　（１）　（１）Ｆ　指负载阻力，是决定Ａ架液压缸最主要　的力。包括Ａ架自身重力、ＲＯＶ＆ＴＭＳ及脐带缆重力　在液压缸方向的分力。　Ｆ负＝Ｆ架＋Ｆ缆＋Ｆ　（２）Ｆ磨指机械摩擦阻力。　（２）　（３）Ｆ　指密封装置相对运动的阻力。一般来说　液压缸的密封动摩擦阻力随工作压力、压缩量、材料　硬度、接触面积的增大而增大，随表面的光洁程度、　运动速度、温度的增高而减小。　（４）Ｆ惯指机构启动或制动时液压缸所受到的惯　性阻力。　第３期　俞恩科等：海缆巡检机器人脐带缆收放系统设计与研究　・８５・　（５）Ｆ眢指回油腔中卸荷不及时而产生的背压压　力，一般都很小，可忽略不计。　综上所述，通过公式（１）可知，经分析液压缸　最大负载力出现在　最大的位置，在这里，根据液　压缸受拉、受压两个状态分别给出最大负载力。　根据分析推力最大位置位于开始起吊ＲＯ￣位置，　具体位置如图７所示。　图７活塞杆受压分析　如图７易知液压缸推力状态下最大负载为：　，　，Ｊ，　、　ｋＩ　Ｆ负Ｌ１　ｓｉｎａ＋ＧＡ　汕ｉ　ｌ　—　面　（３）　其中：安全系数　＝３。　根据分析拉力最大位置位于摆出最大位置处，具　体位置如图８所示。　ｆ．负　５３ｋＮ　Ｇ　图８活塞杆受拉分析　如图８易知液压缸拉力状态下最大负载为：　：　：　…　Ｌｓｓｉｎ／３　其中：安全系数ｋ＝３。　２．３卷筒尺寸、每层缠绕长度及拉力　２．３．１卷简直径　Ｄ＝（ｅ一１）ｄ　（５）　式中：ｄ为脐带缆直径；ｅ为卷简直径比，　流动式起　重机建议取１６；Ｄ为卷简直径。　滚筒直径设计过程中要充分考虑所选择脐带缆的　弯曲度，弯曲程度过大容易造成脐带缆损坏。在不使　脐带缆过于弯曲的前提下，应将其设计得偏小一些，　这对于减小绞车质量，减轻绞车起升动载有利。　２．３．２卷筒厚度　＝ｄ　（６）　式中：６为钢卷筒厚度；ｄ为脐带缆直径，考虑脐带　缆推荐弯曲半径（一般大于计算值）。　２．３．３多层卷筒长度　＝（１．６～２）Ｄ筒　（７）　式中：　为卷筒长度；Ｄ筒为卷筒直径。　卷筒长度设计过大一方面使脐带缆摆角过大，作　排缆器轴向应力越大，不利于排缆；另一方面会减小　卷筒抗弯曲程度；Ｌ筒＜ＨｔａｎＡ，式中　为卷筒长度；　为卷筒至定滑轮直线距离；Ａ为脐带缆最大摆角，　Ａ＝１。１５　～１。３０　，当滚筒轴转速／＇ｔ　＞１００　ｒ／ｍｉｎ时，　选取Ａ＝１。１５　；当滚筒轴转速ｎ…＜１００　ｒ／ｍｉｎ时，选　取Ａ＝１。３０　。　２．３．４卷筒每层缠绕圈数　脐带缆缠绕过程中缆与缆间的距离不能过大。间　距过大会使高缆同底层缆混合，脐带缆缠绕不均匀。　在缠绕脐带缆过程中，同一层相邻的脐带缆间距应保　持在２～３　ｍｍ。　２．４　系统牵引力及功率　（１）ＲＯＶ提升力　ＲＯＶ系统完全入水后绞车提升力　Ｆ　：曰ｃｃ＋ＢＲ＋ＢＬＬ＋Ｄｚ　（８）　式中：Ｂ　。为中继器水中重力；Ｂ　为ＲＯＶ水中重力；　曰　为单位长度脐带缆水中重力；Ｌ为绞车外脐带缆　长度；Ｄ　为水动力ｚ向力。　绞车外脐带缆　分为水中部分、水外部分，其中　水中部分长度远远大于水中部分，式中￡长度主要取　水中部分，水外部分忽略；Ｚ向水动力Ｄ　相对于　ＲＯＶ系统水中重力较小，可忽略。　ＲＯＶ系统置于水外时绞车提升力　Ｆｚ＝　ｃＧ＋　Ｒ＋　Ｌ　（９）　式中：　。为中继器空气中重力；Ｍ　为ＲＯＶ空气中　重力；Ｍ　为悬垂脐带缆空气中重力。　式中Ｍ　为绞车外脐带缆水外重力，由于长度较　短，可以忽略。　深海ＲＯＶ系统空气中的重力小于脐带缆完全释　放后ＲＯＶ系统及脐带缆水中的重力，因此作业过程　中，绞车最大提升力发生在脐带缆完全释放状态，因　此脐带缆绞车设计中，应以此状态为极限状态进行　设计。　（２）绞车驱动力矩　・８６・　机床与液压　第４５卷　绞车驱动力矩分成三部分：克服卷筒本身惯性力　矩；克服ＲＯＶ系统起升过程中的重量力矩；排缆器　驱动力矩。起升开始状态，此时系统本身惯性、ＲＯＶ　系统提升力、排缆器启动力矩均处于最大状态，因此　此时绞车驱动力矩最大。　＝ＴＲ＋　１＋　７１Ｒ＝　ＲＪ　＝　式中：ｍ为水下机器人水中质量；Ｓ为脐带缆释放长　度；∞为单位长度脐带缆水中质量；ｇ为重力加速　度；０为脐带缆同水平线夹角；Ｐ为海水密度；Ｋ为　流体阻力系数；Ｄ为脐带缆直径（ｍ）；Ｙ为水深；ｄ　为最大深度；静水面处潮流速度１．２　ｍ／ｓ；静水面处　风海流速度０．２３５　ｒｎ／ｓ。　３．２母船倾斜角度　（１０）　（１１）　（１２）　母船倾斜角度主要同两个因素有关，一个是海浪　１　Ｊ　Ｔｓ２　Ｔｓｌ＝＿（１３）　式中：　为液压马达转矩（绞车驱动力矩）；ＴＲ为　ＲＯＶ系统所引起的转矩；Ｆ　为ＲＯＶ系统绞车提升　力；Ｒ　为卷筒直径；７１ｓ。为排缆器所引起的转矩；　：　为排缆器双向丝杆转矩；ｉ为卷筒及排缆器传动比；　为卷筒自身引起的转矩；．，　为卷筒转动惯量；　为　绞车匀速提升速度。　（３）绞车驱动功率　ＲＯＶ系统工作工程可分为两个阶段：（１）提升　阶段，收放系统拖动脐带缆及ＲＯＶ系统回收绞车马　达工作在马达状态；（２）释放阶段，脐带缆及ＲＯＶ　系统拖动绞车运动，绞车液压马达工作在非马达状　态。因此绞车驱动功率均指脐带缆在提升工况下的　功率。　绞车匀速收缆时的功率为：　尸：　１　０００Ｒ　（１４）式中：Ｐ为名义传动功率；Ｔ为液压马达转矩（绞车　驱动力矩）；　为ＲＯＶ系统匀速收放缆时速度；Ｒ为　卷筒转动半径。　３抗倾覆稳定性分析　水下机器人收放系统工作过程中，工作载荷较　大，整体尺寸较高，有必要对其进行抗倾覆稳定性分　析。造成倾覆的因素多种多样，系统整个工作过程　中，影响抗倾覆稳定性的因素主要有脐带缆拉力、母　船倾斜角度、强风载荷、收放系统自身重力４种。　３，１脐带缆拉力　脐带缆拉力包括脐带缆及水下机器人的水中重　力、流体阻力、惯性力以及冲击载荷４种。通过对脐　带缆最大拉力的预测，可知入水前即Ａ架摆出阶段，　脐带缆拉力为ＲＯＶ重力，入水后脐带缆承受载荷随　着脐带缆释放长度的增加，逐渐增大，随后脐带缆拉　力可由公式（１５）计算得出。　Ｆｌ。ａｄ：（，ｎＲｏｖ＋Ｓ‘鲫脐带缆水）‘ｇ‘ｓｉｎ０＋　．　÷　叫　㈦　＋　…０　高度，浪高越大，母船后甲板倾斜角度越大；另一个　是母船大小，母船越长，越宽，后甲板倾斜角度越　小。假设系统需具备在５级海况的条件下工作的能　力。５级海况的海面信息可通过普氏海况等级表进行　查阅得到，具体信息如表１所示。　表１　５级海况海面状况　浪级海面状况名称浪高范围／ｍ　海面征状　表２中列出了部分海洋调查船的相关信息。　表２中国调查队部分成员信息　根据表２，取尺寸最小的调查船“意兴号”进行　倾斜角度的计算，为了方便计算将长宽尺寸取整，长　度为４２　ｍ，宽度为８　ｍ。倾角计算过程中假设４　ｍ海　浪浪峰分别作用于母船船体正前方及正侧面，称其作　用于纵向和横向，图９为纵向受浪示意图，图１Ｏ为　横向受浪示意图。　寓　诖　碟　图９纵向受浪示意图　茸　叶　檀　图１０横向受浪示意图　第３期　俞恩科等：海缆巡检机器人脐带缆收放系统设计与研究　・８７・　由图９及图１Ｏ可分别求出横向最大倾角及纵向　最大倾角值，计算过程及结果见表３。　表３母船最大倾角　３．３　强风载荷　假设收放系统需满足６级强风（Ｓｔｒｏｎｇ　ｂｒｅｅｚｅ）　下正常使用的要求。６级强风具体物理参数，通过普　氏风力等级表可得到，具体参数如表４所示。　表４　６级强风物理参数　风级　风的名称　＝＝＝＝＿　风压Ｗｏ＝　／１６／　Ｐａ　６级　强仄ｌ　３９—４９　１０．８—１３．８　７１．４４２～１１６．６２　根据表４中参数易知６级强风最大风压为１１６．６２　Ｐａ。在进行强风载荷的计算过程中，把风载分成两　种形式，一种为“纵向”风载即同船体长度方向在　同一平面的风载；一种为横向“风载”即同船体宽　度方向在同一平面内的风载。首先假设风载始终垂直　于收放系统的有效截面进行加载。受力形式如图１　１、　１２所示。　图１１纵向风载示意图　风压ｗ．＝ｎ６．６２　Ｐａ　图１２横向风载示意图　Ａ架截面、Ａ架基架截面、绞车部分截面最大风　载计算过程及结果如表５所示，作用点分别为各部分　形心。　表５不同截面最大风载计算结果　３．４系统各部分重力　通过三维造型软件可对系统进行自重及重心的测　量。水下机器人收放系统Ａ架部分、基架及液压缸　部分、卷筒部分及排缆部分的质量及其重心位置，见　表６。　表６收放系统各部分质量及重心位置　Ａ架及滑轮部分　基架部分　卷筒及排缆部分　示　意　图　质量：　质量：　质量：　重　７４０．２　ｋｇ　２７５．８　ｋｇ　４８５．２　ｋｇ　心　重心：　重心：　重心：　位Ｘ＝０．Ｏ０　ｍｍ　＝０．００　ｍｍ　＝一２２．７３　ｍｍ　置ｙ＝３　３１８．８２　ｍｍ　ｙ＝７９５．Ｏ０　ｍｍ　ｙ：１　０４７．８５　ｍｍ　Ｚ＝一８１０．３７　ｍｍ　Ｚ＝１　９７６．７１　ｍｍ　Ｚ＝４　３２０．９７　ｍｍ　系统零点坐标位于基架最前端中心处，沿基架宽　度方向（横向）为　轴、沿基架长度方向（纵向）　为ｚ轴、垂直于基架方向为Ｙ轴方向。根据图表６中　给出的信息，可得到各部分的重力及其重心位置。Ａ　架摆出过程中，Ａ架部分重力随摆角变化，在横向及　纵向分析中有作为倾覆载荷及抗倾覆载荷两种可能　性；基架重力、绞车及排缆部分重力在分析过程中均　为抗倾覆载荷，为卷筒剩余脐带缆重力及绞车自身重　力之和，随着脐带缆释放长度ｓ的增大，值逐渐减　小，具体大小见公式（１６）；除了以上自重外，还有　产生倾覆力矩的脐带缆拉力，其大小同缆绳释放长度　．ｓ有关；６级强风载较小，因此整个稳定性分析过程　中不再对其进行加载。通过以上分析，可得到影响抗　倾覆稳定性的主要载荷的大小及位置。具体载荷大小　及位置见表７。　Ｇｗ　ｈ＝［４　８５２＋　带缆空（Ｌ￣）ａ－Ｓ）］ｇ　（１６）　式中：　带缆空为单位长度脐带缆空气中质量；１．４　ｋｇ／ｍ；Ｓ为脐带缆释放长度，ｍ；Ｌ脐带缆为脐带缆存储　量３　０００　ｍ。　表７载荷大小及作用点位置　—Ｚ平面内，　作用点距离基架任　ＧＡ　７　２６１．８作用点距铰接　一纵向边的距离为　点１．３　ｍ　１．１　ｍ　作用点距离基架任　Ｘ—Ｚ平面内，　一纵向边的距离为　Ｇ‰２７　０２８．４作用点距　轴　１．１　ｍ；作用点距离　２　ｍ　—ｚ平面距离为　０．８　ｍ　・８８・　续表７　机床与液压　第４５卷　［５］彭利坤，陈佳，曾晓华等．基于数字液压的主动式波浪补　偿系统设计与分析［Ｊ］．液压气动与密封，２０１３，３３（８）：　３０－３３．　ＰＥＮＧ　Ｌｉｋｕｎ，ＣＨＥＮ　Ｊｉａ，ＣＥＮＧ　Ｘｉａｏｈｕａ．Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　Ａｎａ１．　ｙｓｉｓ　ｏｆ　Ａｃｔｉｖｅ　Ｗａｖｅ　Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｄｉｇｉｔｌ　ａＨｙｄｒａｕｌｉｃ［Ｊ］．Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓ　Ｐｎｅｕｍａｔｉｃｓ＆Ｓｅａｌｓ，２０１３，３３　（８）：３０—３３．　［６］连琏，王道炎，王玉娟等．喷冲式滩海埋缆系统的设计　［Ｊ］．上海交通大学学报，２００１，３５（４）：５３７－５４０．　ＬＩＡＮ　Ｌｉａｎ，ＷＡＮＧ　Ｄａｏｙａｎ，ＷＡＮＧ　Ｙｕｊｕａｎ．Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ａ　４结束语　通过对可移动式ＲＯＶ脐带缆收放系统的阐述，　针对现有考察船Ａ架及绞车系统存在的不足，给出　了可移动式ＲＯＶ脐带缆收放系统的工作原理、结构　及功能、系统工作过程。通过对系统主要参数的确　定，并提出了设计为此类收放系统各部分主要参数及　应注意的问题。望能够为国内设计此类船用收放系统　提供参考。　Ｓｈａｌｌｏｗ　Ｗａｔｅｒ　Ｃａｂｌｅ　Ｂｕｒｙｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｓｈａｎｇ—　ｈａｉ　Ｊｉａｏｔｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２００１，３５（４）：５３７—５４０．　［７］ＰＥＡＲＬＭＡＮ　Ｓｔｅｐｈｅｎ　Ｍ，ＧＯＲＤＯＮ　Ｄａｖｉｄ　Ｒ，ＰＥＲＬＭＡＮ　Ｍｉｃｈａｅｌ　Ｄ．Ｗｉｎｃｈ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ—ｐａｓｔ　Ｐｒｅｓｅｎｔ　ａｎｄ　Ｆｕｔｕｒｅ，Ａ　Ｓｕｍｍａｒｙ　ｏｆ　Ｗｉｎｃｈ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ　ａｎｄ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ　　ｌＭ　１．Ｉｎｔｅｒ　Ｏｃｅａｎ　ｓｙｓｔｅｍ，ｉｎｃ，２００８．　［８］ＡＤＡＭＳＯＮ　Ｊａｍｅｓ　Ｅ．Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　Ｈｅａｖｅ　Ｍｏｔｉｏｎ　Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　Ｃａｂｌｅ—Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ　Ｓｙｓｔｅｍ［Ｍ］．Ｏｃｅａｎ　Ｗｏｒｋｓ　Ｉｔｅｒｎａｔｉｏｎ—　ａｌ，Ｉｎｃ．　参考文献：　［１］ＨＯＥＲＮＥＲ　ｓ．Ｆｌｕｉｄ　Ｄｙｎａｍｉｃ　Ｄｒａｇ［Ｍ］．Ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ　ｂｙ　Ａｕ—　ｔｈｏｒ，Ｂｒｉｃｋ　Ｔｏｗｎ，Ｎｅｗ　Ｊｅｒｓｙ，１９６５．　［９］ＤＲＩＳＣＯＬＬ　Ｆ　Ｒ，ＮＡＨＯＮ　Ｍ，ＬＵＥＣＫ　Ｒ　Ｇ．Ａ　Ｃｏｍｐａｒｉｓｉｏｎ　ｏｆ　Ｓｈｉｐ・－ｍｏｕｎｔｅｄ　ａｎｄ　Ｃａｇｏ—ｍｏｕｎｔｅｄ　Ｐａｓｓｖｅ　Ｈｅａｖｅ　Ｃｏｍｐｅｎ—　ｓａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｆ　Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｏｆｆｓｈｏｒｅ　Ｍｅｃｈａｎｉｃ　ａｎｄ　Ａｃｅｔｉｃ　［２］刘相春．Ａ形架式潜水器收放系统设计研究［Ｊ］．船舶，　２００７（５）：５２—５７．　ＬＩＵ　Ｘｉａｎｇｃｈｕｎ．Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ａ—ｆｒａｍｅ　Ｓｕｂｍｅｒｓｉｂｌｅ　Ｌａｕｎｃｈ＆　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０００，１２２（３）：２１４—２２１．　［１０］ＢＡＳＨ　Ｊｏｈｎ　Ｆ．Ｈａｎｄｂｏｏｋ　ｏｆ　Ｏｃｅａｎｏｇｒａｐｈｉｃ　Ｗｉｎｃｈ［Ｍ］．　Ｗｉｒｅ　ａｎｄ　Ｃａｂｌｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔｈｉｒｄ　Ｅｄｉｔｉｏｎ，２００１．　Ｒｅｃｏｖｅｒｙ　Ｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．Ｓｈｉｐ＆Ｂｏａｔ，２００７（５）：５２—５７．　［１１］曹阳．深水系泊缆绳冲击载荷实验研究［Ｄ］．天津：天津　大学，２００９．　［３］彭曼．Ａ支架系统结构设计研究［Ｄ］．哈尔滨：哈尔滨工　程大学，２０１２．　［１２］卢青针．水下生产系统脐带缆的结构设计与验证［Ｄ］．　大连：大连理工大学，２０１３．　［４］ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｐｏｍｍｅｃ．ｃｏｍ／ａｒｔｉｃｌｅ／ＶＦ３０５０Ｌ／ＣＯＵＧＡＲ＇　ＸＴ％２０ＣＯＭＰＡＣＴ％２０ＲＯＶ％２０Ｉ．ＡＲＳ．ｈｔｍｌ　（上接第８ｌ页）　构与压力机的联锁运行，实现了送料的精确定位。该　装置的成功开发，提高了传统压力机的自动化程度和　生产效益，避免了工伤事故，降低了劳动成本，对中　小企业的技改产生积极的指导意义。　Ｍａｃｈｉｎｅ　Ｔｏｏｌ，２００３（１）：６９—７１．　［３］袁贵栋，李翠英．普通冲床的自动数控送料系统设计　［Ｊ］．机床与液压，２０１４，４２（４）：６－８．　ＹＵＡＮ　Ｇｕｉｄｏｎｇ．ＬＩ　Ｃｕｉｙｉｎｇ．Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｆｌｅｅｄ—　ｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　Ｏｒｄｉｎａｒｙ　Ｐｕｎｃｈ［Ｊ］．Ｍａｃｈｉｎｅ　Ｔｏｏｌ＆Ｈｙ—　ｄｒａｕｌｉｃｓ，２０１４，４２（４）：６－８．　参考文献：　［１］腾红华，张胜全．自动冲床进料机构的机电一体化技术　研究［Ｊ］．武汉工业学院学报，２００３，２２（２）：２４—２６．　ＴＥＮＧ　Ｈｏｎｇｈｕａ，ＺＨＡＮＧ　Ｓｈｅｎｇｑｕａｎ．Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　Ｄｅｓｉｇｎ　［４］李建国．基于ＰＬＣ的气动机械手的改装设计［Ｊ］．液压与　气动，２０１１（８）：２１－２３．　ＬＩ　Ｊｉａｎｇｕｏ．Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｄ　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｐｎｅｕｍａｔｉｃ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ａｒｍ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＰＬＣ［Ｊ］．Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓ＆Ｐｎｅｕｍａｔｉｃｓ，　２０１１（８）：２１—２３．　ｏｆ　Ｆｅｅｄｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　Ｐｕｎｃｈ『Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｗｕｈａｎ　Ｐｏｌｙ—　ｔｅｃｈｎｉｃ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２００３，２２（２）：２４—２６．　［５］张亚锋．放卷气动张力控制系统的设计与实现［Ｊ］．机床　与液压，２０１５，４３（２）：１１０－１１２．　ＺＨＡＮＧ　Ｙａｆｅｎｇ．Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　Ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｐｎｅｕｍａｔｉｃ　Ｔｅｎ—　［２］谈筱瑜．数控冲床加工工艺的改进［Ｊ］．制造技术与机　床，２００３（１）：６９－７１．　ＴＡＮ　Ｘｉａｏｙｕ．Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ　ｉｎ　Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｗｉｔｈ　ｓｉｏｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　Ｕｎｒｅｅｌｉｎｇ『Ｊ］．Ｍａｃｈｉｎｅ　Ｔｏｏｌ＆Ｈｙ—　ＣＮＣ　Ｐｕｎｃｈｉｎｇ　Ｍａｃｈｉｎｅ［Ｊ］．Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆　ｄｒａｕｌｉｃｓ，２０１５，４３（２）：１１０－ｌ１２．