一种高性能系泊缆锚制作平台及制备方法与流程

本发明涉及一种高性能系泊缆锚制作平台及制备方法，属于海工用品编织。

背景技术：

1、在海洋工程领域，海上石油平台及各类采集作业平台需借助多根系泊缆锚实现长期系泊定位，以抵御大风、大浪等恶劣海况的持续高强度冲击。系泊缆锚的两端通常制有用于连接与受力的环扣结构，目前多数厂家在制备此类缆绳环扣时，主要依赖人工手工插接工艺，其操作方式是将缆绳端部的绳股逐股拆解后，由多名操作人员协同配合，手工穿插编织成环形扣结。

2、然而，此种人工手工插接制备方式在实际生产中暴露出效率与质量方面的突出局限。一方面，环扣的穿插编织工序完全依赖手工作业，操作过程需多人在同一工位密切配合方可完成，劳动强度大且耗费大量工时，单件产品的制备效率低下，难以适应海洋工程对系泊缆锚的规模化需求。另一方面，人工插接的质量高度依赖于操作人员的经验与手法，缆绳股间的穿插张力、编织角度及股间致密程度难以实现精确一致的工艺控制，制备出的环扣极易出现局部松散、股间受力不均或表面不平整等缺陷，直接导致产品拉伸强度与疲劳寿命无法满足海上系泊高载荷、长期服役的可靠性要求，外观质量也难以达到工程验收标准，严重制约了产品的整体质量。

3、因此，当前亟需寻找一种能够实现系泊缆锚环扣高效、高质量成型的制备方案，该方案需从成型机理上替代纯人工穿插作业，通过对缆绳股间编织参数的有效控制，保证环扣结构具备均匀一致的股间致密性与稳定的力学承载能力，从而在显著降低人力依赖与作业工时的同时，确保产品满足海洋系泊严苛环境下的强度与质量要求。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，第一方面，本发明提供了一种高性能系泊缆锚制作平台，包括：轨道桥架；行程调节座，安装于所述轨道桥架上，所述行程调节座的数量为两个，且两个所述行程调节座之间的间距可调节；运动放纱装置，安装于所述轨道桥架上，且位于两个所述行程调节座之间，用于携带多股纱线在两个所述行程调节座之间做往复运动以形成环形织物；胶带缠绕装置，安装于所述轨道桥架上，且位于两个所述行程调节座之间，用于对所述环形织物进行缠绕包裹；拉紧机构，安装于所述行程调节座上，用于拉紧所述环形织物；编织机组件，用于对缠绕后的所述环形织物进行外层包覆编织。

2、在一些实施例中，所述运动放纱装置包括运动放纱箱体、运动小车、运动放纱挡轮架、运动放纱过渡轮架、运动放纱纱线档杆、放纱机构、运动放纱箱体盖板、旋转机构和运动放纱防脱纱杆；所述运动小车包括运动小车旋转马达、运动小车旋转马达齿轮、运动小车行走轴、运动小车行走轴动力轮、运动小车动力带、运动小车行走轮、运动小车行走马达、运动小车车架和运动小车防护罩；所述运动小车旋转马达齿轮固定于所述运动小车旋转马达上，所述运动小车旋转马达安装于所述运动小车车架上并使所述运动小车旋转马达齿轮位于所述运动小车车架底部；所述运动小车行走马达固定于所述运动小车车架上，所述运动小车行走轴安装于所述运动小车车架前后两侧，所述运动小车行走轴上和所述运动小车行走马达上分别安装有所述运动小车行走轴动力轮，两个所述运动小车行走轴动力轮通过所述运动小车动力带连接，多个所述运动小车行走轮固定于所述运动小车行走轴两侧。

3、在一些实施例中，所述放纱机构包括放纱机构放线马达、放纱机构放线马达齿轮、放纱机构双联齿轮、放纱机构主轴齿轮、放纱机构主轴、放纱机构中心拉杆、放纱机构轴承座、放纱机构限位锥套、放纱机构涨紧套、放纱机构弹簧圈、放纱机构弹簧挡套、放纱机构弹簧、放纱机构推拉锥套、放纱机构护套、放纱机构轴承套和放纱机构气缸；所述放纱机构放线马达齿轮与所述放纱机构双联齿轮安装于所述运动放纱箱体上且相互啮合，所述放纱机构主轴安装于所述放纱机构轴承座上，所述放纱机构主轴齿轮安装于所述放纱机构主轴右侧且与所述放纱机构双联齿轮相啮合；所述放纱机构限位锥套、所述放纱机构弹簧挡套、所述放纱机构弹簧、所述放纱机构推拉锥套和所述放纱机构护套依次安装于所述放纱机构主轴右侧，所述放纱机构涨紧套安装于所述放纱机构限位锥套和所述放纱机构推拉锥套上，且开口式的所述放纱机构涨紧套通过多个所述放纱机构弹簧圈固定；所述放纱机构中心拉杆安装于所述放纱机构主轴中心，一端固定于所述放纱机构推拉锥套上，另一端固定于所述放纱机构轴承套上；所述放纱机构气缸固定于所述运动放纱箱体上并与所述放纱机构轴承套连接；纤维纱线安装于所述放纱机构涨紧套上时，所述放纱机构气缸做推拉运动，当所述放纱机构推拉锥套收缩时，所述放纱机构涨紧套收缩便于安装所述纤维纱线，当所述放纱机构推拉锥套膨胀时，所述放纱机构涨紧套膨胀固定住所述纤维纱线，使所述纤维纱线随所述放纱机构主轴一起运动。

4、在一些实施例中，所述旋转机构包括旋转机构中心轴、旋转机构盖板、旋转机构大齿圈、旋转机构旋转套、旋转机构轴承、旋转机构轴承隔套和旋转机构挡板；所述旋转机构轴承、所述旋转机构轴承隔套和所述旋转机构挡板依次安装于所述旋转机构旋转套中心，所述旋转机构中心轴安装于所述旋转机构轴承中心，所述旋转机构盖板固定于所述运动放纱箱体上并安装固定于所述旋转机构旋转套端面，所述旋转机构大齿圈固定于所述旋转机构旋转套上，所述旋转机构挡板固定于所述旋转机构中心轴端面；所述旋转机构安装于所述运动小车车架上，所述旋转机构大齿圈与所述运动小车旋转马达齿轮相啮合。

5、在一些实施例中，所述行程调节座包括行程调节座机架和行程调节座支架板；所述行程调节座机架包括行程调节座机架座、行程调节座滚轮和行程调节座销轴，所述行程调节座滚轮安装于所述行程调节座机架座两侧，所述行程调节座销轴安装于所述行程调节座机架座上侧，用于对准所述轨道桥架轨道侧面上的孔；所述行程调节座支架板包括行程调节座固定板、行程调节座立柱和行程调节座工字环，所述行程调节座立柱固定于所述行程调节座固定板上，所述行程调节座工字环固定于所述行程调节座立柱上。

6、在一些实施例中，所述胶带缠绕装置包括胶带缠绕放线固定架、胶带缠绕缠绕线团、胶带缠绕胶带团、胶带缠绕线轮、胶带缠绕胶带滚筒和胶带缠绕刹车器；所述胶带缠绕缠绕线团和所述胶带缠绕胶带团分别固定于所述胶带缠绕放线固定架两侧，所述胶带缠绕线轮安装于所述胶带缠绕缠绕线团的出线处，所述胶带缠绕胶带滚筒安装于所述胶带缠绕胶带团的出线处，每个所述胶带缠绕缠绕线团和所述胶带缠绕胶带团均安装有所述胶带缠绕刹车器。

7、在一些实施例中，所述拉紧机构包括拉紧机构拉紧座和拉紧机构缠绕马达组件；所述拉紧机构拉紧座包括拉紧机构丝杆底板、拉紧机构拉紧马达、拉紧机构线轨滑块和拉紧机构丝杆，并组装成丝杆模组；所述拉紧机构缠绕马达组件包括拉紧机构缠绕马达、拉紧机构缠绕马达架和拉紧机构工字环固定架，所述拉紧机构缠绕马达固定于所述拉紧机构缠绕马达架上，所述拉紧机构工字环固定架安装于所述拉紧机构缠绕马达上，所述行程调节座工字环固定于所述拉紧机构工字环固定架上；所述拉紧机构缠绕马达组件安装于所述拉紧机构拉紧座上。

8、在一些实施例中，所述编织机组件包括多组编织机、编织机支撑架、多个编织机携纱锭、编织机牵引机和编织机牵引绳；多个所述编织机携纱锭安装于多组所述编织机上，所述编织机支撑架设置于多组所述编织机内，用于支撑缠绕后的所述环形织物；所述编织机牵引绳一端固定于所述环形织物上的所述行程调节座工字环，另一端固定于所述编织机牵引机的滚筒上。

9、在一些实施例中，所述运动放纱装置的所述放纱机构上的多股纱线依次经过所述运动放纱防脱纱杆、所述运动放纱挡轮架、所述运动放纱过渡轮架，最后从所述运动放纱纱线档杆拉出缠绕在一侧所述行程调节座的所述行程调节座支架板上；所述运动小车带动所述运动放纱箱体围绕所述行程调节座工字环做往复绕丝运动，运动到一端时所述运动小车旋转马达驱动所述旋转机构大齿圈旋转，使所述运动放纱箱体带动所述放纱机构一起旋转，将纱线绕入所述行程调节座工字环槽口内，往复循环形成多股丝组成的所述环形织物。

10、第二方面，本发明提供一种高性能系泊缆锚的制备方法，使用高性能系泊缆锚制作平台，包括：将多股纱线安装在运动小车上，恒张力拉出；所述运动小车携带多股纱线做往复回形运动，将纱线绕制在预先安装的工字环槽口里，形成环形织物；将绕制好的所述环形织物拉紧，进行多层胶带缠绕，制作成两端带有所述工字环的柔性圆柱型缆锚；将所述柔性圆柱型缆锚进行多层外表面密实网纹编织；将编织好的所述柔性圆柱型缆锚上的所述工字环槽口用护板对裸露的纤维进行固定保护，最后得到两端带有锚环的系泊缆锚成品。

11、本发明的优点和效果：

12、本发明针对现有系泊缆锚环扣制备依赖人工手工插接，劳动强度大、单件产品制备效率低下，且人工穿插张力与编织角度难以精确控制导致环扣局部松散、股间受力不均、拉伸强度与疲劳寿命不达标的技术缺陷，通过运动放纱装置恒张力往复绕丝成型、胶带缠绕装置多层缠绕包裹、拉紧机构张紧定型、编织机组件外层密实网纹编织的系统化结构创新，构建了从纱线到缆锚成品的一次性自动化制作平台，以机械化恒张力绕制与多层工序集成替代纯人工穿插作业，在显著降低人力依赖与作业工时的同时，通过均匀一致的纱线张力与股间致密性控制，保障了系泊缆锚的力学承载能力与外观质量满足海洋系泊严苛环境的要求。具体还体现在：

13、1、运动放纱装置恒张力往复绕丝，从成型机理上替代人工穿插保障环扣结构均匀致密：放纱机构采用气动涨紧套结构，放纱机构气缸推拉带动推拉锥套与涨紧套配合，实现纱线筒的快速装夹与膨胀固定，纱线随放纱机构主轴同步运动，放纱马达通过齿轮传动控制放纱量，确保每股纱线以恒张力均匀放出。运动小车携带运动放纱箱体在两个行程调节座之间做往复运动，配合运动小车旋转马达驱动旋转机构大齿圈在行程末端换向，将纱线精准绕入行程调节座工字环槽口内，往复循环形成多股丝组成的环形织物。这一恒张力绕丝机制从根本上替代了人工逐股穿插作业，确保了每股纱线张力均匀一致，从成型机理上消除了手工插接导致的局部松散与股间受力不均缺陷。

14、2、胶带缠绕、拉紧与编织多工序自动化集成，实现从环扣到缆锚的一体化连续制作：绕制完成的环形织物经拉紧机构拉紧定型后，由胶带缠绕装置对环形织物进行多层胶带缠绕包裹，缠绕线团与胶带团均配置刹车器确保缠绕张力可控，形成两端带有工字环的柔性圆柱型缆锚；随后编织机组件的多组编织机携纱锭对柔性圆柱型缆锚进行外层密实网纹编织。上述工序在同一平台上串联衔接、自动流转，彻底改变了传统手工插接后需另行缠绕加固与表面处理的分散作业模式，实现了从纱线到缆锚成品的一体化连续制作。

15、3、行程调节座间距可调与双工字环定位，灵活适配不同规格缆锚的产品需求：两个行程调节座之间的间距可调节，可根据不同长度规格的系泊缆锚调整环形织物的绕制长度；工字环固定于行程调节座立柱上作为绕丝成型的内模与最终产品的锚环，绕丝、拉紧、缠绕及编织工序均围绕工字环展开。这一标准化接口设计使得平台可灵活适配不同吨位与尺寸规格系泊缆锚的生产需求，产品规格切换便捷。

16、4、全流程机械化作业替代多人协同手工操作，显著提升生产效率与产品质量一致性：从纱线恒张力放出、往复绕丝形成环形织物、拉紧与胶带缠绕定型，到外层密实网纹编织，全流程由轨道桥架上各机构协同自动完成，彻底改变了传统工艺依赖多名操作人员协同手工插编的作业模式，单件产品制备耗时大幅缩短，人力成本显著降低。同时，机械化的张力与绕制参数控制消除了人工操作引入的个体差异，产品股间致密性、拉伸强度与外观质量批量一致性好，满足海洋工程系泊缆锚规模化生产与严苛服役条件的双重需求。