一种海上作业直升机快速系留装置的液压系统及控制方法

1.本发明涉及海上作业直升机的安全快速回收及放飞技术领域，尤其涉及一种海上作业直升机快速系留装置的液压系统及控制方法。


背景技术：

2.海上作业直升机常在恶劣海况下执行作业任务，特别是当其在船舶甲板上降落时需要快速回收和放飞系统辅助。由于着舰平台相对较小，舰面环境复杂，并且受海风、浪涌、舰面气场紊流等影响，给海上作业直升机在船上的捕获、系留、牵引出入库过程中的校直和放飞带来了较多的困难，需要快速回收和放飞系统特别是快速系留装置具有非常优异的性能，快速系留装置的液压系统及控制方法是高质量完成前述作业的根本保障之一。
3.在恶劣海况下，受颠簸周期的影响，海上作业直升机在船上降落后允许的捕获、系留时间非常短，要求快速系留装置机械爪的捕获动作要足够快，所以需要液压系统提供大流量；而在捕获直升机后校直和牵引入库时，所需的校直力又比较大；同时由于快速系留装置需要在直升机机腹下完成作业，占用空间受到校多的限制，不能安装大功率的液压系统；此外，捕获直升机后还需要快速系留装置将其牢固的系留在甲板上，以防止出现侧滑、倾翻的事故；在牵引校直过程中还常出现直升机所受的外力大于快速系留装置的校直力的情况，这就要求系统具有承受较大被动力的能力，以防止机械爪被反方向推动产生不可预料的后果；在断电等情况下，需要液压系统能够利用贮存的能量或使用备用动力源完成基本的动作，来保障直升机仍然可以回收与放飞；并且，断电后的手动操作要考虑到简便性和易接近。
4.综合上述苛刻要求，本发明提供了一种海上作业直升机快速系留装置的液压系统及控制方法，可以满足海上作业直升机回收和放飞时快速系留装置所需要的全部作业功能。


技术实现要素：

5.本发明提供一种海上作业直升机快速系留装置的液压系统及控制方法，以满足前述海上作业直升机在船上的快速回收和放飞的特殊需要，最大限度地保障海上作业直升机在回收与放飞中的作业安全。
6.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种海上作业直升机快速系留装置的液压系统，包括油箱、液压泵、电动机、第一单向阀、第二单向阀、第一压力传感器、第二压力传感器、第一过滤器、第二过滤器、第一溢流阀、第二溢流阀、二位四通电磁换向阀组、三位四通y型液动换向阀、叠加式双单向节流阀、叠加式内控液压锁、外控大流量液压锁、第一安全阀、第二安全阀、插装阀、蓄能器、气动液压泵、粗细并联单出杆液压缸、机械爪解锁缸、中位锁解锁缸和紧急锁解锁缸；所述粗细并联单出杆液压缸包括粗液压缸和细液压缸；在所述液压系统的油路中，与插装阀a口相连的油路称为负载油路；与插装阀b口
相连的油路称为蓄能油路；所述液压泵通过第一单向阀、第一过滤器连接于负载油路；第一压力传感器连接于第一单向阀、第一过滤器之间的油路上；所述气动液压泵通过第二单向阀、第二过滤器连接于蓄能油路；第二压力传感器连接于第二过滤器的出口油路上；第一溢流阀和第二溢流阀分别连接于负载油路和蓄能油路，用于限制油路压力不超过最高压力设定值，以保护油路的安全；所述粗液压缸通过叠加式内控液压锁、叠加式双单向节流阀、第三电磁换向阀和第四电磁换向阀连接于负载油路；粗液压缸的a、b口分别通过叠加式双单向节流阀、叠加式内控液压锁的a侧、b侧油路与第三电磁换向阀和第四电磁换向阀的a口相连；第三电磁换向阀和第四电磁换向阀的p、t口分别与负载油路、油箱相连；粗液压缸的a、b口分别通过外控大流量液压锁的a侧、b侧油路连油箱，粗液压缸的a、b口又通过第一安全阀、第二安全阀连油箱；外控大流量液压锁的a侧、b侧控制油路统一连接第八电磁换向阀的a口，第八电磁换向阀的p、t口分别与蓄能油路、油箱相连；所述细液压缸通过三位四通y型液动换向阀、第一电磁换向阀和第二电磁换向阀连接于负载油路；细液压缸的a、b口与三位四通y型液动换向阀的a、b口分别相连；第一电磁换向阀和第二电磁换向阀的a口分别与三位四通y型液动换向阀的左、右液控油路相连；三位四通y型液动换向阀、第一电磁换向阀和第二电磁换向阀的p、t口分别与负载油路、油箱相连；所述机械爪解锁缸的a口与第五电磁换向阀的a口相连；第五电磁换向阀的p、t口分别与负载油路、油箱相连；所述中位锁解锁缸、紧急锁解锁缸的a口与第六电磁换向阀、第九电磁换向阀的a口相连；第六电磁换向阀、第九电磁换向阀的p、t口分别与蓄能油路、油箱相连；所述插装阀a口、b口分别与负载油路和蓄能油路相连；插装阀控制油路连接第七电磁换向阀的b口，第七电磁换向阀的p、t口分别与蓄能油路、油箱相连。
7.本发明技术方案的进一步改进在于：所述蓄能油路的压力在最小阈值压力与最大阈值压力之间；当第二压力传感器所测到的蓄能油路的压力小于蓄能器的最小阈值压力时，液压泵启动工作为蓄能器充油；当所测到的蓄能油路的压力大于或等于蓄能器的最大阈值压力时，液压泵即停止工作。
8.本发明技术方案的进一步改进在于：所述的第六电磁换向阀、第七电磁换向阀、第八电磁换向阀和第九电磁换向阀的p、t口分别与蓄能油路、油箱相连，保证蓄能器、中位锁解锁缸、紧急锁解锁缸以及外控大流量液压锁不受负载油路压力影响。
9.本发明技术方案的进一步改进在于：用于控制快速系留装置基本动作的二位四通电磁换向阀组包括型号相同的第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第三电磁换向阀、第四电磁换向阀、第五电磁换向阀、第六电磁换向阀、第七电磁换向阀、第八电磁换向阀和第九电磁换向阀，所述二位四通电磁换向阀组采用集成设计的方式并排连接在同一控制阀阀块上，9个电磁换向阀的手动按钮并排露出于快速系留装置后侧的侧壁上，方便工作人员在停电等紧急状态下应急手动操作电磁换向阀按钮完成对直升机的捕获、释放的基本动作；所述电磁换向阀按钮包括控制第一电磁换向阀的第一按钮、控制第二电磁换向阀的第二按
钮、控制第三电磁换向阀的第三按钮、控制第四电磁换向阀的第四按钮、控制第五电磁换向阀的第五按钮、控制第六电磁换向阀的第六按钮、控制第七电磁换向阀的第七按钮、第八电磁换向阀的第八按钮和控制第九电磁换向阀的第九按钮。
10.一种海上作业直升机快速系留装置的液压系统的控制方法，包括对快速系留装置常规动作控制方法、安全保护控制方法和应急动作控制方法；所述对快速系留装置的常规动作控制方法包括、快速捕获直升机探杆的控制方法、牵引出入库过程中横向校直直升机的控制方法；牵引出库过程中的中位校直直升机的控制方法、快速释放直升机探杆的控制方法、横向液压锁止直升机探杆的控制方法和横向机械锁止直升机探杆的控制方法；b1快速捕获直升机探杆的控制方法，包括以下步骤：b1.1第五电磁换向阀通电，机械爪解锁缸缩回，通过连杆机构驱动机械爪锁止卡销向下退去，机械爪的上手爪在弹力作用下打开；b1.2第六电磁换向阀通电，中位锁解锁缸伸出，通过连杆机构驱动中位锁锁销缩回；b1.3第九电磁换向阀通电，紧急锁解锁缸伸出，通过连杆机构驱动所有紧急锁锁销缩回；b1.4第八电磁换向阀通电，外控大流量液压锁打开，粗液压缸两腔和油箱相通，使粗液压缸浮动；b1.5第三电磁换向阀、第四电磁换向阀均处于断电状态，使叠加式内控液压锁闭锁，粗液压缸与负载油路切断联系；b1.6第七电磁换向阀通电，插装阀导通，蓄能器为负载油路供油；b1.7第一电磁换向阀通电、第二电磁换向阀断电，通过三位四通y型液动换向阀控制细液压缸的有杆腔进油，无杆腔回油，细液压缸带动粗液压缸快速同步缩回，通过左链条、右链条和增速滑轮组驱动开启的机械爪快速运动，直到机械爪上爪碰到直升机探杆后，直升机探杆推动机械爪上爪转动，使机械爪上爪和机械爪下爪闭合，机械爪锁止卡销在方轴弹簧扭转力作用下向上抬起，将机械爪上爪锁住，捕获直升机探杆并锁紧；b2牵引出入库过程中横向校直直升机的控制方法，包括向右舷校直直升机的控制方法和向左舷校直直升机的控制方法：b2.1向右舷校直直升机的控制方法：b2.1.1第五电磁换向阀断电，机械爪解锁缸伸出，防止机械爪打开；b2.1.2第六电磁换向阀通电，中位锁解锁缸伸出，通过连杆机构驱动中位锁锁销缩回；b2.1.3第九电磁换向阀通电，紧急锁解锁缸伸出，通过连杆机构驱动紧急锁锁销缩回；b2.1.4第八电磁换向阀断电，外控大流量液压锁关闭；b2.1.5第七电磁换向阀断电，插装阀关闭，粗细液压缸的动作仅由液压泵驱动；b2.1.6第一电磁换向阀、第二电磁换向阀均断电，控制三位四通y型液动换向阀处于中位，细液压缸的有杆腔和无杆腔均接油箱，细液压缸随动；b2.1.7第三电磁换向阀断电、第四电磁换向阀通电，通过叠加式双单向节流阀和
叠加式内控液压锁控制粗液压缸的有杆腔回油，无杆腔进油，粗液压缸带动细液压缸同步伸出，通过左链条、右链条和增速滑轮组驱动机械爪产生慢速运动和大出力，完成对海上作业直升机牵引出入库过程中向右舷的校直作业；b2.2向左舷校直直升机的控制方法：b2.2.1第五电磁换向阀断电，机械爪解锁缸伸出，防止机械爪打开；b2.2.2第六电磁换向阀通电，中位锁解锁缸伸出，通过连杆机构带动中位锁锁销缩回；b2.2.3第九电磁换向阀通电，紧急锁解锁缸伸出，通过连杆机构带动所有紧急锁锁销缩回；b2.2.4第八电磁换向阀断电，外控大流量液压锁关闭；b2.2.5第七电磁换向阀断电，插装阀关闭，粗细液压缸的动作仅由液压泵驱动；b2.2.6第一电磁换向阀通电、第二电磁换向阀断电，控制三位四通y型液动换向阀处于左位，细液压缸的有杆腔供油，无杆腔回油，细液压缸缩回；b2.2.7第三电磁换向阀通电、第四电磁换向阀断电，通过叠加式双单向节流阀和叠加式内控液压锁控制粗液压缸的有杆腔进油，无杆腔回油，粗液压缸与细液压缸一同缩回，通过左链条、右链条和增速滑轮组驱动机械爪产生慢速运动和大出力，完成对海上作业直升机牵引出入库过程中向左舷的校直作业；b3牵引出库过程中的中位校直直升机的控制方法，包括以下步骤：b3.1第五电磁换向阀断电，机械爪解锁缸伸出，防止机械爪打开；b3.2第六电磁换向阀断电，中位锁解锁缸缩回，通过连杆机构带动中位锁锁销伸出；b3.3第九电磁换向阀通电，紧急锁解锁缸伸出，通过连杆机构带动使所有紧急锁锁销缩回；b3.4根据b2.1.4-b2.1.7或b2.2.4-b2.2.7的校直步骤，调整抓着探杆的机械爪向快速系留装置的中心线处移动，当机械爪的中心线与中位锁锁销的中心线对齐时，中位锁锁销会插入机械爪背侧的销槽内，机械爪被卡在快速系留装置沿横向的中间位置，这样在牵引绞车牵引快速系留装置出库的过程中，直升机探杆始终沿甲板上轨道的中心线行驶，在拖行直升机沿轨道运动的同时，直升机会被自动校直至合适姿态；b4快速释放直升机探杆的控制方法，包括以下步骤：b4.1第五电磁换向阀通电，机械爪解锁缸缩回，通过连杆机构驱动机械爪锁止卡销向下退出，机械爪上手爪在弹力作用下打开，释放直升机探杆；b4.2第六电磁换向阀通电，中位锁解锁缸伸出，通过连杆机构驱动中位锁锁销缩回；b4.3第九电磁换向阀通电，紧急锁解锁缸伸出，通过连杆机构驱动所有紧急锁锁销缩回；b4.4第八电磁换向阀通电，外控大流量液压锁打开，粗液压缸两腔和油箱相通，粗液压缸处于浮动状态；b4.5第三电磁换向阀、第四电磁换向阀均断电，使叠加式内控液压锁闭锁，粗液压缸与负载油路切断联系；
b4.6第七电磁换向阀通电，插装阀导通，蓄能器为负载油路供油；b4.7第一电磁换向阀断电、第二电磁换向阀通电，通过三位四通y型液动换向阀控制细液压缸的有杆腔回油，无杆腔进油，细液压缸带动粗液压缸快速同步伸出，通过左链条、右链条和增速滑轮组驱动机械爪快速离开直升机探杆，直到返回初始位置后停下，等待下一次捕获；b5横向机械锁止直升机探杆的控制方法，包括以下步骤：b5.1第六电磁换向阀断电，中位锁解锁缸缩回，通过连杆机构驱动中位锁锁销伸出；b5.2第九电磁换向阀断电，紧急锁解锁缸缩回，通过连杆机构驱动所有紧急锁锁销伸出；b5.3当机械爪受外力或受内力驱动移动到任意两个相邻紧急锁中间位置时，机械爪会被卡在两相邻的紧急锁锁销之间；当机械爪移动到其中心线与中位锁的中心线对齐时，中位锁的锁销会插入机械爪下手爪背面的中位锁销槽内，使机械爪被卡在快速系留装置沿横向的中间位置不能移动；b6横向液压锁止直升机探杆的控制方法，包括以下步骤：b6.1第八电磁换向阀、第三电磁换向阀、第四电磁换向阀断电，控制叠加式内控液压锁和外控大流量液压锁闭锁，共同作用锁住粗液压缸的无杆腔和有杆腔油路，机械爪被强制液压锁紧在当前位置；所述安全保护方法包括：断电常规保护方法、超载保护方法、链条断裂保护方法、捕获直升机后的安全系留方法和过滤器堵塞报警方法；s1断电常规保护方法，包括以下步骤：s1.1快速系留装置断电后，第三电磁换向阀、第四电磁换向阀与第八电磁换向阀均失电，导致叠加式内控液压锁与外控大流量液压锁闭锁，使粗液压缸两腔油路闭锁，机械爪沿横向被液压锁止不能移动；s1.2快速系留装置断电后，第九电磁换向阀与第六电磁换向阀均失电，紧急锁解锁缸与中位锁解锁缸在弹簧力的作用下缩回，通过连杆机构带动中位锁锁销与紧急锁锁销均伸出；若前述s1.1液压锁因故障不能完全锁止的情况下，机械爪如果继续运动将会被机械锁止在横向紧邻的两个紧急锁之间，或者会被中位锁机械锁止在快速系留装置沿横向的中间位置，从而进一步提高了海上作业直升机的作业安全性；s2超载保护方法，包括以下步骤：在直升机处于系留、牵引和校直过程中，当遇到不可抗力因素,直升机探杆对机械爪施加的负载力超过液压系统输出的主动力时，叠加式内控液压锁和外控大流量液压锁会自动闭合，粗液压缸两腔油路将锁死，左链条、右链条与机械爪位置将被锁死；s3链条断裂时的直升机保护方法，包括以下步骤：当左链条或右链条断裂时，链条断裂报警传感器将向上位机传出链条断裂报警信号，上位机会向快速系留装置控制器发出“机械锁止直升机探杆”命令，在执行如前b5所述的步骤后，中位锁锁销与所有紧急锁锁销伸出，机械爪如果继续运动将会被紧急锁锁销机械锁止在横向紧邻的两个紧急锁之间，或者会被中位锁锁销机械锁止在快速系留装置沿横向的中间位置；
s4捕获直升机后的安全系留方法，包括以下步骤：执行如前b1所述的步骤后，机械爪停止运动并将直升机系留在固定位置；当系统正常工作时通过步骤b5或b6对直升机进行系留，当系统发生断电、超载或链条断裂故障时，通过步骤s1、s2和s3对直升机进行系留；s5过滤器堵塞报警保护方法，包括以下步骤：在液压泵向蓄能器供油的过程中，检测第一压力传感器与第二压力传感器的压力差值，当其超过预设的过滤器堵塞报警阈值时，快速系留装置控制器将向上位机传出报警信号；所述应急动作控制方法包括：使用蓄能器作为备用动力源的基本动作控制方法和使用高压空气作为备用动力源的基本动作控制方法；e1使用蓄能器作为备用动力源的基本动作控制方法，包括以下步骤：在液压系统刚刚断电的情况下，蓄能器贮存的油液压力大于等于蓄能器的最小阈值压力，能够供快速系留装置完成若干个循环的捕获、释放直升机探杆动作；按步骤b1-b6所述对快速系留装置的基本动作控制方法，采用手动推动电磁换向阀置位按钮的方法代替对相应电磁换向阀通电，即能够完成快速系留装置的捕获、释放直升机探杆动作；e2使用高压空气作为备用动力源的基本动作控制方法，包括以下步骤：在快速系留装置断电且蓄能器内贮存的能量使用殆尽之后，将船用压缩空气的软管与快速系留装置的气动液压泵的空气输入口相连，气动液压泵可为蓄能器充液至快速系留装置的工作压力，此后的操作方法同所述e1，采用手动推动电磁换向阀置位按钮的方法代替对相应电磁换向阀通电，即能够完成快速系留装置的捕获、释放直升机探杆动作。
11.采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：1、本发明采用了粗细液压缸并联驱动方式，在需要高速度时采用细液压缸驱动；在需要大出力时采用粗液压缸驱动或粗细液压缸共同驱动，在工作空间受限的条件下解决了海上作业直升机捕获过程中所需的高速度和牵引校直过程中所需的大出力之间的矛盾。
12.2、本发明在粗液压缸驱动油路上设置了叠加式内控液压锁和外控大流量液压锁，能够承受大于校直力的负载，实现在外力大于液压系统的主动力时液压缸不被反向推动，提高了系统工作的安全性。
13.3、本发明通过设置蓄能器与气动液压泵，在断电情况下使用备用能源依然可以手动完成快速系留装置的基本动作，大幅度提升了系统的适应性。
14.4、本发明通过设置紧急锁、中位锁和链条断裂传感器，实现了在断电或链条断裂情况下使机械爪锁止在系留装置横向上的当前位置附近，可以可靠保障被系留直升机在不测情况下的安全。
15.5、本发明通过比较液压泵出口处的压力与蓄能器出口处的压力差值是否大于设定阈值来判定过滤器是否堵塞，克服了使用传统压差传感器在剧烈振动情况下容易产生误报警的问题，减少了使用元件的数量，使过滤器的堵塞检测更为可靠适用。
16.6、本发明共采用相同型号的9个电磁换向阀来完成对快速系留装置基本动作的控制，通过液压阀集成块的合理设计，能够实现所有电磁换向阀紧贴着排列在一起并将电磁换向阀的手动置位端暴露在快速系留装置的后侧壁上。在断电情况下，采用手动推动电磁换向阀置位按钮的方法可以完成快速系留装置的所有基本动作，进一步提高了海上作业直
升机快速系留装置工作的可靠性。
附图说明
17.图1是本发明中海上作业直升机的安全快速回收及放飞系统示意图；图2是本发明中海上作业直升机快速系留装置液压系统图；图3是本发明中快速系留装置结构组成原理示意图；图4是本发明中快速系留装置机械爪的开启状态示意图；图5是本发明中快速系留装置机械爪的闭合状态示意图；图6是本发明中快速系留装置常规动作的电磁换向阀置位图；图7是本发明中电磁换向阀手动操作示意图。
18.其中，1、油箱，2、液压泵，3、电动机，4-1、第一单向阀，4-2、第二单向阀，5-1、第一压力传感器，5-2、第二压力传感器，6-1、第一过滤器，6-2、第二过滤器，7-1、第一溢流阀，7-2、第二溢流阀，8、二位四通电磁换向阀组，8-1、第一电磁换向阀，8-2、第二电磁换向阀，8-3、第三电磁换向阀，8-4、第四电磁换向阀，8-5、第五电磁换向阀，8-6、第六电磁换向阀，8-7、第七电磁换向阀，8-8、第八电磁换向阀，8-9、第九电磁换向阀，9、三位四通液动换向阀，10、叠加式双单向节流阀，11、叠加式内控液压锁，12、外控大流量液压锁，13-1、第一安全阀，13-2、第二安全阀，14、插装阀，15、蓄能器，16、气动液压泵，17、粗细并联单出杆液压缸，17-1、粗液压缸，17-2、细液压缸，18、机械爪解锁缸，19、中位解锁缸，20、紧急解锁缸，21、液压牵引绞车，22、快速系留装置，23、直升机探杆，24、预置轨道，25、控制设备，26、机械爪，27、中位锁锁销，28-1、第一紧急锁锁销，28-2、第二紧急锁锁销，28-3、第三紧急锁锁销，28-4、第四紧急锁锁销，28-5、第五紧急锁锁销，28-6、第六紧急锁锁销，28-7、第七紧急锁锁销，28-8、第八紧急锁锁销，28-9、第九紧急锁锁销，28-10、第十紧急锁锁销，29、链条断裂报警传感器，30、机械爪锁止卡销，31、机械爪下爪，32、机械爪上爪，33-1、左链条，33-2、右链条，34、快速系留装置控制器，35、控制阀阀块，36-1、第一按钮，36-2、第二按钮，36-3、第三按钮，36-4、第四按钮，36-5、第五按钮，36-6、第六按钮，36-7、第七按钮，36-8、第八按钮，36-9、第九按钮。
具体实施方式
19.下面结合附图与实施例对本发明做进一步详细说明：在发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外
”……
等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
20.此外，术语“第一”、“第二
”……
仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二
”……
的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“若干个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
21.如图1所示，海上作业直升机在船上的快速回收和放飞系统包括液压牵引绞车21、
快速系留装置22、直升机探杆23、预置轨道24、控制设备25等，所述直升机探杆23安装在直升机机腹下，控制设备25根据导航设备确定的直升飞机的位置，控制液压牵引绞车21牵引快速系留装置22沿预置轨道24运动；快速系留装置22与液压牵引绞车21配合使用，实现对海上作业直升机的捕获、系留、牵引出入库过程中的校直和放飞。
22.如图2所示，一种海上作业直升机快速系留装置的液压系统包括油箱1、液压泵2、电动机3、第一单向阀4-1、第二单向阀4-2、第一压力传感器5-1、第二压力传感器5-2、第一过滤器6-1、第二过滤器6-2、第一溢流阀7-1、第二溢流阀7-2、二位四通电磁换向阀组8、三位四通y型液动换向阀9、叠加式双单向节流阀10、叠加式内控液压锁11、外控大流量液压锁12、第一安全阀13-1、第二安全阀13-2、插装阀14、蓄能器15、气动液压泵16、粗细并联单出杆液压缸17、机械爪解锁缸18、中位锁解锁缸19和紧急锁解锁缸20。
23.所述粗细并联单出杆液压缸17包括粗液压缸17-1和细液压缸17-2。在所述液压系统的油路中，与插装阀14的a口相连的油路称为负载油路；与插装阀14的b口相连的油路称为蓄能油路。
24.所述液压泵2通过第一单向阀4-1、第一过滤器6-1连接于负载油路；第一压力传感器5-1连接于第一单向阀4-1、第一过滤器6-1之间的油路上。
25.所述气动液压泵16通过第二单向阀4-2、第二过滤器6-2连接于蓄能油路；第二压力传感器5-2连接于第二过滤器6-2的出口油路上。
26.第一溢流阀7-1和第二溢流阀7-2分别连接于负载油路和蓄能油路，用于限制油路压力不超过最高压力设定值，以保护油路的安全。
27.所述粗液压缸17-1通过叠加式内控液压锁11、叠加式双单向节流阀10、第三电磁换向阀8-3和第四电磁换向阀8-4连接于负载油路；粗液压缸17-1的a、b口分别通过叠加式双单向节流阀10、叠加式内控液压锁11的a侧、b侧油路与第三电磁换向阀8-3和第四电磁换向阀8-4的a口相连；第三电磁换向阀8-3和第四电磁换向阀8-4的p、t口分别与负载油路、油箱1相连；粗液压缸17-1的a、b口分别通过外控大流量液压锁12的a侧、b侧油路连油箱，粗液压缸17-1的a、b口又通过第一安全阀13-1、第二安全阀13-2连油箱1；外控大流量液压锁12的a侧、b侧控制油路统一连接第八电磁换向阀8-8的a口，第八电磁换向阀8-8的p、t口分别与蓄能油路、油箱1相连。
28.所述细液压缸17-2通过三位四通y型液动换向阀9、第一电磁换向阀8-1和第二电磁换向阀8-2连接于负载油路；细液压缸17-2的a、b口与三位四通y型液动换向阀9的a、b口分别相连；第一电磁换向阀8-1和第二电磁换向阀8-2的a口分别与三位四通y型液动换向阀9的左、右液控油路相连；三位四通y型液动换向阀9、第一电磁换向阀8-1和第二电磁换向阀8-2的p、t口分别与负载油路、油箱1相连。
29.所述机械爪解锁缸18的a口与第五电磁换向阀8-5的a口相连；第五电磁换向阀8-5的p、t口分别与负载油路、油箱1相连。
30.所述中位锁解锁缸19、紧急锁解锁缸20的a口与第六电磁换向阀8-6、第九电磁换向阀8-9的a口相连；第六电磁换向阀8-6、第九电磁换向阀8-9的p、t口分别与蓄能油路、油箱1相连。
31.所述插装阀14a口、b口分别与负载油路和蓄能油路相连；插装阀控制油路连接第七电磁换向阀8-7的b口，第七电磁换向阀8-7的p、t口分别与蓄能油路、油箱1相连。
32.所述蓄能油路的压力在最小阈值压力与最大阈值压力之间；当第二压力传感器5-2所测到的蓄能油路的压力小于蓄能器的最小阈值压力时，液压泵2启动工作为蓄能器充油；当所测到的蓄能油路的压力大于或等于蓄能器的最大阈值压力时，液压泵2即停止工作。
33.如图2所示，所述的第六电磁换向阀8-6、第七电磁换向阀8-7、第八电磁换向阀8-8和第九电磁换向阀8-9的p、t口分别与蓄能油路、油箱1相连，保证蓄能器15、中位锁解锁缸19、紧急锁解锁缸20以及外控大流量液压锁12不受负载油路压力影响。
34.如图3所示，用于控制快速系留装置22基本动作的二位四通电磁换向阀组8包括型号相同的第一电磁换向阀8-1、第二电磁换向阀8-2、第三电磁换向阀8-3、第四电磁换向阀8-4、第五电磁换向阀8-5、第六电磁换向阀8-6、第七电磁换向阀8-7、第八电磁换向阀8-8和第九电磁换向阀8-9，所述二位四通电磁换向阀组8采用集成设计的方式并排连接在同一控制阀阀块35上，9个电磁换向阀的手动按钮并排露出于快速系留装置22后侧的侧壁上，方便工作人员在停电等紧急状态下应急手动操作电磁换向阀按钮完成对直升机的捕获、释放的基本动作；所述电磁换向阀按钮包括控制第一电磁换向阀8-1的第一按钮36-1、控制第二电磁换向阀8-2的第二按钮36-2、控制第三电磁换向阀8-3的第三按钮36-3、控制第四电磁换向阀8-4的第四按钮36-4、控制第五电磁换向阀8-5的第五按钮36-5、控制第六电磁换向阀8-6的第六按钮36-6、控制第七电磁换向阀8-7的第七按钮36-7、第八电磁换向阀8-8的第八按钮36-8和控制第九电磁换向阀8-9的第九按钮36-9。
35.为可靠地完成对直升机的回收与放飞，本发明提出的对快速系留装置液压系统的控制方法，包括对快速系留装置锁销22锁销常规动作控制方法、安全保护控制方法和应急动作控制方法等。
实施例
36.本发明实施例提供了海上作业直升机快速系留装置的液压系统基本动作控制方法、安全保护控制方法和应急动作控制方法。
37.所述对快速系留装置22的常规动作控制方法包括：快速捕获直升机探杆23的控制方法、牵引出入库过程中横向校直直升机的控制方法、牵引出库过程中的中位校直直升机的控制方法、快速释放直升机探杆23的控制方法、横向液压锁止直升机探杆23的控制方法和横向机械锁止直升机探杆23的控制方法；下面结合图1-图7，具体说明如下：b1快速捕获直升机探杆23的控制方法，包括以下步骤：b1.1第五电磁换向阀8-5通电，机械爪解锁缸18缩回，通过连杆机构驱动机械爪锁止卡销30向下退去，机械爪26的上手爪32在弹力作用下打开；b1.2第六电磁换向阀8-6通电，中位锁解锁缸19伸出，通过连杆机构驱动中位锁锁销27缩回；b1.3第九电磁换向阀8-9通电，紧急锁解锁缸20伸出，通过连杆机构驱动所有紧急锁锁销缩回；其中，所述紧急锁锁销包括第一紧急锁锁销28-1、第二紧急锁锁销28-2、第三紧急锁锁销28-3、第四紧急锁锁销28-4、第五紧急锁锁销28-5、第六紧急锁锁销28-6、第七紧急锁锁销28-7、第八紧急锁锁销28-8、第九紧急锁锁销28-9和第十紧急锁锁销28-10；
b1.4第八电磁换向阀8-8通电，外控大流量液压锁12打开，粗液压缸17-1两腔和油箱1相通，使粗液压缸17-1浮动；b1.5第三电磁换向阀8-3、第四电磁换向阀8-4均处于断电状态，使叠加式内控液压锁11闭锁，粗液压缸17-1与负载油路切断联系；b1.6第七电磁换向阀8-7通电，插装阀14导通，蓄能器15为负载油路供油；b1.7第一电磁换向阀8-1通电、第二电磁换向阀8-2断电，通过三位四通y型液动换向阀9控制细液压缸17-2的有杆腔进油，无杆腔回油，细液压缸17-2带动粗液压缸17-1快速同步缩回，通过左链条33-1、右链条33-2和增速滑轮组驱动开启的机械爪26快速运动，直到机械爪上爪32碰到直升机探杆23后，直升机探杆23推动机械爪上爪32转动，使机械爪上爪32和机械爪下爪31闭合，机械爪锁止卡销30在方轴弹簧扭转力作用下向上抬起，将机械爪上爪32锁住，捕获直升机探杆23并锁紧。
38.b2牵引出入库过程中横向校直直升机的控制方法，包括向右舷校直直升机的控制方法和向左舷校直直升机的控制方法：b2.1向右舷校直直升机的控制方法：b2.1.1第五电磁换向阀8-5断电，机械爪解锁缸18伸出，防止机械爪26打开；b2.1.2第六电磁换向阀8-6通电，中位锁解锁缸19伸出，通过连杆机构驱动中位锁锁销27缩回；b2.1.3第九电磁换向阀8-9通电，紧急锁解锁缸20伸出，通过连杆机构驱动紧急锁锁销缩回；b2.1.4第八电磁换向阀8-8断电，外控大流量液压锁12关闭；b2.1.5第七电磁换向阀8-7断电，插装阀14关闭，粗细液压缸的动作仅由液压泵2驱动；b2.1.6第一电磁换向阀8-1、第二电磁换向阀8-2均断电，控制三位四通y型液动换向阀9处于中位，细液压缸17-2的有杆腔和无杆腔均接油箱1，细液压缸17-2随动；b2.1.7第三电磁换向阀8-3断电、第四电磁换向阀8-4通电，通过叠加式双单向节流阀10和叠加式内控液压锁11控制粗液压缸17-1的有杆腔回油，无杆腔进油，粗液压缸17-1带动细液压缸17-2同步伸出，通过左链条33-1、右链条33-2和增速滑轮组驱动机械爪26产生慢速运动和大出力，完成对海上作业直升机牵引出入库过程中向右舷的校直作业。
39.b2.2向左舷校直直升机的控制方法：b2.2.1第五电磁换向阀8-5断电，机械爪解锁缸18伸出，防止机械爪26打开；b2.2.2第六电磁换向阀8-6通电，中位锁解锁缸19伸出，通过连杆机构带动中位锁锁销27缩回；b2.2.3第九电磁换向阀8-9通电，紧急锁解锁缸20伸出，通过连杆机构带动所有紧急锁锁销缩回；b2.2.4第八电磁换向阀8-8断电，外控大流量液压锁12关闭；b2.2.5第七电磁换向阀8-7断电，插装阀14关闭，粗细液压缸的动作仅由液压泵2驱动；b2.2.6第一电磁换向阀8-1通电、第二电磁换向阀8-2断电，控制三位四通y型液动换向阀9处于左位，细液压缸17-2的有杆腔供油，无杆腔回油，细液压缸17-2缩回；
b2.2.7第三电磁换向阀8-3通电、第四电磁换向阀8-4断电，通过叠加式双单向节流阀10和叠加式内控液压锁11控制粗液压缸17-1的有杆腔进油，无杆腔回油，粗液压缸17-1与细液压缸17-2一同缩回，通过左链条33-1、右链条33-2和增速滑轮组驱动机械爪26产生慢速运动和大出力，完成对海上作业直升机牵引出入库过程中向左舷的校直作业。
40.b3牵引出库过程中的中位校直直升机的控制方法，包括以下步骤：b3.1第五电磁换向阀8-5断电，机械爪解锁缸18伸出，防止机械爪26打开；b3.2第六电磁换向阀8-6断电，中位锁解锁缸19缩回，通过连杆机构带动中位锁锁销27伸出；b3.3第九电磁换向阀8-9通电，紧急锁解锁缸20伸出，通过连杆机构带动使所有紧急锁锁销缩回；b3.4根据b2.1.4-b2.1.7或b2.2.4-b2.2.7的校直步骤，调整抓着探杆的机械爪26向快速系留装置22的中心线处移动，当机械爪26的中心线与中位锁锁销的中心线对齐时，中位锁锁销27会插入机械爪背侧的销槽内，机械爪26被卡在快速系留装置22沿横向的中间位置，这样在牵引绞车21牵引快速系留装置22出库的过程中，直升机探杆23始终沿甲板上轨道的中心线行驶，在拖行直升机沿轨道运动的同时，直升机会被自动校直至合适姿态。
41.b4快速释放直升机探杆23的控制方法，包括以下步骤：b4.1第五电磁换向阀8-5通电，机械爪解锁缸18缩回，通过连杆机构驱动机械爪锁止卡销30向下退出，机械爪上手爪32在弹力作用下打开，释放直升机探杆23；b4.2第六电磁换向阀8-6通电，中位锁解锁缸19伸出，通过连杆机构驱动中位锁锁销27缩回；b4.3第九电磁换向阀8-9通电，紧急锁解锁缸20伸出，通过连杆机构驱动所有紧急锁锁销缩回；b4.4第八电磁换向阀8-8通电，外控大流量液压锁12打开，粗液压缸17-1两腔和油箱相通，粗液压缸17-1处于浮动状态；b4.5第三电磁换向阀8-3、第四电磁换向阀8-4均断电，使叠加式内控液压锁11闭锁，粗液压缸17-1与负载油路切断联系；b4.6第七电磁换向阀8-7通电，插装阀14导通，蓄能器15为负载油路供油；b4.7第一电磁换向阀8-1断电、第二电磁换向阀8-2通电，通过三位四通y型液动换向阀9控制细液压缸17-2的有杆腔回油，无杆腔进油，细液压缸17-2带动粗液压缸17-1快速同步伸出，通过左链条33-1、右链条33-2和增速滑轮组驱动机械爪26快速离开直升机探杆23，直到返回初始位置后停下，等待下一次捕获。
42.b5横向机械锁止直升机探杆23的控制方法，包括以下步骤：b5.1第六电磁换向阀8-6断电，中位锁解锁缸19缩回，通过连杆机构驱动中位锁锁销27伸出；b5.2第九电磁换向阀8-9断电，紧急锁解锁缸20缩回，通过连杆机构驱动所有紧急锁锁销伸出；b5.3当机械爪26受外力或受内力驱动移动到任意两个相邻紧急锁中间位置时，机械爪26会被卡在两相邻的紧急锁锁销之间；当机械爪26移动到其中心线与中位锁的中心线对齐时，中位锁的锁销27会插入机械爪下手爪31背面的中位锁销槽内，使机械爪26被卡在
快速系留装置22沿横向的中间位置不能移动。
43.b6横向液压锁止直升机探杆23的控制方法，包括以下步骤：b6.1第八电磁换向阀8-8、第三电磁换向阀8-3、第四电磁换向阀8-4断电，控制叠加式内控液压锁11和外控大流量液压锁12闭锁，共同作用锁住粗液压缸17-1的无杆腔和有杆腔油路，机械爪26被强制液压锁紧在当前位置。
44.常规动作的电磁换向阀置位如图6所示。
45.所述安全保护方法包括：断电常规保护方法、超载保护方法、链条断裂保护方法、捕获直升机后的安全系留方法和过滤器堵塞报警方法；s1断电常规保护方法，包括以下步骤：s1.1快速系留装置22断电后，第三电磁换向阀8-3、第四电磁换向阀8-4与第八电磁换向阀8-8均失电，导致叠加式内控液压锁11与外控大流量液压锁12闭锁，使粗液压缸17-1两腔油路闭锁，机械爪26沿横向被液压锁止不能移动；s1.2快速系留装置22断电后，第九电磁换向阀8-9与第六电磁换向阀8-6均失电，紧急锁解锁缸20与中位锁解锁缸19在弹簧力的作用下缩回，通过连杆机构带动中位锁锁销27与紧急锁锁销均伸出；若前述s1.1液压锁因故障不能完全锁止的情况下，机械爪26如果继续运动将会被机械锁止在横向紧邻的两个紧急锁之间，或者会被中位锁机械锁止在快速系留装置22沿横向的中间位置，从而进一步提高了海上作业直升机的作业安全性。
46.s2超载保护方法，包括以下步骤：在直升机处于系留、牵引和校直过程中，当遇到不可抗力因素,直升机探杆23对机械爪26施加的负载力超过液压系统输出的主动力时，叠加式内控液压锁11和外控大流量液压锁12会自动闭合，粗液压缸17-1两腔油路将锁死，左链条33-1、右链条33-2与机械爪26位置将被锁死。
47.s3链条断裂时的直升机保护方法，包括以下步骤：当左链条33-1或右链条33-2断裂时，链条断裂报警传感器29将向上位机传出链条断裂报警信号，上位机会向快速系留装置控制器34发出“机械锁止直升机探杆”命令，在执行如前b5所述的步骤后，中位锁锁销27与所有紧急锁锁销伸出，机械爪26如果继续运动将会被紧急锁锁销机械锁止在横向紧邻的两个紧急锁之间，或者会被中位锁锁销机械锁止在快速系留装置22沿横向的中间位置。
48.s4捕获直升机后的安全系留方法，包括以下步骤：执行如前b1所述的步骤后，机械爪（26）停止运动并将直升机系留在固定位置；当系统正常工作时通过步骤b5或b6对直升机进行系留，当系统发生断电、超载或链条断裂故障时，通过步骤s1、s2和s3对直升机进行系留。
49.s5过滤器堵塞报警保护方法，包括以下步骤：在液压泵2向蓄能器15供油的过程中，检测第一压力传感器5-1与第二压力传感器5-2的压力差值，当其超过预设的过滤器堵塞报警阈值时，快速系留装置控制器34将向上位机传出报警信号；所述应急动作控制方法包括：使用蓄能器作为备用动力源的基本动作控制方法和使用高压空气作为备用动力源的基本动作控制方法。
50.e1使用蓄能器作为备用动力源的基本动作控制方法，包括以下步骤：
在液压系统刚刚断电的情况下，蓄能器15贮存的油液压力大于等于蓄能器的最小阈值压力，能够供快速系留装置22完成若干个循环的捕获、释放直升机探杆动作；按步骤b1-b6所述对快速系留装置22的基本动作控制方法，采用手动推动电磁换向阀置位按钮的方法代替对相应电磁换向阀通电，即能够完成快速系留装置22的捕获、释放直升机探杆动作；e2使用高压空气作为备用动力源的基本动作控制方法，包括以下步骤：在快速系留装置22断电且蓄能器15内贮存的能量使用殆尽之后，将船用压缩空气的软管与快速系留装置22的气动液压泵16的空气输入口相连，气动液压泵16可为蓄能器15充液至快速系留装置22的工作压力，此后的操作方法同所述e1，采用手动推动电磁换向阀置位按钮的方法代替对相应电磁换向阀通电，即能够完成快速系留装置22的捕获、释放直升机探杆动作。