一种射枪式船锚及其自动化控制方法

1.本发明涉及船舶配件的技术领域，尤其涉及一种射枪式船锚及其自动化控制方法。


背景技术：

2.船锚是锚泊设备的主要部件，通过锚链连在船上，将锚抛在水底，可以使船停稳。现代锚可分为：大抓力锚、有杆锚、无杆锚和特种锚，其结构大致相同，包括锚冠、锚爪、锚杆和锚链，通过以倾斜角度将锚爪插入沙土中的方式实现船体的固定。
3.现有技术中的船锚存在以下问题：1、船锚抓地力不足，在停泊过程中容易走锚，造成船位移动引起事故；2、在有石块的地区进行停泊，船锚容易卡在石块中无法起锚；3、现有船锚起锚时，受力突然增大，容易损坏船锚；4、现有船锚起锚后，在船身悬停时容易锚头位置朝向不对，划伤船体。


技术实现要素：

4.本发明克服了现有技术的不足，提供了一种射枪式船锚及其自动化控制方法，旨在解决现有技术中如何提高船锚的抓地力，减少在石块地区停泊时无法起锚的问题。
5.为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种射枪式船锚，包括：稳流板以及分别安装在所述稳流板上方和下方的壳体和锚头，其特征在于，
6.所述壳体顶部设有通孔，上部安装有储能室、位置感应开关以及主弹簧，且所述主弹簧固定安装在所述储能室底部；内部安装有锚枪，所述壳体外部和壁中沿周向分别设有若干蓄能板和发射部件，且所述发射部件和所述蓄能板均与所述储能室连接；
7.所述锚头包括：若干张伸机构以及通过若干所述张伸机构与所述稳流板连接的嵌入单元，所述张伸机构和所述嵌入单元中均设有轨道，且所述嵌入单元上设有若干泄流孔和缓速弹簧。
8.本发明一个较佳实施例中，所述锚枪包括：连接杆以及设置在所述连接杆两端的移动块和枪头，且移动块直径大于枪头直径，便于移动块与张伸机构接触，而枪头不与张伸机构接触。
9.本发明一个较佳实施例中，所述移动块顶端安装有线缆，内部设有若干导轨和滚轮，所述导轨中安装有顶出块，且所述顶出块与一钢缆连接，线缆两端分别与移动块和锚链连接，线缆的柔性可以使其在壳体中具有较大的活动空间。
10.本发明一个较佳实施例中，所述连接杆上沿轴向设有安装孔，用于安装若干平卡元件，且所述平卡元件包括连接头、弹簧和卡板，所述连接头与所述钢缆连接，由于钢缆在竖直方向上具有倾斜度，因此不同位置的卡板伸出长度不同，形成不同梯度的摩擦力。
11.本发明一个较佳实施例中，所述枪头中沿周向设有若干嵌入元件，所述嵌入元件包括双滚轮和平卡元件，双滚轮用于调整和控制钢缆位置。
12.本发明一个较佳实施例中，所述发射部件包括若干电磁线圈、磁力感应器、控制中
心和场效应管，且所述磁力感应器和所述场效应管分别设置在所述电磁线圈的上下两侧，磁力感应器用于感受磁场并使线圈通电，场效应管用于关闭电路电流。
13.本发明一个较佳实施例中，所述张伸机构包括若干张伸板、转轴和复位弹簧，若干所述张伸板通过所述转轴连接并安装在所述嵌入单元顶端，且所述复位弹簧安装在所述嵌入单元中并与所述张伸板连接，张伸机构的设置使张伸板可以在水平方向上进行伸出和收回，便于与沙土接触。
14.本发明一个较佳实施例中，所述移动块的主要材料为永磁铁，所述枪头表面涂覆有高强度耐磨涂层，且所述枪头的材质具有高硬度。
15.本发明中还提供了一种射枪式船锚的自动化控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
16.s1、下锚：船锚沉降至海底，锚头部分嵌入沙床中，部分泥沙通过泄流孔使得锚头嵌入更深，待船锚稳定后继续释放锚链；
17.s2、射锚：锚枪通过自身重力向下移动，经过开关时，打开发射部件的电源，使得线圈通电，移动块经历以下过程：
①
到达线圈上侧，磁力感应器输出信号至控制中心，使线圈通电，移动块受力加速向下移动；
②
经过线圈中心时候，磁力感应器发送信号到场效应管，断开线圈电流，移动块依靠惯性运动；
③
重复过程
①
和
②
，实现多次加速；
18.s3、定锚：锚枪射出后，移动块与张伸机构接触，使得张伸板优先向周向弹出，并卡在沙土中；顶出块受力，使得连接杆和枪头中的平卡元件向周向弹出，由于平卡元件的位置设置，其弹出后与沙土的接触量也不同，提供不同梯度的抗拔力；
19.s4、起锚：船体移动至船锚上方，向上拉动锚链，顶出块受力减小，平卡元件收回至锚枪中；张伸机构不受压，在复位弹簧的作用下收回至锚头中；稳流板以下部分与沙土的接触摩擦力变小，继续拉动锚链直至船锚收回。
20.需要说明的是，移动块在射锚过程中所经历的状态变化为：先由磁力感应器感应到移动块中磁铁的进入，输出信号并控制线圈通电，吸引磁铁加速向下运动，当磁铁经过线圈中心时，磁力感应器无法感应到铁磁的磁性，发送信号至场效应管，由场效应管控制线圈电流关闭，磁铁依靠惯性运动，直至接触到下一个磁力感应器，以此形成多次加速
21.本发明中还提供了一种射枪式船锚的自动化控制方法，电路中的电源开关以及电源开启的持续时间均由位置感应开关控制。
22.需要说明的是，本发明中的电子元器件均具有防水保护，且形状可根据船锚形状进行组合或更换。
23.本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：
24.(1)本发明中设计了一种发射部件，并通过磁力感应器和场效应管控制线圈电流的瞬时启闭，使锚枪形成连续的加速，将枪头扎入沙土中，通过提高枪头嵌入深度，增大了船锚与沙土的接触面积，使得沙土对枪头和连接杆形成更大的摩擦力，以此加强船锚的抓地力和抗拔能力；同时具有高硬度和耐磨性能的枪头可以在存在石块的地区使用，由枪头贯穿或击碎石块，使得枪头在石块内部或底部，以此增加锚枪的抓地力。
25.(2)本发明中设置了若干平卡元件和张伸机构，通过错位设置滚轮位置，使若干平卡元件的伸出量存在差异，即自上而下伸出量逐渐增大，形成具有梯度的水平摩擦力以及抗拔能力，在定锚后可以提高船锚的抓地力，减少走锚发生事故的概率；同时设置移动块和
顶出块优先与张伸机构接触，先将张伸板伸出与沙土卡接，从而实现船锚的整体定位，确保稳流板更加贴合海底表面；设置钢缆长度具有一定的余量，当顶出块移动一定距离后开始拉动枪头中的平卡元件，直到移动块与张伸机构完全接触后，枪头的平卡元件完全嵌入沙土中，设置张伸机构与平卡元件进入沙土中的先后顺序，可以确保船锚更深的嵌入沙土中。
26.(3)在起锚时，平卡元件和张伸机构先后收回至船锚中，减少了船锚在竖直方向上的摩擦力和受压力，减少了起锚时因受力突然增大导致船锚部件断裂的问题；同时本发明中的船锚整体为柱状，且在起锚后锚枪收回至壳体内部，锚冠周向设有弧状圆角，在收回船身处时，不会因锚爪朝向问题而划伤船体。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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中记载的一些实施例，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；
28.图1是本发明的优选实施例的立体结构图；
29.图2是本发明的优选实施例的侧面剖视图；
30.图3是本发明的优选实施例的锚枪结构图；
31.图中：1、锚链；2、壳体；3、蓄能板；4、稳流板；5、锚头；6、泄流孔；7、嵌入单元；8、张伸机构；9、线缆；10、储能室；11、主弹簧；12、位置感应开关；13、锚枪；14、轨道；15、张伸板；16、转轴；17、枪头；18、连接杆；19、电磁线圈；20、移动块；21、通孔；22、顶出块；23、平卡元件；24、双滚轮；25、连接头；26、弹簧；27、卡板；28、钢缆；29、滚轮；30、发射部件；31、嵌入元件。
具体实施方式
32.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
33.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
34.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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技术和简化描述，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技术保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
35.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
36.如图1所示，一种射枪式船锚的立体结构图，包括稳流板4以及分别安装在稳流板4上方和下方的壳体2和锚头5，其中锚头5包括：若干张伸机构8以及通过若干张伸机构8与稳流板4连接的嵌入单元7，张伸机构8和嵌入单元7中均设有轨道14，且嵌入单元7上设有若干泄流孔6和缓速弹簧。
37.如图2所示，一种射枪式船锚的侧面剖视图，其中壳体2顶部设有通孔21，上部安装有储能室10、位置感应开关12以及主弹簧11，且主弹簧11固定安装在储能室10底部；内部安装有锚枪13，壳体2外部和壁中沿周向分别设有若干蓄能板3和发射部件30，且发射部件30和蓄能板3均与储能室10连接；发射部件30包括若干电磁线圈19、磁力感应器、控制中心和场效应管，且磁力感应器和场效应管分别设置在电磁线圈19的上下两侧。
38.张伸机构8包括若干张伸板15、转轴16和复位弹簧，若干张伸板15通过转轴16连接并安装在嵌入单元7顶端，且复位弹簧安装在嵌入单元7中并与张伸板15连接。
39.如图3所示，一种射枪式船锚的锚枪结构图，锚枪13包括：连接杆18以及设置在连接杆18两端的移动块20和枪头17，移动块20顶端安装有线缆9，且线缆9与锚链1连接，内部设有若干导轨和滚轮29，导轨中安装有顶出块22，且顶出块22与一钢缆28连接，枪头17中沿周向设有若干嵌入元件31，嵌入元件31包括双滚轮24和平卡元件23。
40.连接杆18上沿轴向设有安装孔，用于安装若干平卡元件23，且平卡元件23包括连接头25、弹簧26和卡板27，连接头25与钢缆28连接。
41.本发明中还提供了一种射枪式船锚的自动化控制方法，包括以下步骤：
42.s1、下锚：船锚沉降至海底，锚头部分嵌入沙床中，部分泥沙通过泄流孔使得锚头嵌入更深，待船锚稳定后继续释放锚链；
43.s2、射锚：锚枪通过自身重力向下移动，经过开关时，打开发射部件的电源，使得线圈通电，移动块经历以下过程：
①
到达线圈上侧，磁力感应器输出信号至控制中心，使线圈通电，移动块受力加速向下移动；
②
经过线圈中心时候，磁力感应器发送信号到场效应管，断开线圈电流，移动块依靠惯性运动；
③
重复过程
①
和
②
，实现多次加速；
44.s3、定锚：锚枪射出后，移动块与张伸机构接触，使得张伸板优先向周向弹出，并卡在沙土中；顶出块受力，使得连接杆和枪头中的平卡元件向周向弹出，由于平卡元件的位置设置，其弹出后与沙土的接触量也不同，提供不同梯度的抗拔力；
45.s4、起锚：船体移动至船锚上方，向上拉动锚链，顶出块受力减小，平卡元件收回至锚枪中；张伸机构不受压，在复位弹簧的作用下收回至锚头中；稳流板以下部分与沙土的接触摩擦力变小，继续拉动锚链直至船锚收回。
46.其中位置感应开关控制电源的具体方式为：移动块到达位置感应开关时，电源开启，移动块移动至最末端时需要1-3s，由位置感应开关控制电源开启5-6s后，关闭电源。
47.本发明使用时，通过设计了一种发射部件，并由磁力感应器和场效应管控制线圈电流的瞬时启闭，使锚枪形成连续的加速，将枪头扎入沙土中，通过提高枪头嵌入深度使得
沙土对枪头和连接杆形成更大的摩擦力，以此加强船锚的抓地力和抗拔能力；同时具有高硬度和耐磨性能的枪头可以在存在石块的地区使用，由枪头贯穿或击碎石块，使得枪头在石块内部或底部，以此增加锚枪的抓地力。
48.在锚枪和锚头中还设置了若干平卡元件和张伸机构，通过错位设置滚轮位置，使若干平卡元件的伸出量存在差异，即自上而下伸出量逐渐增大，形成具有梯度的水平摩擦力以及抗拔能力，在定锚后可以提高船锚的抓地力，减少走锚发生事故的概率；同时设置移动块和顶出块优先与张伸机构接触，先将张伸板伸出与沙土卡接，从而实现船锚的整体定位，确保稳流板更加贴合海底表面；设置钢缆长度具有一定的余量，当顶出块移动一定距离后开始拉动枪头中的平卡元件，直到移动块与张伸机构完全接触后，枪头的平卡元件完全嵌入沙土中，设置张伸机构与平卡元件进入沙土中的先后顺序，可以确保船锚更深的嵌入沙土中。
49.在起锚时，平卡元件和张伸机构先后收回至船锚中，减少了船锚在竖直方向上的摩擦力和受压力，减少了起锚时因受力突然增大导致船锚部件断裂的问题；同时本发明中的船锚整体为柱状，且在起锚后锚枪收回至壳体内部，锚冠周向设有弧状圆角，在收回船身处时，不会因锚爪朝向问题而划伤船体。
50.以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。

技术特征：
1.一种射枪式船锚，包括：稳流板以及分别安装在所述稳流板上方和下方的壳体和锚头，其特征在于，所述壳体顶部设有通孔，上部安装有储能室、位置感应开关以及主弹簧，且所述主弹簧固定安装在所述储能室底部；所述壳体内部安装有锚枪，所述壳体外部和壁中沿周向分别设有若干蓄能板和发射部件，且所述发射部件和所述蓄能板均与所述储能室连接；所述锚头包括：若干张伸机构以及通过若干所述张伸机构与所述稳流板连接的嵌入单元，所述张伸机构和所述嵌入单元中均设有轨道，且所述嵌入单元上设有若干泄流孔和缓速弹簧。2.根据权利要求1所述的一种射枪式船锚，其特征在于：所述锚枪包括：连接杆以及设置在所述连接杆两端的移动块和枪头。3.根据权利要求2所述的一种射枪式船锚，其特征在于：所述移动块顶端安装有线缆，内部设有若干导轨和滚轮，所述导轨中安装有顶出块，且所述顶出块与一钢缆连接。4.根据权利要求3所述的一种射枪式船锚，其特征在于：所述连接杆上沿轴向设有安装孔，用于安装若干平卡元件，且所述平卡元件包括连接头、弹簧和卡板，所述连接头与所述钢缆连接。5.根据权利要求2所述的一种射枪式船锚，其特征在于：所述枪头中沿周向设有若干嵌入元件，所述嵌入元件包括双滚轮和平卡元件。6.根据权利要求1所述的一种射枪式船锚，其特征在于：所述发射部件包括若干电磁线圈、磁力感应器、控制中心和场效应管，且所述磁力感应器和所述场效应管分别设置在所述电磁线圈的上下两侧。7.根据权利要求1所述的一种射枪式船锚，其特征在于：所述张伸机构包括若干张伸板、转轴和复位弹簧，若干所述张伸板通过所述转轴连接并安装在所述嵌入单元顶端，且所述复位弹簧安装在所述嵌入单元中并与所述张伸板连接。8.根据权利要求2所述的一种射枪式船锚，其特征在于：所述移动块的主要材料为永磁铁，所述枪头表面涂覆有高强度耐磨涂层，且所述枪头的材质具有高硬度。9.一种射枪式船锚的自动化控制方法，基于权利要求1-8任一所述的一种射枪式船锚，其特征在于，包括以下步骤：s1、下锚：船锚沉降至海底，锚头部分嵌入沙床中，部分泥沙通过泄流孔使得锚头嵌入更深，待船锚稳定后继续释放锚链；s2、射锚：锚枪通过自身重力向下移动，经过开关时，打开发射部件的电源，使得线圈通电，移动块经历以下过程：
①
到达线圈上侧，磁力感应器输出信号至控制中心，使线圈通电，移动块受力加速向下移动；
②
经过线圈中心时候，磁力感应器发送信号到场效应管，断开线圈电流，移动块依靠惯性运动；
③
重复过程
①
和
②
，实现多次加速；s3、定锚：锚枪射出后，移动块与张伸机构接触，使得张伸板优先向周向弹出，并卡在沙土中；顶出块受力，使得连接杆和枪头中的平卡元件向周向弹出，由于平卡元件的位置设置，其弹出后与沙土的接触量也不同，提供不同梯度的抗拔力；s4、起锚：船体移动至船锚上方，向上拉动锚链，顶出块受力减小，平卡元件收回至锚枪中；张伸机构不受压，在复位弹簧的作用下收回至锚头中；稳流板以下部分与沙土的接触摩擦力变小，继续拉动锚链直至船锚收回。
10.根据权利要求9所述的一种射枪式船锚的自动化控制方法，其特征在于：电路中的电源开关以及电源开启的持续时间均由位置感应开关控制。

技术总结
本发明公开了一种射枪式船锚及其自动化控制方法，起哄射枪式船锚包括稳流板以及分别安装在稳流板上方和下方的壳体和锚头，壳体顶部设有通孔，上部安装有储能室、位置感应开关以及主弹簧，且主弹簧固定安装在储能室底部；内部安装有锚枪，壳体外部和壁中沿周向分别设有若干蓄能板和发射部件，且发射部件和蓄能板均与储能室连接；锚头包括：若干张伸机构以及通过若干张伸机构与稳流板连接的嵌入单元，张伸机构和嵌入单元中均设有轨道，且嵌入单元上设有若干泄流孔和缓速弹簧。本发明中通过设计一种射枪式船锚，在加速射出后使得船锚与海底沙土的接触面积增大从而提高摩擦力，进一步提升了船锚的抓地力。升了船锚的抓地力。升了船锚的抓地力。


技术研发人员：张广川 陈玉华 高夕照 龚倩倩 刘润宇
受保护的技术使用者：江苏电子信息职业学院
技术研发日：2023.04.24
技术公布日：2023/6/7