1.本发明属于集装箱运输领域，特别涉及一种集装箱船航行时的集装箱防倾倒装置。
背景技术：
2.现有稳定集装箱的方法多是利用捆扎件加固集装箱堆垛形成稳固结构，但此方法无法有效解决航行时集装箱堆垛出现倾覆的情况，因为其缺乏一种动态的可调整的集装箱防倾倒和预警装置。虽然受到新冠疫情的影响，世界各国均大幅减少集装箱运力储备，但随着疫情的好转和贸易往来的增加，对集装箱运力的需求成倍上升，造成了运力短缺的现状。面对集装箱运力的紧缺现状，集装箱的满载率及超载率都有不同程度的上升，由此造成集装箱船在航行过程中，集装箱堆垛倾倒事故频频发生，不仅对集装箱船的航行安全造成威胁，还会造成数以亿计的直接或间接经济损失。目前尚没有相关且行之有效的对策。因此亟需一种可以有效预警和解决航行时集装箱堆垛出现倾覆的情况、提高集装箱海运时的安全性的集装箱防倾倒装置。
技术实现要素：
3.鉴于以上所述现有的技术不足，本发明的目的在于提供一种集装箱船航行时的集装箱防倾倒装置，用于解决现有技术中集装箱船遭遇恶劣天气、积载或集装箱捆扎不当造成的集装箱堆垛倾倒问题。
4.为实现上述目的，一种集装箱船航行时的集装箱防倾倒装置，多个集装箱竖直堆叠形成多列集装箱堆垛并放置于船舶甲板上，每个所述集装箱的顶面均开设有多个角件孔，其特征在于，包括：至少两个防倾倒机构，其分别固定于船舷两侧的甲板上；每个所述防倾倒机构包括牵拉组件和预警组件；所述牵拉组件通过多根钢丝绳与预警组件连接；集装箱固定机构，其包括至少两个钢丝绳卡槽和多个桥锁组件；每个所述桥锁组件将相邻两列集装箱堆垛固定连接；所述钢丝绳卡槽固定设置在桥锁组件上；至少两个定向轮固定机构，其分别对称固定在靠近船舷两侧的顶层集装箱未设置桥锁组件的角件孔中；从设置在船舷两侧的防倾倒机构伸出的多根钢丝绳通过所述定向轮固定机构与钢丝绳卡槽固定连接，当集装箱堆垛的摇摆幅度大于正常范围，启动牵拉组件收拢钢丝绳防止集装箱堆垛倾倒。
5.其中，所述牵拉组件包括：双向旋转电机，其水平中心设置有动力输出轴；至少一个绞盘，套设在动力输出轴上；每根所述钢丝绳的起始端缠绕在所述对应的绞盘上；启动双向旋转电机，使动力输出轴转动带动绞盘转动，使钢丝绳缠绕在绞盘上或从绞盘上松开。
6.其中，所述预警组件包括：至少一个传感器，其对应设置在每根所述钢丝绳上，监测收集钢丝绳的拉力大小；拉力显示与警报器，其与所述传感器信号连接，接受各个传感器反馈的拉力大小并发送警报信号。
7.其中，所述集装箱固定机构中的每个所述桥锁组件包括：丝杆，其两端通过方向相反的螺纹分别连接有爪头；螺帽，其套设在丝杆上，且位于两个爪头之间；所述爪头设置在
相邻集装箱的角件孔中，通过调节所述螺帽，可以调节爪头之间的距离，进而锁紧或松开相邻集装箱。
8.优选地，从防倾倒机构伸出的多根所述钢丝绳通过所述定向轮固定机构后汇合成一根钢丝绳。
9.其中，所述集装箱固定机构还包括：多组卡绳器，用于固定绕过钢丝绳卡槽的钢丝绳尾端，防止钢丝绳尾端从钢丝绳卡槽脱落；所述钢丝绳卡槽通过支撑杆固定在爪头上且与丝杆平行设置；所述卡绳器设置在所述钢丝绳卡槽之间。
10.优选地，所述每个钢丝绳卡槽的设置高度不同，避免钢丝绳之间的摩擦。
11.优选地，从船舷两侧的防倾倒机构伸出的钢丝绳交叉固定设置，以减轻相邻两个顶层集装箱之间的桥锁的绑扎压力。
12.其中，所述定向轮固定机构包括：导向轮、支架以及扭锁；所述导向轮固定设置在支架的顶部，引导所述钢丝绳的移动方向，减少钢丝绳的移动阻力；所述支架的底部与扭锁固定连接。
13.优选地，所述角件孔设置有一固定槽，所述扭锁固定于固定槽中，使定向轮固定机构与集装箱顶部的角件孔固定连接。
14.综上所述，与现有技术相比，本发明提供的一种集装箱船航行时的集装箱防倾倒装置，具有如下有益效果：1、本装置具有经济效益高、安装简单、易装可拆卸的有点；2、通过设置预警装置，可以提前发出预警，防止集装箱堆垛倾倒；3、通过设置桥锁组件，将相邻两列顶层的集装箱横向或纵向连接，分散了绑扎设备的负荷；4、通过设置定滑轮固定装置，可以在没有吊塔的帮助下调节集装箱堆垛的倾斜角度，提高工作效率。
附图说明
15.图1为本发明装置以多列集装箱堆垛为例组装后的结构示意图；
16.图2为本发明装置中防倾倒机构的结构示意图；
17.图3为本发明装置中集装箱固定机构的结构示意图；
18.图4为本发明装置中定向轮固定机构的结构示意图。
具体实施方式
19.以下将结合本发明实施例中的附图1～附图4，对本发明实施例中的技术方案、构造特征、所达成目的及功效予以详细说明。
20.需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
21.需要说明的是，在本发明中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括明确列出的要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或
者设备所固有的要素。
22.本发明提供了一种集装箱船航行时的集装箱防倾倒装置，多个集装箱竖直堆叠形成多列集装箱堆垛并放置于船舶甲板上，每个所述集装箱的顶面均开设有多个角件孔，如图1所示，该集装箱防倾倒装置包括：至少两个防倾倒机构2，其分别固定于船舷两侧的甲板上；每个所述防倾倒机构2包括牵拉组件和预警组件；所述牵拉组件通过多根钢丝绳与预警组件连接；集装箱固定机构3，其包括至少两个钢丝绳卡槽和多个桥锁组件31；每个所述桥锁组件31将相邻两列集装箱堆垛固定连接；所述钢丝绳卡槽固定设置在桥锁组件上；至少两个定向轮固定机构4，其分别对称固定在靠近船舷两侧的顶层集装箱未设置桥锁组件31的角件孔中，使从设置在船舷两侧的防倾倒机构2伸出的多根钢丝绳通过所述定向轮固定机构4与钢丝绳卡槽固定连接；当任一集装箱堆垛由于船舶的横摇幅度变大而倾斜摇摆时，由于集装箱堆垛之间通过桥锁组件31连接，所以该集装箱堆垛会带动其他集装箱堆垛倾斜，当集装箱堆垛的摇摆幅度大于正常范围，启动牵拉组件收拢钢丝绳防止集装箱堆垛倾倒。
23.其中，如图2所示，在本实施例中，以船舷左侧的防倾倒机构2中的牵拉组件为例进行描述，该牵拉组件包括：双向旋转电机21，其水平中心设置有动力输出轴22；第一绞盘231和第二绞盘232，依次套设在动力输出轴22上；第一钢丝绳261和第二钢丝绳262分别缠绕在第一绞盘231和第二绞盘232上；启动双向旋转电机21，使动力输出轴22转动带动第一绞盘231和第二绞盘232转动，当第一绞盘231和第二绞盘232顺向旋转时，使第一钢丝绳261和第二钢丝绳262分别从第一绞盘231和第二绞盘232上松开，当第一绞盘231和第二绞盘232逆向旋转时，使第一钢丝绳261和第二钢丝绳262分别缠绕在第一绞盘231和第二绞盘232上。同样地，船舷右侧的防倾倒机构2中的牵拉组件与船舷左侧的牵拉组件设置相同，即设置有两根钢丝绳(第四钢丝绳271和第五钢丝绳272，图中未示)，缠绕在对应的绞盘上，并从防倾倒机构2伸出。在其他实施例中，也可以采用至少一个或多个绞盘，每个所述绞盘均缠绕有相对应的钢丝绳。
24.其中，如图2所示，在本实施例中，与所述牵拉组件匹配的预警组件包括：第一传感器251和第二传感器252，其分别设置在第一钢丝绳261和第二钢丝绳262上，用于监测收集对应钢丝绳上的拉力；具体地，第一传感器251和第二传感器252分别监测各自对应的第一钢丝绳261和第二钢丝绳262受到的拉力大小；当集装箱堆垛摇摆倾斜时，会施加拉力给固定连接的第一钢丝绳261和第二钢丝绳262，集装箱堆垛倾斜角度越大，施加给第一钢丝绳261和第二钢丝绳262的拉力越大，第一传感器251和第二传感器252监测到的拉力也随着集装箱堆垛倾斜角度的增大而增大；拉力显示与警报器24，其分别与第一传感器251和第二传感器252信号连接，用于接受各个传感器反馈的钢丝绳拉力大小，并根据钢丝绳拉力的大小判断集装箱状态；具体地讲，钢丝绳拉力越大，说明集装箱堆垛的倾斜角度越大；当钢丝绳受到的拉力大于正常范围时，该拉力显示与警报器24将发送集装箱堆垛发生倾倒的警报信号给船员，使得船员可以在驾驶室内获得集装箱堆垛的倾斜状态以及操纵双向旋转电机21使第一绞盘231和第二绞盘232逆向旋转，收拢第一钢丝绳261和第二钢丝绳262完成集装箱堆垛的防倾倒措施。
25.其中，如图3所示，在本实施例中，所述集装箱固定机构3中的每个所述桥锁组件31包括：丝杆312，其两端分别连接有爪头311；螺帽314，其套设在丝杆312上，且位于两个爪头
311之间；需要说明的是，所述桥锁组件31在使用时，首先将两个爪头311分别插入相邻两列集装箱堆垛的顶层集装箱的角件孔内，之后旋转螺帽314控制丝杆312两端的爪头311移动，由于丝杆312两端螺纹方向相反，所以螺帽314向一个方向旋转时，丝杆312两端的爪头311同时向内接近，使爪头311卡在集装箱的角件孔内，把相邻集装箱连接拉紧，以达到锁死两列并排集装箱的角件孔的目的。当需要卸货时，将螺帽314向另一方向旋转，丝杆312两端的爪头311同时向外远离，使爪头311从集装箱的角件孔内松开。特别地，所述爪头311为向内弯曲的结构，锁死时具有抗拉性能强的优势，因此爪头311在集装箱由倾倒趋势时可以配合牵拉组件回拉顶层集装箱，防止因顶层集装箱倾倒导致的集装箱堆垛的连锁倾倒。
26.进一步地，如图3所示，在本实施例中，所述集装箱固定机构3还包括：两组卡绳器；所述卡绳器为类u型锁结构；结合图1所示，第一钢丝绳卡槽315通过第一支撑杆313固定在船舷左侧的集装箱堆垛的顶层集装箱12的爪头311上，第一钢丝绳卡槽315与第一丝杆312平行设置；第二钢丝绳卡槽325通过第二支撑杆323固定在船舷右侧的集装箱堆垛的顶层集装箱11的爪头321上，第二钢丝绳卡槽325与第二丝杆322平行设置；且第一钢丝绳卡槽315的高度低于第二钢丝绳卡槽325的高度；第一组卡绳器317设置在第一钢丝绳卡槽的左侧，第二组卡绳器318设置在第二钢丝绳卡槽325的右侧，即两组卡绳器设置在第一钢丝绳卡槽315和第二钢丝绳卡槽325之间；需要说明的是，第一钢丝绳261和第二钢丝绳262穿过左侧顶层集装箱12上的导向轮固定机构4后汇合成一根第三钢丝绳26连接至右侧的第二钢丝绳卡槽325，第三钢丝绳26绕过第二钢丝绳卡槽325并使用第二组卡绳器318(本实施例中一组包括3个卡绳器，第三钢丝绳26依次穿过3个卡绳器)将第三钢丝绳26的端部卡住固定，即第三钢丝绳26的端部形成一圆形套孔嵌套在第二钢丝绳卡槽325中，防止第一钢丝绳26从第二钢丝绳卡槽325脱落；同样地，第四钢丝绳271和第五钢丝绳272穿过右侧顶层集装箱11上的导向轮机构4后汇合成一根第六钢丝绳27连接至左侧的第一钢丝绳卡槽315，第六钢丝绳27绕过第一钢丝绳卡槽315并使用第一组卡绳器317将第六钢丝绳27的端部卡住固定，即第六钢丝绳27的端部形成一圆形套孔嵌套在第一钢丝绳卡槽315中，防止第二钢丝绳27从第一钢丝绳卡槽315滑出。本实施例中的第一钢丝绳26和第二钢丝绳27采用交叉式的固定方法可以减轻相邻两个顶层集装箱之间的桥锁的绑扎压力，同时由于第一钢丝绳26和第二钢丝绳27的高度不同，避免了同一直线上两根牵拉方向不同的钢丝绳在移动中产生的摩擦，减缓了钢丝绳的磨损。
27.其中，如图4所示，在本实施例中，所述定向轮固定机构4包括：导向轮41、支架42以及由锁芯44、锁壳43和内六角锁丝45组成的扭锁；所述导向轮41固定设置在支架42的顶部，用于引导钢丝绳的移动方向和减少钢丝绳的移动阻力；所述支架42的底部与扭锁的锁壳43固定连接；所述定向轮固定机构4通过扭锁与集装箱顶部的角件孔固定连接；具体地，所述角件孔设置有一固定槽，所述固定槽的开口为一长条开口，且开口大小与锁芯44的大小形状相配(图中未示)；安装定向轮固定机构4时，首先将扭锁上的锁芯44放置于角件孔中的固定槽内，此时锁芯44与固定槽的开口平行放置之后扳动扭锁上的操作杆将内六角锁丝45插入并抵住锁芯44，随着内六角锁丝45的插入，推动锁芯44旋转90
°
，使锁芯44旋转至与固定槽开口垂直的方向，此时扭锁即与角件孔处于锁紧状态，也就是说，导向轮41和支架42固定在船舷左右两侧的顶层集装箱上。本实施例所述的定向轮固定机构4采用导向轮41作为辅助装置，其意义在于使用导向轮41使所述防倾倒机构2中的钢丝绳回拉效率增加，同时左右
两侧的导向轮41把钢丝绳限制在一条直线上，避免了钢丝绳在回收过程和高速滑动时的无规则位移，减少了钢丝绳运动时的震动，起到了减震的作用，保证了本装置运行时工作人员和集装箱的安全。
28.需要说明的是，航行中船舶甲板上的集装箱堆垛会因为船舶的横摇而发生倾斜，当集装箱堆垛倾斜角度大于正常范围时，固定集装箱的钢丝绳受到的拉力会大大增加，船舷左右两侧的拉力显示与警报器24会接收到固定在钢丝绳上的传感器传输的拉力信号，进而发送预警信号给驾驶室的船员，船员启动船舷两侧的双向旋转电机21，带动对应的绞盘旋转，收拢钢丝绳；由于钢丝绳套设在钢丝绳卡槽中，钢丝绳卡槽与桥锁组件固定连接，桥锁组件固定设置在顶层集装箱上，所以当钢丝绳缠绕在绞盘上，钢丝绳施加反向的拉力给钢丝绳卡槽，并拉住桥锁组件和集装箱堆垛，有效防止集装箱堆垛倾倒；当船舶恢复正常航行时，利用集装箱防倾倒装置可以将发生倾斜的集装箱堆垛牵拉至垂直状态。
29.综上所述，与现有集装箱防倾倒装置相比，本发明所提供的集装箱船航行时的集装箱防倾倒装置具有经济实用、结构简单、容易安装且可拆卸等优势。
30.尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。