專利名稱：磁性對接設備及其使用方法
技術領域：
本發明主要涉及使用磁體將運輸工具附接到另一物體上，并且更具體而言，本發明涉及使用磁體將運輸工具，如交通工具，附接到另一運輸工具或對接點上。
背景技術：
許多水上運輸工具，例如渡船、拖船和貨船在與陸地、其它運輸工具或其它對接點進行對接時，利用由船載馬達產生的推進力將運輸工具保持在適當的位置。例如，客輪可使用其自己的推進系統或在拖船或其它定位運輸工具的幫助下操作通過港口或水道。所述船只可朝向對接點如碼頭、船塢或其它結構被引導，所述對接點已裝備保護襯墊，例如輪胎、可充氣的氣囊等，用以防止對接點對船殼產生損傷。所述船只可被定位，使得船殼的至少一部分接近對接點。例如，在一種實施方式中，船只的一側可被定位靠在船塢上，使得與船塢緊密配合的船殼的表面積最大化。
一旦船只距離對接點足夠近，可使用船載馬達以產生將船只保持靠在對接點上的推進力。在旅客上船和/或裝載貨物時，來自船載馬達的所述推進力可被用于將船只保持在適當的位置。船只經常對接一段持續時間，這需要恒定的推進力以保持船只定位在所需空間。
在一些情況下，來自一條或多條拖船或其它定位運輸工具的推進力被用于在進行對接時將較大的運輸工具保持在適當的位置。例如，一條或多條拖船可被定位在對接船只的一側上，而該船只的另一側與對接點緊密配合。通過向船只的相對側施加推進力，一條或多條拖船可被用于保持所述船只處于其對接位置。通常，拖船裝備有圍繞船殼的防護障(例如輪胎、可充氣的氣囊等)，以防止對船只產生損傷。
用于保持運輸工具緊固到對接點上的這些技術，雖然有效，但是不具有能源效率。一種用于在進行對接時將運輸工具保持在適當位置的更具效率的方法可通過采用電磁體的不同構形來實現。這種電磁體可被用于保持運輸工具緊固到對接點上，并且若適當進行構造，可允許在一定的方向上進行一定范圍的運動，以適應波浪或其它運動的作用。
本發明目的在于達到克服，或至少減少以上所列問題中的一個或多個的效果。
發明內容
一種磁性對接設備，包括具有附接到其上的電磁體的支承構件。所述支承構件包括用于將磁性對接設備附接到運輸工具上的緊固件。所述支承構件和緊固件協同配合以定位在運輸工具外部的電磁體。當運輸工具被定位接近包括鐵制品的對接點時，所述磁性對接設備在操作上接通電磁體。當通電時，電磁體在其自身和鐵制品之間產生磁引力，并且所述磁引力致使運輸工具被保持在對接點處。還可在操作上對電磁體斷電，以釋放運輸工具離開對接點。
在本發明的另一個方面中，提供一種用于將運輸工具磁性對接到另一物體上的方法。所述方法包括將磁性對接設備附接到運輸工具上。所述磁性對接設備包括具有附接到其上的電磁體的支承構件。所述運輸工具被定位接近包括鐵制品的對接點。所述電磁體被通電，從而在其自身和鐵制品之間產生磁引力。所述磁引力致使運輸工具被保持在對接點處。所述電磁體被斷電，以釋放運輸工具離開對接點。
通過結合附圖和下面的詳細描述，本發明可得到更好地理解，在附圖中使用相同的附圖標記表示相同的元件，其中圖1A示出了根據本發明的一種實施方式的電磁對接機構；圖1B是圖1A中所示對接機構的側視圖；圖2是圖1A和圖1B中所示說明性的對接機構的一部分的剖視圖；圖3是示出了根據本發明的一個方面的磁性對接機構的典型方法的簡化框圖；
圖4是示出了圖3中所示的方法的一種典型應用的簡化視圖；圖5示出了根據本發明的另一種實施方式的電磁對接機構；和圖6示出了根據本發明的另外一種實施方式的電磁對接機構。
雖然本發明易于進行多種改動且存在其它可選形式，但是已通過實例的方式在附圖中示出本發明的具體實施方式
并且在此對其進行詳細描述。然而，應該理解在此對具體實施方式
的描述不是旨在將本發明限制為所公開的特定形式，而是相反地，本發明旨在包括在由所附權利要求限定出的本發明的精神和范圍內的所有變型、等效方式和其它可選方式。
具體實施例方式
本發明的說明性實施方式如下所述。為了清楚起見，在本說明書中并不是對實際實施的所有特征都進行描述。當然應該意識到，在對各種實際的實施方式的開發中，必須做出多種與實施場合具體相關的決定從而實現開發者的具體目標，例如遵循與系統相關的且與商業相關的約束條件，所述約束條件隨具體實施方式
而不相同。此外，應意識到這種開發嘗試可能是復雜的和耗時的，然而，這將是那些掌握本公開內容的本領域的技術人員的常規任務。
參見圖1A，圖中示出了根據本發明的一種實施方式的對接機構100。該對接機構100包括在套節115處附接到支承構件110上的電磁體105。在這種構造中，電磁體105能夠自由地圍繞套節115旋轉。然而，應該意識到，為了重點表示本發明中的特定部分，圖1A并不是按比例進行繪制的。
支承構件110可使用許多種不同的材料被構造成多種構形。此外，支承構件110的特定細節，例如形狀、尺寸、組成等可變化以適應特定應用，或者簡單地作為設計選擇的問題。在該實例中，支承構件110包括管形鋼，并且被構造以包括在夾具120上面見頂的弓形部分116。如下面所述，當成形為這種構形時，支承構件110可以更容易地定位在運輸工具例如船只的一側上方，使得電磁體105被設置以緊密配合或非常接近鐵制品，如鐵板，所述鐵制品被附接到對接點處。
夾具120被附接到支承構件110上并在操作上可將對接機構100緊固到運輸工具上。對于支承構件110來說，夾具120的特定細節可隨本發明的應用或用途而改變。應理解夾具120是可被用以將對接機構100緊固到運輸工具上的無窮多種機構。例如，可使用螺栓、鉚釘、焊接或任何其它類型的緊固件將對接機構100附接到運輸工具上。簡單地說，將對接機構100附接到運輸工具上的方式對本發明來說并不重要。
在另一種實施方式中，支承構件110可包括允許夾具120和電磁體105之間的距離減小、增大或按照所需進行調節的可伸縮或可調節件(未示出)。這例如可以通過使用液壓支架或其它類型的可調節件而實現。如下面所述，對接機構100中的電磁體105可以緊密配合或非常接近鐵制品，從而將運輸工具，例如交通工具、船只、或其它類型的飛行器保持在對接點處。若對接機構100被構造具有可調節支承構件，那么可對電磁體105的位置進行調節以使其更加容易地緊密配合鐵制品或被定位在非常接近鐵制品的范圍內。
電力通過纜線125使用電刷130被提供給電磁體105。即便是在電磁體105正在旋轉時，電刷130也能夠將電力輸送給電磁體105。纜線125和電刷130的特定細節，例如形狀、尺寸、組成等可變化以適應特定應用，或者簡單地作為設計選擇的問題。此外，任何其它技術可被用以輸送足夠的電力從而接通電磁體105。
參見圖1B，圖中示出了對接機構100的側視圖。繼續該示例性實例，支承構件110被構造以提供結構完整性用于支承電磁體105，同時允許電磁體105圍繞套節115進行旋轉。在該實例中，電磁體105成形為超環狀體，且套節115通過其中心。然而應該理解，本發明可使用多種電磁體形狀和構形。此外，對接機構100的其它細節，例如形狀、尺寸、組成和構形可變化以適應特定應用，或者簡單地作為設計選擇的問題。
參見圖2，示出了電磁體105的剖視圖。在該實例中，該剖視圖示出電磁體105包括纏繞有導線200的芯，如領域中所公知。該芯和導線200可包含多種已公知的用于制造電磁體的材料。在一種示例性實施方式中，所述芯可包含鐵，而所述導線包含銅。
橡膠涂層205可被用于包覆和保護導線200。橡膠涂層205可用于保護導線200和芯不受鹽水和其它環境條件的腐蝕效應。橡膠涂層205還可在電磁體105與鐵制品相接觸時保護導線200和芯。此外，橡膠涂層205使導線200與其環境相絕緣。橡膠涂層205可包含多種已公知的材料并且可使用多種已公知的工藝技術例如浸漬、噴涂等加以應用。
參見圖3，示出了一種用于將運輸工具磁性對接到另一個物體上的方法。結合圖1A和圖1B中所示出的對接機構100對該種方法進行討論，用以簡化本發明的討論并且不用于限制性目的。還結合圖4對該方法進行討論，其中圖4僅為本發明的一種示例性應用。
在圖4中，示出對接機構100被附接到船只400上。圖中示出船只400被定位接近對接點405(例如碼頭、船塢、卸載站、停止點、第二運輸工具等)。鐵制品410被附接到對接點405上。在該實例中，鐵制品410為鐵板。
應該理解，圖1A和圖1B中所示出的對接機構100的構形僅為可用于實施圖3所示方法中的多種可能解決方案中的一種。同樣，如圖4所示的本發明的典型應用僅為本發明可能采用的多種應用中的一種。如上所述，對接機構100及其應用的具體細節可作為設計選擇問題而發生改變。
參見圖3中的方框300，對接機構被附接到運輸工具上并且包括具有附接到其上的電磁體的支承構件。在圖4中，所述運輸工具為船只400。然而應該理解，所述運輸工具可以是各種交通工具，例如駁船、船只、汽車、空間飛行器等。在該實例中，支承構件110將對接機構100附接到船只400上。此外，雖然未示出，但是多個對接機構可被附接到運輸工具上。所使用的對接機構的具體個數可隨特定應用而改變。
在方框305中，運輸工具被定位到接近包括鐵制品的對接點處。在圖4中，對接點405為旨在用于船只的實際船塢，然而，對接點405可以是適于保持運輸工具的任何結構、運輸工具或物體。
在該實例中，鐵制品410為鐵板。然而，鐵制品可被構造成多種形狀和組成。在該實例中，鐵板在側面向下至少延伸出船塢405的一部分，用以使電磁體105與鐵板的水平緊密配合簡單化。同樣，鐵板410可被構造成其高度大于電磁體105的直徑。尺寸上的差異起到減輕由于潮汐和波浪作用導致水深改變而產生的垂直向緊密配合的問題。
在另一種示例性實施方式中，鐵制品可鉸接或樞轉附接到對接點上。當進行樞轉附接時，鐵制品圍繞樞軸點在任一方向上自由運動。如有必要，使用多個不同的能量抑制器例如壓桿、彈簧、液壓裝置等可對鐵制品圍繞樞軸點或鉸鏈的運動進行約束。
作為一個實例，如圖4所示，鐵板410可被樞轉附接到船塢405上，使得鐵板可以自由來回擺動接近和遠離船只。為了約束這種運動，多個阻尼器可被附接到鐵板410和船塢405上。若適當布置，阻尼器起到約束和反抗鐵板在任一方向上的運動的作用。鐵板410的運動，連同阻尼器的阻力，在操作上吸收來自與鐵板410緊密配合的電磁體105的沖擊能和由波浪作用傳送來的連續能量。
在方框310中，電磁體被通電以在電磁體和鐵制品之間產生磁引力。磁引力在操作上將運輸工具保持在對接點處。在圖1中，纜線125向電磁體105輸送電能，由此在電磁體105附近產生磁場。當電磁體與鐵制品足夠近時，電磁體被吸引到鐵制品上。電磁體傾向于將其所附接的對接機構和運輸工具保持在鐵制品附近。
在圖4中，當對接機構100中的電磁體105被通電時，電磁體105和其所附接的船只400被吸到鐵板410上。電磁體的吸引力傾向于保持船只400靠近鐵板410。在該實例中，由于電磁體105呈輪形，然而，船只400可上下運動以適應波浪作用，同時與船塢405平行的側向運動大體上被抑制住。
然而，通常應意識到電磁體不需要與鐵制品緊密配合以將運輸工具保持在適當的位置處。例如，可使用緩沖器和其它物體以防止產生緊密配合，但是依然存在磁力以將運輸工具保持在對接位置。本發明中的特定布置或應用可作為設計選擇問題而發生改變。
在方框315中，電磁體105被斷電，且運輸工具被釋放離開對接點。可通過不再向其供電而使電磁體斷電。在圖4中，當電磁體105被斷電時，船只400可自由進行操作。
在另一個實例中，對接機構可被附接到對接點，而不是附接到運輸工具上。在該種實施方式中，鐵制品將被附接到運輸工具上。前面所討論的圖示實例起到大體相同的作用，除對接機構和鐵制品的位置相反以外。在另一種實施方式中，所述運輸工具和對接點可各自包括對接機構和鐵制品。如上面所述，對接機構的位置、構形和應用可作為設計選擇問題而發生改變。
參見圖5，圖中示出了根據本發明的另一種實施方式的對接機構500。在該種實施方式中，第一可旋轉磁體505在第一套節(未示出)處被附接到第一支承構件510上。第二可旋轉磁體515在第二套節(未示出)處被附接到第二支承構件520上。支承構件510，520通過樞軸點525進行連接。與如圖1所示的電磁體100相似，電磁體505，515可圍繞第一和第二套節進行旋轉，并且可被通電以在其附近產生磁場。
使用阻尼器530例如彈簧、壓桿、或其它能量抑制器可將第一和第二支承構件510，520偏置于設定位置。在該種構形中，允許第一和第二支承構件510，520圍繞樞軸點525進行運動，但是該運動受到阻尼器530的抵抗。在一定條件下，允許進行這些受限制的運動，例如適應波浪作用，可能是有利的。
如圖5所示的特定實施例預期每一塊電磁體505，515與鐵制品緊密配合，但這并不是所必須的。這例如可使用兩塊分開的鐵制品或者通過一塊大的鐵制品而實現。在另一種實施方式中，可去掉電磁體505，515中的一個，并且例如使用夾具可將支承構件510，520永久地或可拆卸地附接到運輸工具或其它物體上。
參見圖6，圖中示出了根據本發明的另一種實施方式的對接機構600。在該種實施方式中，多個電磁體605被附接到弓形支承構件610上。與前述實施方式一樣，電磁體605可旋轉地連接到支承構件610上。當通電時，電磁體605傾向于朝向鐵制品吸引任何附接有電磁體的運輸工具或物體。對接機構600例如可被放置在船只的一側上，以適于與其它船只或其它鐵制品進行對接。
應該意識到，如上所述的對接機構100，500，600可被用于多種不同的應用中。如圖4所示的實例旨在僅示出多種不同可能性中的一種。例如，對接機構100，500，600可用于宇宙中，用以使空間飛行器與另一個空間飛行器相對接。
以上所公開的特定實施方式僅為說明性的，而可以對于那些掌握本公開內容的本領域的技術人員而言明顯的不同但是等效的方式對本發明進行修改和實施。此外，除以下在權利要求中所述內容外，在此所示的結構和設計的細節不存在任何限制。因此，明顯的是可對以上公開的特定實施方式進行修改或改動，且所有這些改動都被視為在本發明的范圍和精神內。因此，在此所尋求的保護范圍如以下權利要求所述。
權利要求
1.一種磁性對接設備，包括具有附接到其上的電磁體的支承構件，所述支承構件包括用于將磁性對接設備附接到運輸工具上的緊固件，其中所述支承構件和緊固件協同配合在操作上定位在運輸工具外部的電磁體，并且當運輸工具被定位接近包括鐵制品的對接點時，所述磁性對接設備在操作上接通電磁體以在電磁體和鐵制品之間產生磁引力，其中所述磁引力致使運輸工具被保持在對接點處；并且對電磁體斷電，以釋放運輸工具離開對接點。
2.根據權利要求1所述的磁性對接設備，其中所述支承構件在操作上是可調節的，使得電磁體相對于緊固件的位置是可調節的。
3.根據權利要求1所述的磁性對接設備，其中所述電磁體大體上是圓形的并且被可旋轉地連接到所述支承構件上。
4.根據權利要求1所述的磁性對接設備，其中所述電磁體上涂覆有橡膠涂層。
5.根據權利要求1所述的磁性對接設備，其中所述支承構件成形具有在緊固件上面見頂的弓形部分。
6.根據權利要求1所述的磁性對接設備，進一步包括第二支承構件，其中所述第一和第二支承構件在樞軸點處樞轉連接，并且使用阻尼器偏置到設定位置，其中阻尼器提供所述第一和第二支承構件圍繞樞軸點的抵抗運動。
7.根據權利要求6所述的磁性對接設備，進一步包括被附接到第二支承構件上的第二電磁體。
8.一種用于將運輸工具磁性對接到另一物體上的方法，包括將磁性對接設備附接到運輸工具上，其中所述磁性對接設備包括具有附接到其上的電磁體的支承構件；定位所述運輸工具接近包括鐵制品的對接點；所述電磁體通電，從而在電磁體和鐵制品之間產生磁引力，其中所述磁引力致使運輸工具被保持在對接點處；以及所述電磁體斷電，以釋放運輸工具離開對接點。
9.根據權利要求8所述的方法，其中鐵制品被樞轉附接到對接點上，并且包括至少一個阻尼器，并且所述至少一個阻尼器在操作上吸收由運輸工具傳輸至鐵制品上的能量。
10.根據權利要求8所述的方法，其中所述支承構件包括緊固件，并且將磁性對接設備附接到運輸工具上這一步包括，可調節地將磁性對接設備附接到運輸工具上，使得電磁體相對于緊固件的位置是可調節的。
11.根據權利要求8所述的方法，其中定位所述運輸工具接近包括鐵制品的對接點這一步包括定位所述運輸工具接近第二運輸工具。
12.根據權利要求11所述的方法，其中所述鐵制品被附接到第二運輸工具上并且所述電磁體通電，從而在電磁體和鐵制品之間產生磁引力這一步包括所述電磁體通電以使所述運輸工具與第二運輸工具對接。
13.一種用于將運輸工具磁性對接到對接點上的系統，包括鐵制品；和磁性對接設備，包括具有附接到其上的電磁體的支承構件，所述支承構件包括用于將磁性對接設備附接到運輸工具上的緊固件，其中所述支承構件和緊固件協同配合在操作上定位在運輸工具外部的電磁體，并且當運輸工具被定位接近包括鐵制品的對接點時，所述磁性對接設備在操作上接通電磁體以在電磁體和鐵制品之間產生磁引力，其中所述磁引力致使運輸工具被保持在對接點處；并且所述電磁體斷電，以釋放運輸工具離開對接點。
14.根據權利要求13所述的系統，其中所述鐵制品是鐵板。
15.根據權利要求13所述的磁性對接設備，其中所述支承構件在操作上是可調節的，使得電磁體相對于緊固件的位置是可調節的。
16.根據權利要求13所述的磁性對接設備，其中所述電磁體大體上是圓形的并且被可旋轉地連接到所述支承構件上。
17.根據權利要求13所述的磁性對接設備，其中所述電磁體上涂覆有橡膠涂層。
18.根據權利要求13所述的磁性對接設備，其中所述支承構件成形具有在緊固件上面見頂的弓形部分。
19.根據權利要求13所述的磁性對接設備，進一步包括第二支承構件，其中所述第一和第二支承構件在樞軸點處樞轉連接，并且使用阻尼器偏置到設定位置，其中阻尼器提供所述第一和第二支承構件圍繞樞軸點的抵抗運動。
20.根據權利要求19所述的磁性對接設備，進一步包括被附接到第二支承構件上的第二電磁體。
全文摘要
一種磁性對接設備，包括具有附接到其上的電磁體的支承構件。所述支承構件包括用于將磁性對接設備附接到運輸工具上的緊固件。所述支承構件和緊固件協同配合以定位在運輸工具外部的電磁體。當運輸工具被定位接近包括鐵制品的對接點時，所述磁性對接設備在操作上接通電磁體。當通電時，電磁體在其自身和鐵制品之間產生磁引力，并且所述磁引力致使運輸工具被保持在對接點處。還可在操作上對電磁體斷電，以釋放運輸工具離開對接點。在本發明的另一個方面中，所述方法包括將磁性對接設備附接到運輸工具上。所述磁性對接設備包括具有附接到其上的電磁體的支承構件。所述運輸工具被定位接近包括鐵制品的對接點。所述電磁體被通電，從而在其自身和鐵制品之間產生磁引力。所述磁引力致使運輸工具被保持在對接點處。所述電磁體被斷電，以釋放運輸工具離開對接點。
文檔編號B63B21/02GK1695024SQ03824773
公開日2005年11月9日 申請日期2003年9月2日 優先權日2002年8月30日
發明者W·珀金斯 申請人:小合資企業美國有限責任公司