CN101913417B - 一种巨型海底打捞抓斗 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种巨型海底打捞抓斗，该抓斗包括抓斗斗体、抓斗中梁、抓头头部及抓斗平衡梁和滑轮组系统以及钢丝绳和支持钢索，其中滑轮组系统通过钢丝绳缠绕方式提供放大倍率，增大了抓斗的挖掘力；另外斗体上装有高强度的斗齿，能够在打捞沉船时，潜入几百米深的海底，用其巨大的挖掘力撕裂沉船的钢板，然后抓取沉船并打捞上来。本发明巨型抓斗不仅具备现有抓斗的基本功能，包括抓取货物的基本功能，而且起重量超大，有500吨抓取能力，特别适合在海底打捞沉船，有巨大的挖掘能力，能够撕裂沉船的钢板，大大提高了海上打捞沉船的效率，同时也提高了抓斗的经济效益。

Description

一种巨型海底打捞抓斗

技术领域：

本发明涉及抓斗技术，特别涉及海底打捞抓斗技术领域。

背景技术：

抓斗是用来抓取货物的重要的取货工具，广泛应用于港口装卸作业中，特别是应用于抓取散货的作业领域，如煤炭装卸，矿石装卸等；同时，抓斗也是水下打捞和航道清淤等重要的作业工具。现有的抓斗按照用途分为装卸用抓斗和打捞或清淤用抓斗，装卸用抓斗起重量不大：一般5至80吨之间；清淤用抓斗起重量也不大，主要用于清理航道淤泥；而打捞抓斗的起重量相对较大，因为打捞抓斗的起重量直接决定了改抓斗的打捞能力；目前，国内最大的打捞抓斗起重量为130吨，世界上的打捞抓斗起重量也在同等级别上，但是随着船舶和航运事业的发展，船舶大型化是趋势，航运业也随着向大型化发展；因此，在沉船打捞领域，原有的抓斗已经不能适应船舶大型化的趋势，作业效率太低，严重制约了沉船打捞业的发展；而本发明正是适应沉船打捞大型化的趋势，发明了起重量为500吨的抓斗，比现有的抓斗能力高出几个等级，大大拓展了打捞的作业范围，原来无法打捞的沉船现在可以打捞了，同时也大大提高了打捞的效率，降低了打捞的成本，取得更大的经济效益。

现有的抓斗主要有两大类：长撑杆式抓斗和剪式抓斗，长撑杆式抓斗包括长撑杆、斗体，头部及中梁等。(参考说明书附图1)，它的抓取力大，结构受力形式好，运用比较广泛；而剪式抓斗由于抓取力不大，应用不广泛，同等起重量的情况下，长撑杆式抓斗自重更轻，结构安全性高。因此抓斗设计大多采用长撑杆式，特别是大吨位的抓斗大都采用长撑杆式，这种形式的抓斗，抓取力更大，受力形式好，保证了结构的稳定性。因此，目前抓斗通常采用长撑杆式抓斗进行作业，特别是海底打捞抓斗，打捞作业对象是沉船，需要提供巨大的抓取力来撕裂沉船钢板，再将其分段打捞上来，这需要海底打捞抓斗本身结构的安全性，必须保证在巨大破断力下抓斗本身结构能够承受载荷的冲击，而抓斗要具备超大的起重量，将撕裂的船体分段(重达250吨)一下子打捞上来，此时抓斗本身的结构也要足够安全。

随着海洋重型装备技术向大型化、高科技化方向迅速发展，重型抓斗也向大型化、高效化发展。以适应国际发展形势、新技术发展的需要；现有的重型打捞抓斗作业表现出如下特点：第一：抓斗起重量巨大，第二：抓斗作业载荷恶劣，第三：整个抓斗挖掘力超大，第四：抓斗作业效率高，要求能够在海底撕裂沉船的船体，并将分段一次性打捞上来；第五，抓斗安全性高，抓斗结构不但要承受巨大的起重量，而且要在抓取时输出几倍于起重量的抓取力来撕裂和破断船体，实现海底打捞沉船作业。因此，重型抓斗必须要满足结构强度高，提供载荷大，稳定性安全性高，而且重型抓斗必须在满足以上要求条件下，自重尽可能的轻，降低生产成本，提高抓斗的经济效率。

发明内容：

本发明目的是解决海底打捞沉船的问题：由于海底打捞沉船的作业条件比较复杂，对于比较大的沉船，往往无能为力，因为沉船的自重很大，再加上海底泥沙和水压的作用，使得沉船更加沉重，即使动用大型浮吊来也无济于事，对于上千吨的沉船，抓斗几乎无所作为；针对这种情况，解决沉船打捞的问题：

首先抓斗起重量巨大，可以一次性打捞250吨的重物，第二，该抓斗的抓取力巨大，最大可达3000吨，如此巨大的抓取力足足可以撕裂沉船钢板，然后再把沉船分段块打捞上来，通过这种方法就可以解决大型沉船无法打捞的问题，而且无需动用上千吨的大型浮吊，只要一个小型浮吊和本发明的抓斗就可以实现打捞海底沉船，为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种巨型海底打捞抓斗，该抓斗包括抓斗斗体、撑杆、中梁、头部及平衡梁和滑轮组系统以及钢丝绳和支持钢索，所述滑轮组具备倍率放大作用，滑轮组系统通过钢丝绳缠绕方式提供12倍的放大倍率，所述的钢丝绳的缠绕方式即采用单钢丝绳缠绕通过平衡梁滑轮平衡装置使得钢丝绳所受到的力能够一直保持平衡，当抓斗抓取重物后起升时，平衡梁支持钢丝绳同时受力，平衡梁使钢丝绳受力保持一致；增大了抓斗的挖掘力，使得该抓斗抓取力巨大，完全可以在海底撕裂、扯断沉船钢板；

所述抓斗包括高强度斗齿，该斗齿通过螺栓连接在斗体的斗齿支架上，该连接方式可实现斗齿的快速更换，便于维修，因为对于打捞抓斗，斗齿为易损件，需要定期更换，因此，该连接方式便于斗齿的维修更换；

所述抓斗斗体由两瓣对称布置斗体组成，每瓣斗体由四片斗主筋连接斗底板组成，四片斗主筋为斗体的主承力构件，并配有四个销轴孔，分别与撑杆和抓斗中梁由销轴相连，从而传递滑轮组产生的挖掘力；

由于抓斗在作业时要反复张开与闭合，该处铰点连接要充分灵活，防止卡死并要适应水下作业环境，因此本发明在销轴连接处采用耐磨钢套式滑动轴承，使得连接关节开闭灵活。

所述抓斗结构包括抓斗斗体、撑杆、抓斗中梁、抓头头部及平衡梁都经过优化设计，使得各结构强度高，应力分布合理，自重轻，安全性高；

本发明抓斗的打捞抓取沉船作业原理以及详细的抓斗运转过程为：(见图1)，首先海上浮吊打捞开始，吊钩B11下降，同时吊钩A10保持相对静止，此时随着吊钩B11下降，钢丝绳平衡梁A7也随之下降，从而钢丝绳6放松；自重作用下抓斗中梁2下降，抓斗斗体1逐渐打开，当完全打开后，吊钩B11和吊钩A10同时下降，直到抓斗下潜至海底沉船处；此时，吊钩B11开始向上起升，吊钩A10保持相对静止，由于吊钩B11不断向上提升，钢丝绳平衡梁随吊钩B11一起向上起升，钢丝绳不断被向上拉紧，作用在抓斗中梁上的滑轮组被钢丝绳向上提升，带动抓斗逐渐闭合，当闭合过程中斗齿抓到沉船物体，斗体开始受到挖掘阻力，随着阻力的不断增加，抓斗发出的挖掘力也不断增加，直到斗齿插入钢板抓斗斗体夹紧船体，然后吊钩B11同时起升，拉扯钢板，并把整个船体扯断成相对小块部分，然后分块打捞上来。

有益效果

这种巨型海底打捞抓斗，通过抓斗头部、抓斗中梁、撑杆以及滑轮组和钢丝绳的联合作用，来支承巨型抓斗结构自重和超大起重量，同时产生巨大的挖掘力，其中抓斗头部直接承撑杆的压力，而撑杆的压力来自于滑轮组和钢丝绳产生的力，通过倍率放大的形式，为抓斗提供更大的挖掘力；滑轮组和钢丝绳都是采用的上述专利的钢丝绳缠绕系统的形式，由于该钢丝绳缠绕系统的形式创新的结构形式及特点，如平衡梁的设计使得钢丝绳力的平衡，滑轮组的倍率设置，支持钢链的设置等，从而使本发明巨型抓斗抓取能力更大。

本发明巨型抓斗结构不仅具备现有抓斗的基本功能，包括抓取货物的基本功能，而且起重量超大，起重量达500吨，是目前国内最大，甚至是世界上抓取能力最大的抓斗，特别适合在海底打捞沉船，有巨大的挖掘能力，能够撕裂沉船的钢板，大大提高了海上打捞沉船的效率，同时也提高了抓斗的经济效益。

附图说明：

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1抓斗的总体结构示意图；

图2斗体结构示意图；

图3抓斗中梁结构示意图；

图4抓斗滑轮缠绕系统示意图；

图5抓斗头部结构示意图；

图6钢丝绳平衡梁结构示意图；

图7支持钢索平衡梁结构示意图；

图8斗齿与斗体连接示意图；

图9斗齿连接剖视图。

图中标号：

1、抓斗斗体  2、抓斗中梁  3、撑杆  4、缠绕系统  5、抓斗头部

6、钢丝绳  7、平衡梁A  8、钢索  9、平衡梁B  10、吊钩A  11、吊钩B

12、销轴铰点A  13、销轴铰点B  14、斗齿  15、斗底板  16、斗主筋

21、中梁结构  22、滑轮  23、销轴  41、动滑轮组  42、定滑轮组

43、平衡滑轮  44、钢丝绳  51、头部滑轮  52、头部结构  53、钢索接头

71、平衡梁结构A  72、销轴  73、销轴  74、平衡滑轮  75、钢丝绳接头

91、平衡梁结构B  92、销轴  93、销轴  94、钢索  111、斗颌板

141、斗齿架  142、斗齿根  143、螺栓

具体实施方式：

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。本发明500吨海底打捞抓斗，该抓斗包括抓斗斗体、撑杆、抓斗中梁、抓头头部及平衡梁和滑轮组系统以及钢丝绳和支持钢索，如图1所示：抓斗斗体1连接斗齿14，斗体通过撑杆2与抓斗头部5相连接，斗体另外一端与抓斗中梁相连接，连接方式均为销轴连接，而抓斗头部与撑杆作为主抓斗支撑结构，相对静止，抓斗中梁连接斗体作为直接抓取动作的部件，相对运动，实现抓斗抓取动作的动力来源由缠绕系统4提供的，缠绕系统还包括滑轮组系统和钢丝绳系统，滑轮组系统分两部分，定滑轮有两组，每组6片，滑轮组安装在抓斗头部5上，相对动滑轮也有相对应的两组，每组5片，滑轮组安装在抓斗中梁4上，这四组滑轮组之间由钢丝绳缠绕相连，缠绕方式见图4，钢丝绳上端与平衡梁A7相连，而平衡梁连接在吊钩B11上；同时支持钢索8连接在平衡梁B9上，平衡梁B9连接在吊钩A10上，通过以上各个部件的联合作用，该巨型海底打捞抓斗能够抓取海底沉船，并把其打捞上来。

如图2所示：抓斗斗体包括斗体主结构、与撑杆连接的销轴铰点12、与抓斗中梁连接销轴铰点13以及可快速拆装的斗齿14，以上结构通过连接结合斗抓斗的直接抓取部件，其中斗体主结构为抓斗直接承载部件，其强度直接决定了抓斗能否承受住3000吨的抓取力，而斗齿则有抓取沉船，并插入沉船废钢板内，撕裂并扯断钢板的作用，因此必须具备比沉船钢板更强的刚度和硬度，当然，由于其作业时要反复插入钢板，表面易受磨损，因此，本发明抓斗采用可快速拆装的螺栓连接(见图8)，便于维修；同时与撑杆连接的销轴铰点12和与抓斗中梁连接销轴铰点13，起到了连接抓斗斗体、撑杆和中梁的关节作用，由于抓斗在作业时要反复张开与闭合，该处铰点连接要充分灵活，防止卡死并要适应水下作业环境，因此本发明在销轴连接处采用耐磨钢套式滑动轴承，使得连接关节开闭灵活。

抓斗中梁2，见图3，通过销轴23和抓斗斗体1相连接，而抓斗中梁2的上部安装两组滑轮22，通过钢丝绳6与抓斗头部5上的两组滑轮相连接，钢丝绳连接缠绕的方式如图4所示，由一根钢丝绳一端固定在平衡梁A7上，穿过抓斗中梁2的动滑轮组41，再穿过抓斗头部5的定滑轮组42，上下穿五次；再穿过平衡梁A7上的平衡滑轮43，再穿到抓斗中梁上的动滑轮组41，然后再穿过抓斗头部5定滑轮组42，同样也是上下穿五次，然后钢丝绳再固定到平衡梁A7上。当抓斗抓取时，钢丝绳向上收紧，带动抓斗中梁的滑轮组向上提起，抓斗中梁也随之被向上提起，此时，抓斗中梁的销轴连接着抓斗斗体，抓斗斗体被提升，抓斗斗体的另外一端销轴连接抓斗撑杆，因此，抓斗只能绕着抓斗撑杆的销轴做圆弧运动，直至两颚抓斗合拢，抓斗闭合。

抓斗钢丝绳平衡梁A7依靠抓斗平衡梁结构A71安装在浮吊吊钩B11上，而安装的方式是采用两个销轴73穿过吊钩的钩头，并两端固定在平衡梁结构上，这样，平衡梁就可以跟随吊钩上下移动，平衡梁的下端安装两根销轴72，这两根销轴与下面的钢丝绳6相连，由此，平衡梁的上下移动，带动钢丝绳的上下移动，从而实现钢丝绳的放松和收紧，平衡梁的中心位置安装有一个钢丝绳平衡滑轮74，该滑轮的作用是保持钢丝绳受力保持一致，其工作原理可见图3。本发明中的平衡梁A7以钢丝绳与抓斗中梁2的滑轮组联接抓斗斗体1，随着吊钩B11的提升，平衡梁A7带动钢丝绳的收紧，抓斗中梁2被提升，由于钢丝绳绕过抓斗中梁上的动滑轮组，同时绕过抓斗头部定滑轮组，由于滑轮组的倍率作用，钢丝绳力放大抓斗挖掘力，抓斗斗体就可以抓取并撕裂沉船钢板。

抓斗支持钢索平衡梁B9依靠抓斗平衡梁结构B91安装在浮吊吊钩A10上，而安装的方式是采用两个销轴93穿过吊钩的钩头，并两端固定在平衡梁结构上，这样，平衡梁就可以跟随吊钩上下移动，平衡梁的下端安装两根销轴92，这两根销轴与下面的两根钢索94相连，由此，平衡梁的上下移动，带动钢索的上下移动，从而实现钢索的抓斗头部上下提升，该平衡梁的作用是保持钢索受力保持一致，其工作原理与钢丝绳平衡梁A7类似，起到支撑抓斗的作用。

抓斗斗体作为打捞沉船的直接受力部件，本发明斗体采用双颚六齿相互啮合的结构，如图1所示，斗体双颚对称布置，两端分别与抓斗中梁2和撑杆3相连，随着抓斗中梁2向上提升，带动斗体双颚闭合，反之则张开；斗体双颚各连接3个斗齿，位置两两错开，斗体双颚闭合时，6个斗齿则相互啮合，其中一侧斗颚如图8所示，斗齿根142(即斗齿14)通过螺栓143快速连接在斗齿架141上，而斗齿架141是直接焊接到斗体上的，具体如剖视图8所示。该结构一方面可以确保斗齿承受巨大的挖掘力，另一方面，由于斗齿直接与沉船钢板相摩擦，易磨损，此快速拆装结构保证斗齿能快速更换，同时对斗齿受力情况进行力学分析，确保斗齿承能够承受巨大的挖掘力。使各斗齿之间的受力分配趋向更加均匀，从而使本新型海底打捞抓斗承载能力更强。

本发明的巨型海底打捞抓斗起重量巨大，抓取能力巨大，结构自重相对小，抓取比高；钢丝绳缠绕方式简洁，使得抓斗结构紧凑，承载能力大，抓斗平衡结构钢丝绳使力分布均匀；在抓斗内的滑轮组倍率使得抓斗抓取力放大，使抓斗能够有足够的力来抓取沉船钢板；抓斗斗体上安装有高强度斗齿，该斗齿强度高，能够在抓斗巨大的抓取力的作用下，插入并扯断撕裂沉船钢板，同时，抓斗本身也具有足够的强度，能够承受巨大的挖掘阻力，这样可以使巨型抓斗的作用充分的发挥，比较现有的小吨位打捞抓斗，大大提高了抓斗打捞效率。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种巨型海底打捞抓斗，该抓斗包括斗体、中梁、平衡梁和滑轮组系统，其特征在于，所述的滑轮组系统通过钢丝绳缠绕方式提供放大倍率，所述的钢丝绳的缠绕方式即采用单钢丝绳缠绕通过平衡梁滑轮平衡装置使得钢丝绳所受到的力能够一直保持平衡，当抓斗抓取重物后起升时，平衡梁支持钢丝绳同时受力，平衡梁使钢丝绳受力保持一致；所述抓斗包括高强度斗齿(14)，斗齿(14)通过螺栓(143)快速连接在斗齿架(141)上，而斗齿架(141)是直接焊接到斗体上的；所述的平衡梁A(7)依靠抓斗平衡梁结构(71)安装在浮吊吊钩B(11)上，而安装的方式是采用两个销轴(73)穿过吊钩的钩头，并两端固定在平衡梁结构上，平衡梁可以跟随吊钩上下移动，平衡梁的下端安装两根销轴(72)，这两根销轴与下面的钢丝绳(6)相连，平衡梁的上下移动带动钢丝绳的上下移动，从而实现钢丝绳的放松和收紧；平衡梁的中心位置安装有一个钢丝绳平衡滑轮(74)，该滑轮的作用是保持钢丝绳受力保持一致，平衡梁A(7)以钢丝绳与抓斗中梁(2)的滑轮组联接抓斗斗体(1)。

2.根据权利要求1所述的打捞抓斗，其特征在于，所述的斗体采用双颚六齿相互啮合的结构，斗体双颚对称布置，两端分别与抓斗中梁(2)和抓斗撑杆(3)相连，随着抓斗中梁(2)向上提升，带动斗体双颚闭合，反之则张开；斗体双颚各连接3个斗齿，位置两两错开，斗体双颚闭合时，6个斗齿则相互啮合，由于抓斗在作业时要反复张开与闭合，在销轴连接处采用耐磨钢套式滑动轴承，使得连接关节开闭灵活。

3.根据权利要求1所述的打捞抓斗，其特征在于，所述的单钢丝绳缠绕由一根钢丝绳一端固定在抓斗平衡梁A(7)上，穿过抓斗中梁(2)的动滑轮组(41)，再穿过抓斗头部(5)的定滑轮组(42)，上下穿五次；再穿过平衡梁A(7)上的平衡滑轮(43)，再穿到抓斗中梁(2)上的动滑轮组(41)，然后再穿过抓斗头部(5)定滑轮组(42)，同样也是上下穿五次，然后钢丝绳再固定到抓斗平衡梁A(7)上。