CN102271993B - 起重系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于水运工具(1)或海运船舶的起重系统。通过能够下降和上升的支撑腿(10)，海运船舶能够在海床(45)上临时固定定位。在这种情况下使用力配合锁止和制动装置(13，23，24)。通过液压机械装置(10，11)与液压装置(16，17)相结合，这使得当船舶转为移动位置时能够相对快速且有效地将海运船舶保持在固定的上升位置以及使船舶下降。

Description

起重系统

技术领域

本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分的用于水运工具，特别是支线起重船舶的起重系统(或升降系统)。

背景技术

从例如DE 100 21 163 A1，DE 2 041 925 A1，EP 1 795 443 A1，EP 094434 A1或US 6 808 337 B1，US 4 456 404中可以知道起重系统的相似性。

DE 2 041 925 A1中指出例如一种浮动、自起重平台，不过这种平台具有相对高的资源(high-resource)的齿条和小齿轮，这意味着通过这种形状锁止装置支撑腿会相对较慢地下降和上升。

与不同类型水运工具、固定海上结构或工作装置一起使用的起重系统通常具有的不利有，这些系统在其构造中需要相对高的资源，并且通常使用形状锁止的起重和保持系统。

这种构造技术通常不能实现相应的水运工具的相对快速的定位或克服静止状态。

随着海上风力发电厂或其他相似海上设备(例如测量平台、人工岛屿或钻井平台)的建立，确保在这些海上设备的供应中将尽可能大的所需部件快速且可靠的输送至这些能够被快速组装的固定位置的海上设备越来越重要。

因此，试图将用于这种海上设备供应的物流链分成供应商品和部件的输送和安装领域。

因此，对于将部件和零件从港口至例如海上风力发电厂的有效运输，有利的是，将支线起重岛的优势与运输船的优势结合起来。这意味着，一方面在卸载供应商品期间，海上的大浪无关紧要，另一方面由于运输船舶的作用，可以取得更高的灵活性、速度和经济效益。

发明内容

因此，本发明的目的是构造一种起重系统，用于水运工具，特别是用于支线起重船舶形式的运输船，该系统能够通过支撑腿临时支撑在海底或洋底上，由此该起重系统是经济高效的设计，并且从时间角度来看，该系统便于在相应的海域位置相对快速的定位，并且还能够相对快速的升起使用的支撑腿。

根据本发明，通过权利要求1的特征可以实现该目的。从而，一方面，在构造水运工具的壳体或本体与可以被降下并升起的支撑腿之间的力锁定连接时可以明白本发明的基本核心思想。

可以说，海床上的支撑腿可以据此更连续的下降。还可以以这种方式更连续和平稳地执行支撑腿的升起或浮动的相反过程，以便不会有使这些过程变慢的临时中间位置(point)。

此外，可以特别有利地实现起重系统的液压次区域(hydraulic sub-area)和液压机械次区域(hydro-mechanical sub-area)的创造性的结合。

可以以简化的方式将起重系统的液压机械次区域理解为向(特别是与浮动体或沉浮体结合)相应支撑腿注水，以这种方式，结合力锁定的且有效地液压驱动的锁止制动系统，利用压缩空气可以使支撑腿快速下降以及相对快速的浮动或向上运动。

具有这种起重系统的运输船还可以通过支撑腿在海床上临时固定定位以便相对快速地再次克服。

在这方面，有必要使具有浮力或浮动体的相应已充水的支撑腿中的水排出或流出，由此可以相对快速且更为连续地使支撑腿浮动在上部锁定的静止位置或输送位置。

起重系统还能够使具有该系统的水运工具更加不受海上风浪的约束并且不受其影响，特别是在往返固定海上设备转移或设定部件的阶段。

在通过相应的支撑腿将水运工具支撑在海床上之后，锁止装置使得水运工具能够以相应的高度固定在支撑腿上，以便随后通过有效地设置有起重汽缸的提升装置，使水运工具相对支撑腿进一步升高，以便防止其在波浪中浮动。

在该位置，部分潜水艇(例如龙骨部分或船的尾部)仍然在水中与周围环境接触。

为了船舶或水运工具在海床上临时固定定位，起重系统提供了能够下降和上升的支撑腿，该系统与下降装置和提升装置一起配合。因此，可以明白本发明的基本思想在于锁止和制动装置的设置，该装置设计为用于与相应的支撑腿通过力锁定连接。一方面，通过沿支撑腿纵向方向延伸的翼状件或制动轨道使这种连接更便利。而且，提升装置功能上与该锁止和制动装置连接，另一方面，该提升装置固定至船舶的壳体。当支撑腿下降时，有效地基于液压原理的提升装置能够进一步升高船舶壳体，以便防止其在波浪中浮动。

锁止和制动装置有利地设置有制动卡钳或制动片，其能够以力锁定的方式与翼状件进行连接，这些翼状件是简单扁铁件，并且其以180°的角度偏移设置在空心圆柱支撑腿的相对侧。

可以通过翼状件或制动轨道区域中的形状锁定轮廓，进一步改进通过力锁定的连接。

通过空心的圆柱形的且防水的支撑腿与浮动体的连接能够进一步明白本发明的基本特征，该浮动体设置在支撑腿的下部区域，还可以将其描述为沉浮体。这里，通过向支撑腿和沉浮体中简单地注水并且同时控制制动装置，可以促进支撑腿在预定位置相对快速且更连续地下降。

相反地，通过将压缩气体吹入空心圆柱形的支撑腿和沉浮体中，里面的水流出来，从而实现相应支撑腿的相对快速且可控的浮动。

因此，通过与支撑腿有效液压设计的提升装置和液压机械设计的下降和浮动装置以及浮动体配合在支撑腿上形成力锁定连接的结合，能够得到结构相对简单却被非常有效构造的起重系统，并且传送至固定海上设备的部件的传送位置具有高稳定性，利用这种起重系统，实现了使用具有这种起重系统且能够更加独立于海上风浪的船舶的可能性。

因此，可以将起重系统的基本核心部件一方面看做具有浮动体的空心防水支撑腿，可以向该支撑腿注水并且通过压缩气体将水排出。此外，另一方面是锁止和制动装置，利用该装置可以以确定的方式制动浮动支撑腿相对船舶壳体的相对运动，直到船舶通过其支撑腿被固定在海床上。

可以标出支撑腿的重量，以便通过向用作沉浮体的浮动体注水，结合支撑腿的液位(fill level)使支撑腿浮动或下沉。从而浮动体的上部区域会在无水状态平坦地浮在水面上。

在支撑腿的下端，有近似的锥形尖端，其能够更好的与海床接合。在支撑腿的锥形和光滑管道之间的过渡处，有效地设置气体出孔，其以过压阀的方式防止在浮动体中积聚过大的内压。此外，当通过压缩气体使浮动体变空时，这些出口孔确保具有锥形尖端的支撑腿的下端能够相对容易地从海床中解脱出来。

在使支撑腿下降至海床上之后，以制动卡钳或制动片之间的力锁定连接方式将包括环形体的锁止装置固定在支撑腿的翼状件或制动轨道上。因此，船舶的壳体通过提升装置悬吊在相应的环形体上。然后，以恰当的方式设置有液压汽缸的提升装置能够从该位置抬起船舶进一步离开水，直到用于部件的输送或设定所需要的工作位置不受海上风浪的影响。

从而，液压汽缸必须通过的路径取决于支撑腿在海床中的穿透深度和海浪高度。必须将船舶升至足够高以便即使在卸载状态下，其也不会在波浪中浮动，而且还不能将船舶升的太高以致波浪损坏船舶的下侧。

设置在支撑腿上的翼状件或制动轨道的数目可以是不同的并且可以根据承载能力选择。考虑到简单设置和节约成本，每个支撑腿有两个翼状件和两个制动系统(设计为例如双卡钳制动器)就足够了。

设置有这种起重系统的船舶的海上供应的功能顺序如下：

在到达船舶的使用位置之后，向支撑腿注水并使其下降至海床上。当船舶在波浪中浮动时，收紧锁止和制动装置，以便船舶以该高度相对支撑腿固定。随后，通过具有例如液压功能的提升装置进一步升高船舶，直到达到其工作高度。为了减轻相应起重系统和相应液压系统的负载，可以通过例如捆缚链条、刚性缆绳或类似物将液压系统的力设定在该工作位置。

当船舶从海上设备离开时，首先通过提升装置释放捆缚链条并且设定所述力。然后，通过提升装置使船舶缓慢的下降至水中。然后，液压地或还通过输送蒸汽入汽缸(blowing-through)的方式从底部松开支撑腿。在压缩气体进入支撑腿和浮动体后，松开制动装置以便支撑腿能够更连续且完全地浮动。在该位置，收紧并固定制动装置，并且将浮动体引导至锁止鞍状件中，在鞍状件中可以例如通过螺栓液压地锁定该浮动体。这种措施在船舶的静止位置以及特别是当船舶移动时，可以保护具有浮动体的支撑腿。

例如具有楔形的制动片可以实现制动装置的改进，以便假如承载负荷增加时，可以产生更大的夹持力。

因此，对应地起重系统更便于液压和液压机械起重机构的结合，而不会使得由于海上风浪的影响阻碍从一种方法向另一种方法的转变。同时，由于起重系统使用具有浮动体的空心圆柱支撑腿的浮力，其是快速且成本划算的，以便即使在更大的水深时支撑腿也能够相对快速的移动到其锁定位置。

附图说明

下面通过参考示例和示意性附图，详细解释本发明，其中：

图1示出了装配有这种起重系统的船舶的示意性侧视图，其中为简化起见省略了沿纵向方向的中间船体；

图2是对应于图1中船舶的前部的俯视图；

图3是沿船舶的纵向方向的起重系统的示意图；

图4是根据图3的起重系统的侧视图，其中视图朝向船舶的侧面；以及

图5是根据图3的起重系统处于相应支撑腿降低至海床上的位置。

具体实施方式

图1示出了具有起重系统5的船舶1的侧视图。示出了船舶1的外观作为示例，起重系统5设置在船舶1的前部和后部区域，其中船舶1的外观沿长度被缩短了并且其没有中间纵向区域。

起重系统5包括支撑腿10，在其外侧设置有翼状件13或制动轨道。支撑腿10具有与其下部区域结合为一体的浮动件11，在该浮动件上，支撑腿10的下部分继续向下具有锥形尖端35(还可以参见图4)。

通过围绕支撑腿10的环形件23进一步限定了起重系统5的特征，在该环形件在相对横着的区域中容纳有制动卡钳24或制动片。而且在本实施例中，在环形件23的两侧上与船舶中心轴线平行，设置了具有两个起重汽缸(或升降液压缸)16的提升装置。在该示例(图4)中，这些起重汽缸16被固定地连接至船体20。

在船舶1的静止或移动位置，将支撑腿10上升至一定高度，使固定在锁止鞍状件31(图4)中的浮动体11的上部区域大约位于水位线的高度。同时可以发现，锥形尖端35没有达到位于船底的下面的位置。

对应图1，在本实施例中，有两个起重系统5设置在右舷上，由此一个设置在船前区2，并且另一个设置在船后区3。

图2示出了船前区2的俯视图，其中起重系统5设置在右舷和左舷。起重系统5通过交叉牵条42(图5)相互连接以便更稳定。

而且，根据图2的俯视图进一步可见，U形横臂17被固定，尤其是被焊接至船体20。可以说，这种U形的、向外开口的横臂17容纳着起重系统5。从而，倚靠着横臂17的起重汽缸16的下端因此以铰接或刚性的方式固定至横臂。

图3示出了沿船舶1纵向方向截取的起重系统5的局部视图。同时参见根据图4的说明，图4中示出了起重系统5局部的侧面俯视图，可以发现翼状件或制动轨道13在空心圆柱形状的支撑腿10的两侧上。因此，图3和4的上部区域中示出的环形体23容纳锁止制动装置15，该装置包括内部的制动卡钳或制动片24。一方面起重汽缸16的活塞杆连接在锁止装置15的外边缘上，另一方面在本实施例中设置有捆缚链条26。起重汽缸16和捆缚链条26设置在环形件23的两侧。

在支撑腿10两侧的下部区域，分别提供有用于固定捆缚链条26的挂钩，其与船体20固定地连接。在静止或移动位置，吊式浮动体11放置在锁止鞍状件31中，该鞍状件例如通过螺栓固定在船体20上。

在图3中，沿船舶的方向看，示出了通过螺栓31锁定的位置，以便在船舶1的移动期间或在海上有大浪时，能够实现相应起重系统的安全固定。

浮动体11的直径大于圆柱形支撑腿10的直径。使朝向船舶1舷外的浮动体11稍微变平，以使起重系统5的垂直纵向轴线和船体1之间的距离更小。

与图3比较，在图5中示出了一种位置设置，其中起重系统5的支撑腿10下降至海床45之上或之中。在该位置，相应的螺栓32未锁住。根据船舶1的深度，可以通过提升装置的液压缸16升高支撑腿，使其离开该位置并进而离开水面，从而，甚至在海上波浪起伏时也能够避免船舶1的浮动。在这样的位置中，捆缚链条16能够相对挂钩27并因此相对船体20固定，以便能够卸除提升装置的力。

在船舶1和海上设备(未示出)之间的供应过程结束时，首先带有起重汽缸的提升装置开始运转，以便能够放松捆缚链条26。随后，由于锁止和制动装置15相对于支撑腿10的固定位置，可以卸载起重汽缸16的力，从而船舶1下沉并被缓慢地向下引导。由于存在的重量，这会一直发生至达到船体20的浸水深度。

因此，船舶1已经浮着，不过仍然被其在海床45之中和之上的例如四个起重系统5支撑着。

在起重过程中，压缩气体撞击防水支撑腿10和浮动体11，以排出其中存在的水。在某种程度上，这还可以通过锥形尖端区35中的出口36有效地发生，以促进从海床45中垂直地松开支撑腿10。

在该位置和阶段，释放环形体23中的制动片15，或使其只与低的可控的基于力的连接件(其与翼状件13连接)连接，以便实现浮动体11与支撑腿10的更连续地浮动。

当达到图1中示出的浮动体11的位置，锁止和制动装置15相对各自的支撑腿10固定，并且整个起重系统固定在锁止鞍状件31中。

Claims (11)

1.一种水运工具（1），其具有起重系统，

具有能够下降和上升的支撑腿（10），其用于将所述水运工具（1）至少临时固定定位在海床（45）上或在预定海床位置上方，

具有用于所述支撑腿（10）和所述水运工具（1）的下降装置和提升装置，

具有用于与相应的所述支撑腿（10）进行力锁定连接的至少一个锁止和制动装置，

其中所述提升装置一方面与所述锁止和制动装置可操作地连接，以及

所述提升装置另一方面以这样一种方式固定至所述水运工具（1）的本体（20），即，

当所述支撑腿（10）下降时，所述水运工具（1）可以相对所述支撑腿（10）上升，

其特征在于，

所述支撑腿（10）沿纵向方向包括至少一个翼状件或制动轨道，利用所述翼状件或制动轨道，具有至少一个制动卡钳或具有制动片的所述锁止和制动装置可以以力锁定的方式进行连接，并且

用于使所述支撑腿（10）下降和上升的装置包括液压机械装置。

2.根据权利要求1所述的水运工具，其特征在于，

所述提升装置包括起重汽缸（16），所述起重汽缸通过围绕每个支撑腿（10）的环形或壳形夹持件以力锁定和/或形状锁定的方式与所述制动卡钳或所述制动片的轴承连接。

3.根据权利要求1至2之一所述的水运工具，其特征在于，

所述锁止和制动装置中的制动装置（15）设置有双卡钳制动器，并且

设置有楔形制动片以增加对较高负载的夹持力。

4.根据权利要求1所述的水运工具，其特征在于，

在所述水运工具（1）的本体（20）上提供用于支撑所述提升装置的U形横臂（17）。

5.根据权利要求1所述的水运工具，其特征在于，

在所述水运工具（1）的前部和后部，设置有两个相应的相对横置的下降装置和提升装置，所述下降装置和提升装置通过交叉牵条（42）相互稳定。

6.根据权利要求1所述的水运工具，其特征在于，

所述支撑腿（10）设计为空心圆柱形，并且

包括在下端部区域的特别是沿移动方向定位为吊式的至少一个沉浮体（11），并且其中所述支撑腿（10）和所述沉浮体（11）设计为防水的。

7.根据权利要求1所述的水运工具，其特征在于，

所述提升装置包括起重汽缸（16），并且提供捆缚链条（26）用于在所述水运工具（1）的上升位置减轻所述起重汽缸（16）的负载。

8.根据权利要求1所述的水运工具，其特征在于，

在所述支撑腿（10）的下端设置具有锥形尖端（35）的端部。

9.根据权利要求6所述的水运工具，其特征在于，

在所述支撑腿（10）的下端且在所述沉浮体（11）下面设置流出孔（36）。

10.根据权利要求1所述的水运工具，其特征在于，所述支撑腿（10）沿纵向方向包括两个相对横置的翼状件或制动轨道。

11.根据权利要求1所述的水运工具，其特征在于，在所述水运工具（1）的前部和后部的舷外侧，设置有两个相应的相对横置的下降装置和提升装置，所述下降装置和提升装置通过交叉牵条（42）相互稳定。