CN103708247B - 具有反拖功能的大型结构物滑移装船系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了具有反拖功能的大型结构物滑移装船系统,它包括通过前面板隔开设置的前、后水箱，在码头前面板上左右对称的开有两个口，在两个口上加装有挡水板，在后水箱内安装有水泵，在后水箱顶部安装有码头顶板，在前水箱中漂浮有船体，在船体上设置有多个压载舱，每个压载舱安装有注水与排水两台水泵，每个压载舱安装有液位传感器，在码头顶板上以及船体上均铺设有船体滑轨，在每一个码头滑轨上分别安装有两条桩腿，在四条桩腿顶部上安装有托物板，油缸固定在码头顶板上，在油缸前后两端的活塞杆上均安装有滑轮，前、后端钢丝绳一端固定在码头顶板上并且另一端绕过前、后端滑轮固定在托物板上。采用本发明降低施工的安全风险。

Description

具有反拖功能的大型结构物滑移装船系统

技术领域

本发明涉及装船系统，尤其涉及具有反拖功能的大型结构物滑移装船系统。

背景技术

传统的装船方法是采用浮吊吊装的方法，但对于导管架、平台组等大型结构物（800吨以上）的装船，没有特殊的大型起重设备很难实施，而且吊装作业对天气和潮汐条件要求苛刻。为充分利用现有的设备和技术力量解决大型结构物装船的问题，拖拉滑移装船技术应运而生。

大型结构物滑移装船作业是一项影响因素众多、关系复杂的系统工程。一般的滑移装船过程中都是由技术人员靠简单的现场监测潮汐变化以及结构物移动距离，通过这些参数机算出驳船的调载水量，这种控制过程存在着多项误差和不确定因素，而且多采用卷扬机牵引钢丝绳的方法拖拉结构物，对于结构物位移的控制精度不高，对于绞车能力要求高，当遭遇因临时的天气及潮汐剧烈变化不利于装船的情况下不能实现停止装船并将船反拖回岸上以避免危险和损失，施工的安全及质量不能保证。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种可以实现在现场施工中提高装船的质量和效率、降低施工的安全风险的具有反拖功能的大型结构物滑移装船系统。

本发明的具有反拖功能的大型结构物滑移装船系统,它包括通过前面板隔开设置的前、后水箱，在所述的码头前面板上左右对称的开有两个口，在两个口上加装有可以上下调节的挡水板以调节口与水箱底板的距离，在后水箱内安装有水泵，在所述的后水箱顶部安装有码头顶板，在所述的前水箱中漂浮有船体，在所述的船体上设置有多个压载舱，每个压载舱安装有注水与排水两台水泵，每个压载舱安装有一支液位传感器，所述的液位传感器将液位测量数据传输给可编程控制器，所述的可编程控制器将当前水位值与期望值对比，然后输出控制信号给需注水或排水的压载舱的注水泵或排水泵以实现压载舱的注水或排水，在码头顶板上与船体平行设置有两个码头滑轨，在所述的船体上铺设有与两个码头滑轨同位置设置的船体滑轨，在每一个所述的码头滑轨上分别安装有两条桩腿，在四条桩腿顶部上安装有用于安装大型结构物的托物板，双出杆液压油缸固定在码头顶板上，所述的双出杆液压油缸与可编程控制器相连，在所述的双出杆液压油缸前后两端的活塞杆上均安装有滑轮，前端钢丝绳一端固定在码头顶板上并且另一端绕过前端滑轮固定在托物板上，后端钢丝绳一端固定在码头顶板上并且另一端绕过后端滑轮固定在托物板上，在码头滑轨上安装有拉线式位移传感器，拉线式位移传感器的拉线端与桩腿固定相连以测量桩腿的位移，所述的拉线式位移传感器将桩腿的位移数据传输给所述的可编程控制器，所述的可编程控制器将读取的桩腿的位移数据与设定值比较，然后输出开停控制信号给双出杆液压油缸。

采用本发明可以模拟滑移装船过程的小型实验平台，通过在实验平台上模拟，创新装船结构，优化调载过程，以实现在现场施工中提高装船的质量和效率、降低施工的安全风险。

附图说明

图1为本发明的具有反拖功能的大型结构物滑移装船系统的主示图；

图2为图1所示的装船系统的俯视图；

图3为图1所示的装船系统的A-A向侧视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实例对本发明作以详细描述。

如附图所示的本发明的具有反拖功能的大型结构物滑移装船系统,它包括通过前面板隔开设置的前、后水箱，在所述的码头前面板11上左右对称的开有两个口，在两个口上加装有可以上下调节的挡水板12以调节口与水箱底板的距离，模拟海平面因潮汐而变化。在后水箱6内安装有水泵，持续往模拟大海水箱即前水箱3注水，使前水箱3中海平面不会因船的浮动而变化。在所述的后水箱顶部安装有码头顶板5，在所述的前水箱3中漂浮有船体4，在所述的船体4上设置有多个压载舱，每个压载舱安装有注水与排水两台水泵，每个压载舱安装有一支液位传感器，所述的液位传感器将液位测量数据传输给可编程控制器，所述的可编程控制器将当前水位值与期望值对比，然后输出控制信号给需注水或排水的压载舱的注水泵或排水泵以实现压载舱的注水或排水，在码头顶板5上与船体4平行设置有两个码头滑轨8，在所述的船体上铺设有与两个码头滑轨同位置设置的船体滑轨9，在每一个所述的码头滑轨8上分别安装有两条桩腿1，在四条桩腿顶部上安装有用于安装大型结构物10的托物板，双出杆液压油缸2固定在码头顶板5上，所述的双出杆液压油缸2与可编程控制器相连，在所述的双出杆液压油缸2前后两端的活塞杆上均安装有滑轮，前端钢丝绳一端固定在码头顶板上并且另一端绕过前端滑轮固定在托物板上，后端钢丝绳一端固定在码头顶板上并且另一端绕过后端滑轮固定在托物板上，在码头滑轨8上安装有拉线式位移传感器7，拉线式位移传感器7的拉线端与桩腿1固定相连以测量桩腿1的位移，所述的拉线式位移传感器7将桩腿1的位移数据传输给所述的可编程控制器，所述的可编程控制器将读取的桩腿1的位移数据与设定值比较，然后输出开停控制信号给双出杆液压油缸2。

优选的在所述的码头滑轨8上铺聚四氟板以减小桩腿1与滑轨8的摩擦，以减小拉力，从而减小油缸2压力和尺寸，使结构灵活占地面积小同时节约成本，在船上铺设同样的滑轨9。

在大型结构物滑移装船过程中须用绳索拴住船舶。为避免船舶与码头之间因摩擦或碰撞受损，在码头前面板上位于两码头滑轨8之间处焊接两条矩形钢并粘贴聚四氟板，且矩形钢上端超出顶面的距离设置为40-50mm，使得船在调载过程中上下浮动时不至于与顶板上滑轨产生干涉，影响船的浮动。

双出杆液压油缸2固定在顶板5上，在所述的双出杆液压油缸2前后两端的活塞杆上均安装有滑轮，前端钢丝绳一端固定在码头顶板上并且另一端绕过前端滑轮固定在托物板上，后端钢丝绳一端固定在码头顶板上并且另一端绕过后端滑轮固定在托物板上。传统的滑移装船是在船体4上固定滑轮支座，钢丝绳绕过船上滑轮牵引结构物存在缺陷，在结构物上传过程中，如果船体4上浮或下沉都影响船上滑轮，从而影响钢丝绳牵引的平稳性，这种迁移方式安全系数不高，改用双出杆液压缸结构可以省去在船上固定支座滑轮，保证牵引过程中钢丝绳的稳定，从而提高系统的安全性。液压迁移装置与卷扬机绞线装置相比还有可控性高的优点，可以通过双出杆液压油缸2油的进出控制桩腿的位移。通过控制双出杆液压油缸2的进出油控制桩腿1的启停比通过控制电机的启停安全可靠。

同时这种双出杆液压钢的应用，可以对结构物进行反拖，传统的在装船过程中由于各种原因引起的不能继续装船的情况下，由于电机绞线式不能把大型结构物反拖回码头，一般做法是继续装船，这种方法对于码头及拖船的破坏很大，甚至使结构物翻落水中，造成重大的经济损失甚至人员伤亡。在不适合装载时，通过改变三位四通阀的开口方向，使活塞向顶板方向运动，将结构物拖回岸上，保证了结构物及船的安全。

在拖拉前先将钢丝绳预紧，使前后两根钢丝绳都处于紧绷状态，因为桩腿滑移到某个为位移停止时由于惯性继续向前滑行，这对滑移位移的测量产生误差，由于压载舱的调载是根据桩腿的位置进行的，位移的误差直接影响调载量的大小，如果误差较大，调载量过多或过少都会使船受力不均而损坏。

船分多个压载舱，优选的沿中线面和中站面对称分布，每个压载舱配备两台水泵来实现注水与排水，每个舱配备一支液位传感器，根据液位传感器测量数据，将当前水位值与期望值对比，通过PLC控制所需泵的开关。

压载水调节计算：

调载及根据驳船的周围环境变化及施加在驳船的载荷变化，实时调整压载水舱的压载水量。调载的过程主要是根据桩腿在滑移装船的过程中，通过计算滑移到驳船上的重量及其所引起的弯矩决定调载力矩及调载水量，将计算结果保存为数据库供调载过程中调用。

上船过程中结构物对驳船的压力为

$P_i=(G_i+G_t)x\÷L_t(x\≤L_t)$

每个桩腿长为L_t，重量G_i，结构物分配到每个桩腿的重量为G_t，上船距离x

此时驳船受到该结构物的横倾纵倾力矩为

$\begin{array}{c}{M}_{\mathrm{ti}}=P_i{Y}_i\\ M_{\mathrm{tli}}=P_i[X_i-(L_t-x)/2]\end{array}$

其中每个桩腿的中心坐标为（X_i,Y_i,Z_i）

调节压载舱的压载水使其纵横倾角变化的力学模型为

其中M_R1、M_C1、M_R2、M_C2分别为调载前后驳船的横倾、纵倾恢复力矩

M_ai1、M_bi1、M_ai2、M_bi2分别为调载前后压载舱产生的横倾、纵倾力矩

M_f□si1、M_f□si2分别为自由液面产生的倾侧力矩

k为在船上桩腿的数量

n为压载舱数量

V_i1、V_i2分别为调载前后压载舱水的体积

ω为压载舱内液体密度

具体装船过程如下：整个结构物装船分三部分，通过调速阀调节进出油缸流量与速度，来控制桩腿前进的速度。在前两个桩腿上船过程中每分钟移动距离为20mm；前桩腿上船后、后桩腿上船之前的移动速度为40mm/min，后桩腿上船速度20/min。上船过程为间歇式，通过拉线式位移传感器检测桩腿移动距离，桩腿到达指定位置时拉线式位移传感器将信号传给可编程控制器，切断油缸油路，桩腿停止移动，通过可编程控制器控制需调节压载水舱中泵的开启与关闭，通过液位传感器检测水位是否到达预定调载水位决定装船是否继续，这样反复检测反复调载，将大型结构物平稳的装到船上。

Claims (3)

1.具有反拖功能的大型结构物滑移装船系统，其特征在于：它包括通过前面板隔开设置的前、后水箱，在码头前面板上左右对称的开有两个口，在两个口上加装有可以上下调节的挡水板以调节口与水箱底板的距离，在后水箱内安装有水泵，在所述的后水箱顶部安装有码头顶板，在所述的前水箱中漂浮有船体，在所述的船体上设置有多个压载舱，每个压载舱安装有注水与排水两台水泵，每个压载舱安装有一支液位传感器，所述的液位传感器将液位测量数据传输给可编程控制器，所述的可编程控制器将当前水位值与期望值对比，然后输出控制信号给需注水或排水的压载舱的注水泵或排水泵以实现压载舱的注水或排水，在码头顶板上与船体平行设置有两个码头滑轨，在所述的船体上铺设有与两个码头滑轨同位置设置的船体滑轨，在每一个所述的码头滑轨上分别安装有两条桩腿，在四条桩腿顶部上安装有用于安装大型结构物的托物板，双出杆液压油缸固定在码头顶板上，所述的双出杆液压油缸与可编程控制器相连，在所述的双出杆液压油缸前后两端的活塞杆上均安装有滑轮，前端钢丝绳一端固定在码头顶板上并且另一端绕过前端滑轮固定在托物板上，后端钢丝绳一端固定在码头顶板上并且另一端绕过后端滑轮固定在托物板上，在码头滑轨上安装有拉线式位移传感器，拉线式位移传感器的拉线端与桩腿固定相连以测量桩腿的位移，所述的拉线式位移传感器将桩腿的位移数据传输给所述的可编程控制器，所述的可编程控制器将读取的桩腿的位移数据与设定值比较，然后输出开停控制信号给双出杆液压油缸。

2.根据权利要求1所述的具有反拖功能的大型结构物滑移装船系统，其特征在于：在所述的码头滑轨上铺有聚四氟板。

3.根据权利要求1或2所述的具有反拖功能的大型结构物滑移装船系统，其特征在于：在所述的在码头前面板上位于两码头滑轨之间处焊接有两条矩形钢并粘贴聚四氟板，且矩形钢上端超出顶面的距离设置为40-50mm。