CN104828713A - 一种顺从式支撑架及其用于大型浮吊臂架的安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种顺从式支撑架及其用于大型浮吊臂架的安装方法，其顺从式支撑架包括托梁、球形铰装置、支撑梁、支撑架本体和底座；其中，支撑架本体的顶部通过连接梁固定连接成一体；托梁的上表面用于支撑大型浮吊臂架的头部、下表面与球形铰装置固定连接，球形铰装置的球状槽座焊接在支撑梁上；底座为分体式结构，包括层叠放置的上、下底座，在上底座与下底座之间还设置有平面滑移层，可顺从大型浮吊臂架随船体在海水潮汐、洋流的冲击下沿水平面各向微量转动，以保护臂架各构件不因受冲击致损。本发明的安装方法将主要的安装工程量由海上转移至陆地上进行，其安装难度小、效率高、周期短、成本低、安全，适于全天候作业。

Description

一种顺从式支撑架及其用于大型浮吊臂架的安装方法

技术领域

本发明涉及一种船上起重机的安装用辅助装置及其用于起重机的安装方法，尤其涉及一种顺从式支撑架及其用于大型浮吊臂架的安装方法。

背景技术

大型海洋工程装备，因其超大尺寸、超大重量和特殊的使用工况，使得其装配和维修作业过程十分复杂，拆装操作周期长、控制难度非常大。

特别是，大型浮吊的臂架安装工作周期长、效率低、人财物力投入量大、成本高，且安全生产预防难度大。

现有技术中，浮吊安装和维修施工操作过程中，通常采用驳船进行辅助安装，以利用驳船在海水中与浮吊船同步摇摆和晃动，尽可能减少或者降低浮吊船单独晃动所造成的对臂架的惯性冲击，进而造成臂架结构，特别是传动位置的损坏。这种，海上安装作业方式存在诸多的问题和不足。主要表现在：

浮吊船的吨位一般远高于驳船的吨位，周期性的潮起潮落所致二者之间的摆动幅度和被动的运动频率、运动方式存在较大差别等因素，造成这种海上作业的控制难度高、完全受制于气候条件，无法实现全天候作业；

而且，由于大型浮吊的臂架安装工程量庞大、工作周期一般为2～3个月，辅助安装用驳船随浮吊船在风浪和腐蚀环境中漂浮2-3个月，其费用高；

更为重要的是，这种连自身都始终处于不稳定或介稳状态下的辅助安装装备，无法根据安装操作需要，进行合理、灵活的调节；在某些情形下，甚至还可能加剧安装操作难度，诱发安全生产事故；特别是，对于必须依靠人工手动方式进行、工程量巨大的，类似于钢丝绳穿连串接始终处于上下起伏、摇摆不定以及大风环境下的高空施工作业，安全风险因素很高。

如何开发出适于实用的大型浮吊的臂架安装辅助用具，以改进现有大型浮吊臂架安装的作业方式，已经成为本领域技术人员持续改进和创新的目标。

发明内容

本发明的目的之一是，提供一种结构简单、平衡稳定性好、可追随浮吊船摇摆或摇晃运动适时、同步自动调节的顺从式支撑架，以将大型浮吊臂架安装的主要工程量由海上作业转移至陆地上进行，大幅降低安装操作难度、减少安装辅助用机械装备投入、缩短安装周期、降低安装成本，并适于全天候作业。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是，一种顺从式支撑架，其特征在于，安装在码头岸边，按从上至下的顺序，依次包括托梁、球形铰装置、支撑梁、支撑架本体和底座；其中，

所述支撑架本体为桁架结构，数量为两个，左右各一，其顶部通过连接梁固定连接成一体；

所述托梁的上表面用于支撑所述大型浮吊臂架的头部，其下表面通过所述球形铰装置与所述支撑梁连接；

所述球形铰装置包括一半球体和一球状槽座，所述半球体与所述托梁的下表面固定连接，所述半球体放置在球状槽座中，所述球状槽座的底部通过焊接固定在所述支撑梁上；

所述底座为分体式结构，包括层叠放置的上底座和下底座，其中，下底座安装在码头岸边的地面基础上，上底座放置在下底座上，在上底座与下底座之间还设置有平面滑移层。

上述技术方案直接带来的技术效果是，上述技术方案的顺从式支撑架，其结构简单、平衡稳定性好、可追随浮吊船摇摆或摇晃运动适时、同步自动调节，从而有效地将臂架传递过来的摇摆作用力和前后推拉力，进行了合理消化，较好地保护臂架结构及其连接铰点。

详细解释说明如下：

上述技术方案的顺从式支撑架，其球形铰装置可以支撑的托梁传递的压力，并可以确保托梁可以沿任意方向转动，以适应臂架随船体运动产生的横向摇摆和上下摇摆；底座为分体式结构，其上底座放置在下底座上，中间设置有平面滑移层。这种结构形式使得其上底座与下底座之间可以进行水平面上的相对滑移运动。即，底座可以让整个顺从式支撑架在外力作用下可以实现沿平面方向进行X，Y轴方向上的适量滑动；上底座和下底座负责将支撑架结构传递下来集中力分化为平面力，上、下底座之间的平面滑移层可以一定程度上沿水平面方向上进行自由滑动。

上述技术方案的顺从式支撑架，其支撑架结构本体由钢管制成，结构形式为桁架结构，顶部设置有连接梁。这样，可以将支撑梁传递过来的压力均匀分散到桁架支管上，再由桁架支管将压力传递到底座的上底座上。

不难看出，上述技术方案的顺从式支撑架，当臂架随浮吊船体运动时，将同时传递过来竖直向下的压力、左右摇摆力和前后的推拉力，三种力通过托梁传递到球形铰装置，其中，摇摆力被球形铰装置的相对转动所消耗；前后推拉力和竖直压力，由支撑梁传递至支撑架结构，传递至底座；其中前后推拉力被底座的上下底座之间的相对滑移运动所消耗，最终只有竖直压力通过下底座传递到码头岸边。

优选为，上述球状槽座中添加有润滑剂。

该优选技术方案直接带来的技术效果是，球状槽座与半球体之间添加适量的润滑剂，有利于减小摩擦系数，并防止球状槽座与半球体之间因过度摩擦而损坏。

进一步优选，上述平面滑移层为石墨粉体层或聚四氟乙烯板。

该优选技术方案直接带来的技术效果是，聚四氟乙烯板与钢板表面之间的摩擦系数极小(钢板表面在一定的光洁度下，摩擦系数可以达到0.08以下，是重大结构件滑移工程中常用的滑行介质，与常用的油脂滑移和滚珠滑移相比聚四氟乙烯板具有抗磨损、可靠性高、造价低、制作简单的优点；

而石墨粉体层的摩擦系数更小、成本低、铺设方便，且润滑保护效果更好；但是，采用石墨粉体层，相对而言，对于上下底座邻接表面的光洁度的要求稍高一些，这将导致上下底座的加工成本的上升。

进一步优选，上述润滑剂为二硫化钼锂基脂。

该优选技术方案直接带来的技术效果是，润滑剂选用二硫化钼锂基脂，一是其润滑性能好、耐候性、抗冻性好、熔化点较高；二是，成本不高。

实际上，还可以选择其他种类的润滑剂，选择原则除需要考虑润滑剂具有良好的润滑性、机械安全性、抗水性和氧化安定性之外，还需要注意的润滑剂必须为膏体状，且润滑剂适用工作温度较宽。这主要是因为，具体的使用工况的温差大、海风大，例如融化点较高的膏体状润滑脂，就可以避免过早液化、被海风刮走。

进一步优选，上述支撑梁上表面的左右两侧还分别设置有保护垫梁。

该优选技术方案直接带来的技术效果是，保护垫梁作用是保护臂架摇摆运动在一定的安全范围内进行，避免因过度摇摆导致危险事故。

进一步优选，上述支撑梁数量为两根，并排布置。

该优选技术方案直接带来的技术效果是，结构更稳定、牢靠，平衡性更好。

进一步优选，上述半球体的材质为42CrM，其球面硬度为HRC45～55。

该优选技术方案直接带来的技术效果是，半球体使用42CrMo材质经过锻造、机加工、表面热处理制作，球面硬度达到HRC45～55，具有承载能力强、耐磨损的特点，可充分满足使用需求(球槽座由锻造加工制作，能够承受半球体传递来的压力。经过有限元建模分析，上述球形铰装置可以承受750t以上的各个方向载荷)，并具有良好的使用寿命。

本发明的目的之二是，提供一种采用上述顺从式支撑架进行大型浮吊臂架安装的方法。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是，一种采用如权利要求1所述的顺从式支撑架进行大型浮吊臂架安装的方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，大型浮吊臂架抬高步骤：

将浮吊船停泊、定位在码头，此时，浮吊船的船艏与码头的前沿之间保持8～10m的安全距离；

将龙门吊吊排组上的三组吊钩，分别通过吊索具与大型浮吊臂架连接到位；

启动龙门吊将大型浮吊臂架整体提升，并吊移至与浮吊船对应的穿轴位置，并将大型浮吊臂架的头部放置在顺从式支撑胎架的托梁上；同时，使用若干辅助支撑胎架，均匀支撑在大型浮吊臂架的中部和尾部之间；

然后，拆除三组吊钩上的吊索具，并将大型浮吊臂架头部的鹰嘴部安装到位；

第二步，大型浮吊臂架穿轴步骤：

选择平潮阶段，将龙门吊吊排组上的三组吊钩，分别通过吊索具与大型浮吊臂架的尾部连接到位；

启动龙门吊，将大型浮吊臂架尾部抬升300mm后，移除辅助支撑胎架；

操控龙门吊缓慢落钩，并用浮吊船上的锚绞机通过缆绳调整船体姿态，以将大型浮吊臂架的尾部上的铰点孔与船体铰点支座进行位置对准；

位置对准后，通过穿轴工装进行穿轴；

穿轴完毕后，龙门吊松钩，然后，拆除三组吊钩上的吊索具；

第三步，大型浮吊臂架头部拉升步骤：

先进行浮吊船的钢丝绳缠绕系统穿绳；

穿绳完毕后，将龙门吊吊排组上的三组吊钩，分别通过吊索具与大型浮吊臂架的头部连接到位；

启动龙门吊、并配合使用浮吊的变幅系统缠绕收紧变幅钢丝绳，将大型浮吊臂架头部缓慢提升至设计变幅角度范围之内，即可。

上述技术方案直接带来的技术效果是，采用顺从式胎架支撑在臂架头部下方，以辅助进行大型浮吊臂架的安装，可以保证穿轴过程中，臂架的倾斜角度始终如一；而且，由于臂架的头部放置在位于码头地基上的顺从式胎架之上，使得臂架的头部相对较稳定，不会出现大的摇摆和晃动，大幅降低了吊装过程中找点对位的难度。

即，采用顺从式胎架进行大型浮吊臂架的安装，这种将安装操作的主要工程量由传统的海上驳船吊装转移至陆地上的龙门吊吊装的安装方式，大幅降低了安装操作难度、提高了安装效率、缩短了安装周期，并大幅提高了安装操作过程中的安全性。

为更好地理解本发明，现简要介绍其使用工况和技术特点：

浮吊安装过程为：臂架铰点轴安装完成后，臂架需要以平躺支撑状态进行钢丝绳穿绳缠绕工作和滑轮安装工作，该过程为一般为2～3个月时间，浮吊船体长期漂浮在海上受海洋潮汐和海洋暗涌的影响而进行不间断的横向左右晃动和前后移动，将导致臂架结构跟随船体进行运动。浮吊维修过程中，浮吊起升和变幅系统钢丝绳和滑轮的更换，与安装状态类似。

在大型浮吊臂架安装完成后，浮吊船与臂架结构联成一体。此时，臂架尾部通过销轴与船体相连，由船体支撑，臂架头部放置在顺从式支撑架的上部的托梁上，由支撑架支撑；在浮吊钢丝绳及滑轮缠绕系统安装或维修期间，船体在海洋作用下力下带动臂架作各种微量运动。

综上所述，本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：

1、本发明的顺从式支撑架，可以在臂架变幅钢丝绳不起作用的情况下，对浮吊的臂架进行安全牢靠、平稳的支撑；

并且臂架的安装或维修过程中，臂架不与码头岸基干涉；

同时，顺从式支撑架可以伴随臂架和船体的运动而进行顺从微量运动，有效缓冲、衰减或消化吸收掉海洋对船体和臂架结构的冲击作用，从而有效保护臂架各构件不会因冲击所致的损伤或损坏。

2、采用本发明的顺从式支撑架，可以改变现有技术的浮吊安装和维修施工方式，使得浮吊安装和维护都可以靠岸进行，不需在租赁驳船进行辅助，适于全天候作业；

并且，由于主要安装工程量均在陆地上进行，其安装、维修，吊车等辅助设备配套上更加便利，安装操作更简便、更安全，安装和维修的作业难度和施工成本大幅度降低。

3、本发明的顺从式支撑架，配合大型龙门吊起重机进行组合使用，可广泛应用于大型浮吊装备的安装和维修。

附图说明

图1为本发明的主视结构示意图；

图2为本发明的侧视结构示意图；

图3为本发明的球形铰装置的结构示意图；

图4为本发明的底座的结构示意图；

图5为本发明的工作原理结构示意图；

图6-图8为本发明的安装流程示意图。

附图标记说明：1、球形铰装置，2、支撑结构，3、托梁，4、保护垫梁，5、支撑梁，6、底座，7、半球体，8、润滑剂，9、球槽座，10、上底座，11、滑移块，12、下底座，100、码头，101、浮吊船102、大型浮吊臂架的尾部，103、大型浮吊臂架的头部，104、顺从式支撑架，105、钢丝绳，106、吊排组，107、吊索具，108、鹰嘴部，109、辅助支撑胎架。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明进行详细说明。

如图1、图2、图5所示，本发明的顺从式支撑架，其特征在于，安装在码头100岸边，按从上至下的顺序，依次包括托梁3、球形铰装置1、支撑梁5、支撑架本体2和底座6；其中，

上述支撑架本体2为桁架结构，数量为两个，左右各一，其顶部通过连接梁5固定连接成一体；

如图1、图3所示，上述球形铰装置1包括半球体7和球状槽座9，其中，半球体放置在球状槽座中，球状槽座的底部焊接在上述支撑梁5上；

上述托梁3的上表面用于支撑上述大型浮吊臂架的头部，其下表面与上述半球体7固定连接；

如图4所示，上述底座为分体式结构，包括层叠放置的上底座10和下底座12，其中，下底座安装在码头岸边的地面基础上，上底座放置在下底座上，在上底座与下底座之间还设置有平面滑移层11。

如图3所示，上述球状槽座中添加有润滑剂8。上述平面滑移层为石墨粉体层或聚四氟乙烯板。

上述润滑剂为二硫化钼锂基脂。

上述支撑梁上表面的左右两侧还分别设置有保护垫梁4。

上述支撑梁数量为两根，并排布置。

上述半球体的材质为42CrM，其球面硬度为HRC45～55。

图5为本发明的工作原理结构示意图，如图5所示，浮吊船101停泊在靠近码头100的海面上，大型浮吊臂架的尾部102通过销轴与船体相连，由船体支撑，臂架的头部103放置在顺从式支撑架104的上部的托梁上，由支撑架支撑；大型浮吊臂架的尾部102与大型浮吊臂架的头部103之间通过钢丝绳105连接。

如图6至图8所示，采用上述的顺从式支撑架进行大型浮吊臂架安装的方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，大型浮吊臂架抬高步骤：

将浮吊船101停泊、定位在码头100，此时，浮吊船的船艏与码头的前沿之间保持8～10m的安全距离；

将龙门吊吊排组106上的三组吊钩，分别通过吊索具107与大型浮吊臂架连接到位；

启动龙门吊将大型浮吊臂架整体提升，并吊移至与浮吊船对应的穿轴位置，并将大型浮吊臂架的头部放置在顺从式支撑胎架104的托梁上；同时，使用若干辅助支撑胎架109，均匀支撑在大型浮吊臂架的中部和尾部之间；

然后，拆除三组吊钩上的吊索具，并将大型浮吊臂架头部的鹰嘴部108安装到位；

第二步，大型浮吊臂架穿轴步骤：

选择平潮阶段，将龙门吊吊排组上的三组吊钩，分别通过吊索具与大型浮吊臂架的尾部连接到位；

启动龙门吊，将大型浮吊臂架尾部抬升300mm后，移除辅助支撑胎架；

操控龙门吊缓慢落钩，并用浮吊船上的锚绞机通过缆绳调整船体姿态，以将大型浮吊臂架的尾部上的铰点孔与船体铰点支座进行位置对准；

位置对准后，通过穿轴工装进行穿轴；

穿轴完毕后，龙门吊松钩，然后，拆除三组吊钩上的吊索具；

第三步，大型浮吊臂架头部拉升步骤：

先进行浮吊船的钢丝绳缠绕系统穿绳；

穿绳完毕后，将龙门吊吊排组上的三组吊钩，分别通过吊索具与大型浮吊臂架的头部连接到位；

启动龙门吊、并配合使用浮吊的变幅系统缠绕收紧变幅钢丝绳，将大型浮吊臂架头部缓慢提升至设计变幅角度范围之内，即可。

说明：本发明的顺从式支撑架进行大型浮吊臂架安装的方法，适用于起重量为2000t～4000t的大型浮吊的大型浮吊臂架安装(其大型浮吊臂架的重量为800t～1500t)；本发明安装过程中，所使用的龙门吊的起重量为1000t以上、起升高度大于70m，龙门吊的吊钩的中心点位置与码头岸边之间的距离在40m以内。

Claims (8)

1.一种顺从式支撑架，其特征在于，安装在码头岸边，用于大型浮吊臂架安装或维修，按从上至下的顺序，其依次包括托梁、球形铰装置、支撑梁、支撑架本体和底座；其中，

所述支撑架本体为桁架结构，数量为两个，左右各一，其顶部通过连接梁固定连接成一体；

所述托梁的上表面用于支撑所述大型浮吊臂架的头部，其下表面通过所述球形铰装置与所述支撑梁连接；

所述球形铰装置包括一半球体和一球状槽座，所述半球体与所述托梁的下表面固定连接，所述半球体放置在球状槽座中，所述球状槽座的底部通过焊接固定在所述支撑梁上；

所述底座为分体式结构，包括层叠放置的上底座和下底座，其中，下底座安装在码头岸边的地面基础上，上底座放置在下底座上，在上底座与下底座之间还设置有平面滑移层。

2.根据权利要求1所述的顺从式支撑架，其特征在于，所述球状槽座中添加有润滑剂。

3.根据权利要求1所述的顺从式支撑架，其特征在于，所述平面滑移层为石墨粉体层或聚四氟乙烯板。

4.根据权利要求2所述的顺从式支撑架，其特征在于，所述润滑剂为二硫化钼锂基脂。

5.根据权利要求1-4任一所述的顺从式支撑架，其特征在于，所述支撑梁上表面的左右两侧还分别设置有保护垫梁。

6.根据权利要求1-4任一所述的顺从式支撑架，其特征在于，所述支撑梁数量为两根，并排布置。

7.根据权利要求1-4任一所述的顺从式支撑架，其特征在于，所述半球体的材质为42CrM，其球面硬度为HRC45～55。

8.一种采用如权利要求1所述的顺从式支撑架进行大型浮吊臂架安装的方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，大型浮吊臂架抬高步骤：

将浮吊船停泊、定位在码头，此时，浮吊船的船艏与码头的前沿之间保持8～10m的安全距离；

将龙门吊吊排组上的三组吊钩，分别通过吊索具与大型浮吊臂架连接到位；

启动龙门吊将大型浮吊臂架整体提升，并吊移至与浮吊船对应的穿轴位置，并将大型浮吊臂架的头部放置在顺从式支撑胎架的托梁上；同时，使用若干辅助支撑胎架，均匀支撑在大型浮吊臂架的中部和尾部之间；

然后，拆除三组吊钩上的吊索具，并将大型浮吊臂架头部的鹰嘴部安装到位；

第二步，大型浮吊臂架穿轴步骤：

选择平潮阶段，将龙门吊吊排组上的三组吊钩，分别通过吊索具与大型浮吊臂架的尾部连接到位；

启动龙门吊，将大型浮吊臂架尾部抬升300mm后，移除辅助支撑胎架；

操控龙门吊缓慢落钩，并用浮吊船上的锚绞机通过缆绳调整船体姿态，以将大型浮吊臂架的尾部上的铰点孔与船体铰点支座进行位置对准；

位置对准后，通过穿轴工装进行穿轴；

穿轴完毕后，龙门吊松钩，然后，拆除三组吊钩上的吊索具；

第三步，大型浮吊臂架头部拉升步骤：

先进行浮吊船的钢丝绳缠绕系统穿绳；

穿绳完毕后，将龙门吊吊排组上的三组吊钩，分别通过吊索具与大型浮吊臂架的头部连接到位；

启动龙门吊、并配合使用浮吊的变幅系统缠绕收紧变幅钢丝绳，将大型浮吊臂架头部缓慢提升至设计变幅角度范围之内，即可。