CN107776836A - 一种自动定位搭载浮体的无人收放装置及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动定位搭载浮体的无人吊装装置，包括拆卸式对接装置、吊装接头装置；拆卸式对接装置呈圆筒形，内部的上部为碗型凹槽，碗型凹槽内设有环形凹槽；吊装接头装置为椭圆半球形与上述碗型凹槽匹配，吊装接头装置内部设有4~8个锁紧装置，锁紧装置以吊装接头装置的中心轴对称布置，只在重力作用下锁紧装置一端位于筒形中空结构内、另一端不伸出吊装接头装置，拆卸式对接装置与吊装接头装置对接后，柱体底部接触顶托装置，柱体上升压迫锁紧装置。本发明中椭圆半球体设计能提高与摇摆的浮体对接时的容错率，提高吊装的成功率；吊装接头装置与对接装置成功搭接后，能够有效进行快速回收布放，实现吊装无人化。

Description

一种自动定位搭载浮体的无人收放装置及其实现方法

技术领域

本发明属于海洋结构物无人回收布放领域，具体涉及一种自动定位搭载浮体的无人收放装置及其实现方法。

背景技术

随着人们对海洋资源重视程度越来越高，对海洋环境的的研究已经成为一个热门的话题，海洋学家们正尝试深入的了解海洋环境。在此大背景下一些各种类型的海上浮体被研发出来，用于探索监测一定区域的海洋环境。然而这些浮体当中的绝大多数是有电池供电限制的，有的是数据检测完毕需要工作人员来提取数据的，因此如何对这些海上浮体进行回收成为了一个不可避免的的话题。目前，各国对海上浮体的回收布放主要是靠人工回收，不仅耗费人力、物力、时间，有时特殊的海洋区域环境还会对回收人员的生命造成威胁！所以实施无人干预的快速回收布放是未来海上浮体回收布放一种热门趋势！不仅提高了效率，还避免回收工作人员的生命受到威胁。

发明内容

为克服上述技术问题，本发明提供了对自动定位搭载这一类型的浮体的无人回收布放吊装装置。通过对装置的设计和力学性能分析，本装置能够有效的与浮体进行对接，自动锁紧从而完成吊装等一系列步骤。充分利用自动定位搭载浮体的定位功能，降低了对其回收布放时的人力、物力、时间的消耗。

为达到上述目的，本发明是通过以下的技术方案来实现的。

一种自动定位搭载浮体的无人吊装装置，包括拆卸式对接装置、吊装接头装置；所述拆卸式对接装置呈圆筒形，内部的上部为碗型凹槽，碗型凹槽内设有环形凹槽，拆卸式对接装置内部的下部中心位置为圆柱形空洞，碗型凹槽底部与圆柱形空洞相交，相交处的圆形开口直径小于圆柱形空洞直径，圆柱形空洞内设有顶托装置，在所述拆卸式对接装置的底部设有连接装置能与浮体活动连接；所述吊装接头装置为椭圆半球形与拆卸式对接装置的碗型凹槽匹配，吊装接头装置内部中央区域为截面呈倒凸字形的圆筒形中空结构，并且该圆筒形中空结构的底部位于吊装接头装置最下方，在吊装接头装置最下方呈圆形开口其直径等于或略小于碗型凹槽底部圆形开口直径，筒形中空结构内安装有尺寸匹配的截面呈倒凸字形的能上下移动的柱体，该柱体顶部、底部为半椭球形，柱体轴向长度等于或接近筒形中空结构轴向长度，只在重力作用下柱体下部直径较小的部分伸出吊装接头装置底部，吊装接头装置内部设有4~8个锁紧装置，锁紧装置以吊装接头装置的中心轴对称布置，只在重力作用下锁紧装置一端位于筒形中空结构内、另一端不伸出吊装接头装置，拆卸式对接装置与吊装接头装置对接后，柱体底部接触顶托装置，柱体上升压迫锁紧装置，锁紧装置一端位于筒形中空结构边缘、另一端伸出吊装接头装置；所述环形凹槽用于接收锁紧装置，吊装接头装置顶部部设有吊耳。

进一步地所述锁紧装置为贯穿吊装接头装置外部与圆筒形中空结构的锁鞘和圆柱形锁舌，锁舌能水平或斜向上伸出吊装接头装置，锁舌内部的一端装有滚轮，锁舌外套有弹簧，在未锁状台下弹簧压迫锁舌伸向吊装接头装置内部。当柱体底部受压向上垂直运动一定距离后，紧缩装置的4个滚轮受压分别推动4个外套有弹簧的锁鞘向外运动；当柱体底部所受的压力减小时，柱体垂直向下运动，滚轮所受压力消失，在弹簧的反弹运动下锁鞘向里运动。

进一步地锁舌与水平截面的夹角为0~15°。所述夹角越小，在起吊过程中锁舌所受的剪切力越大，起吊极限能力越低；但所述夹角越大，柱体可移动的行程越小，需要加大吊装接头装置的纵深长度来满足要求，综合考虑，锁舌与水平截面的夹角为0~15°为最佳。

进一步地所述吊装接头装置内柱体的底部内安装有视频监测装置。通过视屏画面将对接处的相对位置实时传回，操作人员及时微调位置，节约工作时间。

进一步地所述顶托装置由垂直升降机和位于其上的平板组成。

进一步地所述垂直升降机为内部设有充电式遥感电控升降机。

进一步地所述所述吊装接头装置圆筒形中空结构的在上部设有盖板，盖板通过螺栓与吊装接头装置活动连接。方便将柱体安装与吊装接头装置中。

进一步地提供了一种自动定位搭载浮体无人回收实现方法，包括以下步骤：

（1）工作人员将拆卸式对接装置通过连接装置固定于浮体顶部，并将顶托装置内升降机降至最低，在母船液压吊机吊臂钢缆末端安装吊装接头装置；启动并操控母船液压吊机移动至浮体上方位置；

（2）工作人员通过安装在吊装接头装置内柱体底部的视频监测装置获得的视频画面来调整吊装接头装置和浮体相对位置，操控绞车下放吊装接头至浮体上方某位置处，并随时微调位置；

（3）浮体受风浪载荷产生摇摆，工作人员通过操作只要将吊装接头装置底部的视频监测装置抵达碗型凹槽内部的任意部位，其光滑的半球体外观会因自身重力自动滑进碗型凹槽内；

（4）当椭圆半球体接头装置完全滑进碗型凹槽内，底部视频监测装置通过碗型凹槽底部的空洞到达升降器上的平板位置，此时遥感升降器接受指令推动平板向上垂直移动，柱体受压向上运动，推动紧锁装置伸出，锁入环形凹槽中，拆卸式对接装置与吊装接头装置锁紧；

（5）将浮体吊起放至母船甲板，遥感升降器受令向下运动，柱体所受压力消失，紧锁装置解锁完成回收任务。

有益效果：与现有技术相比，本发明的优点在于：

1）本发明的一种自动定位搭载浮体的无人收放装置，工作人员只需在操控室操控吊机以及绞车，通过接头装置的视频监测传来的实时情况来具体实行吊装任务，无需现场钩锁、系揽、解揽、小型工作船作业、蛙人作业等高危险性工作，极大的提高了回收效率；

2）本发明的一种自动定位搭载浮体的无人收放装置，碗口型凹槽对接装置与椭圆半球体接头装置提高了对接时的容错率，即使在一定海况浮体摇摆的情况下，依然可以进行对接；

3）本发明的一种自动定位搭载浮体的无人收放装置，通过接头装置的视频判断接头装置是否完全进入碗型凹槽内，以此进入下一步操作（打开紧锁装置），对接失败或紧锁装置打开失败均无法回收浮体，一旦紧锁装置成功打开必将牢牢扣住对接装置，保证了浮体回收安放时的安全性。

附图说明

图1为本发明吊装接头装置正视图；

图2为本发明吊装接头装置结构剖面示意图；

图3为本发明吊装对接装置正视图；

图4为本发明吊装对接装置结构剖面示意图；

图5为本发明吊装对接装置俯视图；

图6为本发明对接紧锁前或解锁后示意图；

图7为本发明吊装紧锁示意图；

其中，1. 碗型凹槽底部的圆形开口；2. 环形凹槽；3. 碗型凹槽；4.平板；5. 卸式对接装置；6. 遥感电控升降机；7. 连接装置；8. 圆筒形中空结构；9.锁舌；10. 吊耳；11. 滚轮；12.弹簧，13. 柱体，14.视频监测装置，15. 锁鞘，16. 吊装接头装置，17.盖板。

具体实施方式

下面结合实例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1

一种自动定位搭载浮体的无人吊装装置，包括拆卸式对接装置、吊装接头装置；所述拆卸式对接装置呈圆筒形，内部的上部为碗型凹槽，碗型凹槽内设有环形凹槽，拆卸式对接装置内部的下部中心位置为圆柱形空洞，碗型凹槽底部与圆柱形空洞相交，相交处的圆形开口直径小于圆柱形空洞直径，圆柱形空洞内设有顶托装置，顶托装置由内部设有充电式遥感电控升降机和位于其上的平板组成，在所述拆卸式对接装置的底部外侧设有螺纹，将拆卸式对接装置整体旋入浮体顶部；所述吊装接头装置为椭圆半球形与拆卸式对接装置的碗型凹槽匹配，吊装接头装置内部中央区域为截面呈倒凸字形的圆筒形中空结构，并且该圆筒形中空结构的底部位于吊装接头装置最下方，在吊装接头装置最下方呈圆形开口其直径等于或略小于碗型凹槽底部圆形开口直径，筒形中空结构内安装有尺寸匹配的截面呈倒凸字形的能上下移动的柱体，该柱体顶部、底部为半椭球形，柱体的底部内安装有视频监测装置，柱体轴向长度等于或接近筒形中空结构轴向长度，只在重力作用下柱体下部直径较小的部分伸出吊装接头装置底部，吊装接头装置圆筒形中空结构的在上部设有盖板，盖板通过螺栓与吊装接头装置活动连接，吊装接头装置内部设有4个锁紧装置，锁紧装置以吊装接头装置的中心轴对称布置，锁紧装置为贯穿吊装接头装置外部与圆筒形中空结构的锁鞘和圆柱形锁舌，锁舌能水平或斜向上伸出吊装接头装置，锁舌与水平截面的夹角为0°，锁舌内部的一端装有滚轮，锁舌外套有弹簧，在未锁状台下弹簧压迫锁舌伸向吊装接头装置内部，只在重力作用下锁舌装有滚轮的一端位于筒形中空结构内、另一端不伸出吊装接头装置，拆卸式对接装置与吊装接头装置对接后，柱体底部接触顶托装置，柱体上升压迫锁紧装置，锁紧装置一端位于筒形中空结构边缘、另一端伸出吊装接头装置；所述环形凹槽用于接收锁紧装置，吊装接头装置顶部部设有吊耳。

自动定位搭载浮体无人回收实现方法，包括以下步骤：

（1）工作人员将拆卸式对接装置通过螺栓固定于浮体顶部，并将顶托装置内升降机降至最低，在母船液压吊机吊臂钢缆末端安装吊装接头装置；启动并操控母船液压吊机移动至浮体上方位置；

（2）工作人员通过安装在吊装接头装置内柱体底部的视频监测装置获得的视频画面来调整吊装接头装置和浮体相对位置，操控绞车下放吊装接头至浮体上方某位置处，并随时微调位置；

（3）浮体受风浪载荷产生摇摆，工作人员通过操作只要将吊装接头装置底部的视频监测装置抵达碗型凹槽内部的任意部位，其光滑的半球体外观会因自身重力自动滑进碗型凹槽内；

（4）当椭圆半球体接头装置完全滑进碗型凹槽内，底部视频监测装置通过碗型凹槽底部的空洞到达升降器上的平板位置，此时遥感升降器接受指令推动平板向上垂直移动，柱体受压向上运动，推动紧锁装置伸出，锁入环形凹槽中，拆卸式对接装置与吊装接头装置锁紧；

（5）将浮体吊起放至母船甲板，遥感升降器受令向下运动，柱体所受压力消失，紧锁装置解锁完成回收任务。

实施例2

与实施例1基本相同，所部的是吊装接头装置内部设有8个锁紧装置，锁舌与水平截面的夹角为15°；在所述拆卸式对接装置的底部设有若干个垂直的螺孔，浮体顶部设有对应的螺杆，通过螺杆旋入螺孔将拆卸式对接装置固定在浮体顶部。

实施例3

与实施例1基本相同，所部的是吊装接头装置内部设有6个锁紧装置，锁舌与水平截面的夹角为10°；吊装接头装置顶部部设有三只吊耳，吊耳呈正三角形布置。如此吊耳能设置在吊装接头主体上，避开盖板，降低了盖板在起吊过程中的受力，而且用三根钢缆下放吊装接头装置，能有效避免吊装接头装置在下放过程中的晃动，减少对接时间。

本发明按照上述实施例进行了说明，应当理解，上述实施例不以任何形式限定本发明，凡采用等同替换或等效变换方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种自动定位搭载浮体的无人吊装装置，其特征在于，包括拆卸式对接装置、吊装接头装置；所述拆卸式对接装置呈圆筒形，内部的上部为碗型凹槽，碗型凹槽内设有环形凹槽，拆卸式对接装置内部的下部中心位置为圆柱形空洞，碗型凹槽底部与圆柱形空洞相交，相交处的圆形开口直径小于圆柱形空洞直径，圆柱形空洞内设有顶托装置，在所述拆卸式对接装置的底部设有连接装置能与浮体活动连接；所述吊装接头装置为椭圆半球形与拆卸式对接装置的碗型凹槽匹配，吊装接头装置内部中央区域为截面呈倒凸字形的圆筒形中空结构，并且该圆筒形中空结构的底部位于吊装接头装置最下方，在吊装接头装置最下方呈圆形开口其直径等于或略小于碗型凹槽底部圆形开口直径，筒形中空结构内安装有尺寸匹配的截面呈倒凸字形的能上下移动的柱体，该柱体顶部、底部为半椭球形，柱体轴向长度等于或接近筒形中空结构轴向长度，只在重力作用下柱体下部直径较小的部分伸出吊装接头装置底部，吊装接头装置内部设有4~8个锁紧装置，锁紧装置以吊装接头装置的中心轴对称布置，只在重力作用下锁紧装置一端位于筒形中空结构内、另一端不伸出吊装接头装置，拆卸式对接装置与吊装接头装置对接后，柱体底部接触顶托装置，柱体上升压迫锁紧装置，锁紧装置一端位于筒形中空结构边缘、另一端伸出吊装接头装置；所述环形凹槽用于接收锁紧装置，吊装接头装置顶部部设有吊耳。

2.根据权利要求1所述的自动定位搭载浮体的无人吊装装置，其特征在于，所述锁紧装置为贯穿吊装接头装置外部与圆筒形中空结构的锁鞘和圆柱形锁舌，锁舌能水平或斜向上伸出吊装接头装置，锁舌内部的一端装有滚轮，锁舌外套有弹簧，在未锁状台下弹簧压迫锁舌伸向吊装接头装置内部。

3.根据权利要求2所述的自动定位搭载浮体的无人吊装装置，其特征在于，锁舌与水平截面的夹角为0~15°。

4.根据权利要求1所述的自动定位搭载浮体的无人吊装装置，其特征在于，所述吊装接头装置内柱体的底部内安装有视频监测装置。

5.根据权利要求1所述的自动定位搭载浮体的无人吊装装置，其特征在于，所述顶托装置由垂直升降机和位于其上的平板组成。

6.根据权利要求5所述的自动定位搭载浮体的无人吊装装置，其特征在于，所述垂直升降机为内部设有充电式遥感电控升降机。

7.根据权利要求1所述的自动定位搭载浮体的无人吊装装置，其特征在于，所述所述吊装接头装置圆筒形中空结构的在上部设有盖板，盖板通过螺栓与吊装接头装置活动连接。

8.一种如权利要求1至7任一项所述自动定位搭载浮体无人回收实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）工作人员将拆卸式对接装置通过连接装置固定于浮体顶部，并将顶托装置内升降机降至最低，在母船液压吊机吊臂钢缆末端安装吊装接头装置；启动并操控母船液压吊机移动至浮体上方位置；

（2）工作人员通过安装在吊装接头装置内柱体底部的视频监测装置获得的视频画面来调整吊装接头装置和浮体相对位置，操控绞车下放吊装接头至浮体上方某位置处，并随时微调位置；

（3）浮体受风浪载荷产生摇摆，工作人员通过操作只要将吊装接头装置底部的视频监测装置抵达碗型凹槽内部的任意部位，其光滑的半球体外观会因自身重力自动滑进碗型凹槽内；

（4）当椭圆半球体接头装置完全滑进碗型凹槽内，底部视频监测装置通过碗型凹槽底部的空洞到达升降器上的平板位置，此时遥感升降器接受指令推动平板向上垂直移动，柱体受压向上运动，推动紧锁装置伸出，锁入环形凹槽中，拆卸式对接装置与吊装接头装置锁紧；

（5）将浮体吊起放至母船甲板，遥感升降器受令向下运动，柱体所受压力消失，紧锁装置解锁完成回收任务。