CN108820140A - 船舶与海洋工程用伸缩机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于船舶与海洋工程的伸缩机构，包括伸缩臂一(1)、伸缩臂二(2)、伸缩臂三(3)、伸缩臂四(4)、伸缩臂五(5)、滚轮组(7)、过渡踏板(6)、工作指示灯(8)、液压油缸组(9)、长度传感器(10)、角度传感器(11)；工作指示灯(8)安装于伸缩臂五(5)末端，可以多色显示，用于警示及照明用；长度传感器(10)本体安装在伸缩臂一(1)末端，伸出固定端安装在伸缩臂五(5)末端；角度传感器(11)安装在伸缩臂一(1)侧面，可选择设置伸缩机构处于水平状态下为角度传感器11的初始0°，可实时检测伸缩机构变幅角度，可根据需要在显示屏上实时显示，并将测量信号反馈至操作台，供操作人员后续动作及设备安全操作做准备。所述伸缩机构具有增加伸缩节数，加长伸缩跨距，减小收藏长度，轻量化，安全性好等的技术特点。

Description

船舶与海洋工程用伸缩机构

技术领域

本发明涉及一种伸缩机构，尤其是一种适用于船舶、海洋工程装备的高海况用伸缩机构。

背景技术

目前，UPTIME、SMST、TENWOLDE等国外公司已经完成带伸缩机构船用设备的开发，并已在支援船、救助船等投入使用。国内尚无配备此种铝制多级伸缩机构的船用甲板机械。

然而，在已知的产品中并未有高海况用产品，随着我国海洋装备技术的进步要求，以及我国复杂海域下作业需求，需要开发一种简易，能够在高海况下对波浪进行补偿的轻型化伸缩机构。

通过对现有船舶与海洋工程甲板机械发展现状的了解，以及对远期甲板机械发展需求的展望，需要对比国内外相关产品的关键技术，摸索和寻求技术难点并寻求突破，形成在3～4级海况下可以安全可靠的运行和使用、采用国内通用的380V电制；通过增加伸缩节数，加长伸缩跨距，减小收藏长度，轻量化设计等技术特点。

本发明是要解决可与船、平台、岸、灯塔等各个不同的海上设施之间进行搭接，实现人员的安全换乘和简易物资转运等作业的技术问题，而提供一种新型的船舶与海洋工程用伸缩机构。

发明内容

因此，鉴于伸缩机构作为特殊甲板机械结构的特点，主要解决如下技术问题，使得伸缩机构能够实现：多级伸缩、可翻转功能；伸缩机构的波浪补偿功能；利用伸缩机构导轨、踏板和滚轮组实现伸缩和位移补偿；每级伸缩中伸缩臂之间具有重合裕度；伸缩机构轻型化；伸缩环节应保证液压动力的传递，且多级伸缩可同步作业。

鉴于上述的目的，本发明的技术方案包括船舶与海洋工程用伸缩机构，所述伸缩机构包括伸缩臂一、伸缩臂二、伸缩臂三、伸缩臂四、伸缩臂五、过渡踏板、滚轮组、液压油缸、长度传感器、角度传感器等，伸缩机构由五节伸缩臂依次嵌套组成，从伸缩臂五至伸缩臂一依次通过两组防磨板进行嵌套，并分别各铰接一组液压油缸控制其伸出/缩回，从而实现伸缩机构的四级伸缩功能；伸缩臂一可通过销轴与其他基体相连，实现伸缩机构的整体翻转变幅功能；过渡踏板前端活动铰接于滚轮组末端，其存放状态栓接在伸缩臂五末端，工作状态搭接于目标平台、甲板面或码头上，可供人员顺利上下伸缩机构；滚轮组安装于伸缩臂五末端底部，可缓冲伸缩机构整体搭接带来的冲击力；长度传感器安装在伸缩臂一末端，可实时检测伸缩机构伸出总长度，角度传感器安装在伸缩臂一侧面，可实时检测伸缩机构变幅角度，皆可根据需要在显示屏上实时显示，并将测量信号反馈至操作台，供操作人员后续动作及设备安全操作做准备。

伸缩机构的收藏状态，收藏空间仅为伸缩臂一的空间，还可以通过销轴与其他基体相连，变幅90°垂直存放，占用空间小，集成度高，每两节伸缩臂之间的嵌套主要依靠导轨配合防磨板以及踏板与踏步架之间的紧固连接配合焊接完成。

每节伸缩臂分别由扶手、走线架、导轨、踏步架和踏板组成，扶手与走线架之间、走线架与导轨之间、导轨与踏步架之间依次嵌套安装，配合焊接或铆接加固，踏步架与踏板之间采用紧固件连接，配合双面焊接加固；四组液压油缸依次安装在五节伸缩臂的导轨内，如油缸端部安装在伸缩臂一前端，则其活塞杆端部则安装在伸缩臂二末端，以此类推，液压油缸的进出液压管路从导轨过渡到走线架内通过拖链固定保护，并跟随液压油缸的伸出/缩回保持同步运动，采用拖链固定液压管路既可保护液压管路在来回伸缩途中免于摩擦损坏，又可限制其运行轨迹不至于脱出走线架影响其伸缩功能。

滚轮组包括外套筒、固定件、内套筒、套环、端盖、连杆、弹簧、轴、安装板、滚轮等组成，固定件与外套筒内通过紧固件互锁固定，内套筒在外套筒内部通过外力作用压缩弹簧从而在套环和连杆定位下上下滑动以缓冲搭接时冲击力，起到滚轮组的缓冲保护作用，其缓冲行程受限于弹簧的压缩行程，内套筒的下限位是通过端盖与外套筒之间紧固连接固定，内套筒下端通过轴与安装板连接，安装板与滚轮采用销轴连接，滚轮组与目标平台搭接是通过两组滚轮完成，采用两组滚轮可加大搭接区域，减少局部受力，一定程度上亦可避免伸缩机构滑移出目标搭接平台，增加使用安全性。

伸缩机构工作状态下伸展至最长工作长度后五节伸缩臂之间依次有一部分重合裕度区域，该区域长度需根据导轨长度、搭接情况和载荷状态等设计计算确定，考虑到为满足设备一体化及美观性亦可采用相同的重合裕度。

液压系统由液压泵站组成，其中液压泵站包括油箱、电机、泵组、高压滤器、压力表、温度计、液位计、比例多路阀等，通过操纵比例多路阀分别连接控制四组伸缩油缸，根据图8得液压介质通过两组进出油口控制四组油缸，依次类推亦可控制多组油缸，伸缩臂的伸出顺序由每节伸缩臂的摩擦力大小控制，不影响其正常使用，综合考虑机械机构设计目前可做到四级伸缩。亦可选配波浪补偿阀组，用于满足四组伸缩油缸的随动补偿功能，即做到随海况变化伸缩机构在长度方向可自由伸缩。

除前述解决的技术问题外，本发明基于实际的应用场景，可以带来如下的好处：作为高集成度带四级伸缩的新型的船舶与海洋工程用伸缩机构，主要解决在海上恶劣环境条件下，可与船、平台、岸、灯塔等各个不同的海上设施之间进行搭接，实现人员的安全换乘和简易物资转运等作业的技术问题。该伸缩机构能改变传统的靠帮换乘方式，减少了伤员换乘的危险性，实现了舒适和平稳连接。

伸缩机构可根据需要与其他基体相连后安装于舷侧，亦可配备密封门安装于船体结构上，区别于常规舷梯、跳板结构需占用较大收藏空间，伸缩机构收藏状态下长度仅占用一节伸缩臂长度，适用于多种船型。伸缩机构是人类在进行海洋平台、工程船舶、海面救援等高海况下作业时，为了保证人员的安全和简易物资转运等作业而发展出来的一种特殊的船舶与海洋工程用伸缩机构，对工作环境的适应性强，技术的集成度非常高。

附图简要说明

图1是本发明的伸缩机构结构示意图；

图2是本发明的伸缩机构存放状态结构侧示图；

图3是本发明的伸缩机构存放状态结构示意图；

图4是伸缩臂二横截面结构示意图；

图5a是导轨结构示意图；

图5b是踏板结构示意图

图6a是滚轮组结构示意图；

图6b是滚轮组结构侧视图；

图7是伸缩机构每两节伸缩臂的重合裕度示意图；

图8是本发明的液压原理图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1至图8所示，本发明的伸缩机构由伸缩臂一1、伸缩臂二2、伸缩臂三3、伸缩臂四4、伸缩臂五5、过渡踏板6、滚轮组7等组成。伸缩机构为可翻转、多级伸缩、电液驱动的船舶甲板机械机构。

伸缩机构的结构基础是每节伸缩臂，伸缩臂的结构基础是踏板、踏步架、导轨、走线架、扶手，整体结构材质采用6系列铝合金，适用于海洋环境，根据CCS船舶起重机设计规范分别对踏板、踏步架、导轨、走线架、扶手进行强度、刚度及抗倾覆稳定性计算，并对导轨和踏板进行结构优化设计，不仅满足轻量化设计要求，也总结出导轨和踏板的形变对整体结构的影响、提高伸缩机构的适应性和可靠性。

伸缩机构的驱动采用的是液压驱动方式，控制方式采用电液比例控制，由电信号控制各个比例阀的动作，执行机构主要是实现各个伸缩臂伸缩的液压油缸。伸缩机构目前设计可做到四级伸缩，即五节伸缩臂四组液压油缸，亦可根据要求做成三级伸缩、二级伸缩及一级伸缩，通过电液控制可实现同步作业，即多节伸缩臂在操控下可同时伸出/缩回，操作快捷有效。

伸缩机构在长度方向上带波浪补偿功能，即可在长度方向自由伸缩，此项功能属于可选项，适用于特殊作业需求，考虑将伸缩机构末端相对固定连接至搭接目标上，为适应3～4级海况下两船之间运动变化，伸缩机构需在长度方向上做补偿随海况变化而自由伸缩。

如图1所示，伸缩机构包括伸缩臂一1、伸缩臂二2、伸缩臂三3、伸缩臂四4、伸缩臂五5、过渡踏板6、滚轮组7、工作指示灯8、液压油缸9、长度传感器10、角度传感器11，伸缩机构由五节伸缩臂依次嵌套组成，伸缩臂五5通过两组防磨板嵌套于伸缩臂四4内，分别铰接一组液压油缸8控制其伸出/缩回，实现伸缩机构的四级伸缩功能，伸缩臂四4通过两组防磨板嵌套于伸缩臂三3内，分别铰接一组液压油缸8控制其伸出/缩回，实现伸缩机构的三级伸缩功能，伸缩臂三3通过两组防磨板嵌套于伸缩臂二2内，分别铰接一组液压油缸8控制其伸出/缩回，实现伸缩机构的二级伸缩功能，伸缩臂二2通过两组防磨板嵌套于伸缩臂一1内，分别铰接一组液压油缸8控制其伸出/缩回，实现伸缩机构的一级伸缩功能；每节伸缩臂伸出/缩回处皆可选择性安装接近开关，伸出/缩回到位后可反馈信号至操作台，提高伸缩机构的使用安全性；伸缩臂一1可通过销轴与其他基体相连，实现伸缩机构的整体翻转变幅功能；过渡踏板6前端活动铰接于滚轮组7末端，其存放状态栓接在伸缩臂五5末端，工作状态搭接于目标平台、甲板面或码头上，可供人员顺利上下伸缩机构；滚轮组7安装于伸缩臂五5末端底部，可缓冲伸缩机构整体搭接带来的冲击力；工作指示灯8安装于伸缩臂五5末端，可以多色显示，用于警示及照明用；长度传感器10本体安装在伸缩臂一1末端，伸出固定端安装在伸缩臂五5末端，可实时检测伸缩机构伸出总长度，可根据需要在显示屏上实时显示；角度传感器11安装在伸缩臂一1侧面，可选择设置伸缩机构处于水平状态下为角度传感器11的初始0°，可实时检测伸缩机构变幅角度，可根据需要在显示屏上实时显示，并将测量信号反馈至操作台，供操作人员后续动作及设备安全操作做准备。

如图2，3所示为伸缩机构的收藏状态，收藏空间仅为伸缩臂一的空间，还可以通过销轴与其他基体相连，变幅90°垂直存放，占用空间小，集成度高，每两节伸缩臂之间的嵌套主要依靠导轨配合防磨板以及踏板与踏步架之间的紧固连接配合焊接完成。

如图4，5a，5b所示，伸缩臂一1、伸缩臂二2、伸缩臂三3、伸缩臂四4分别由扶手12、走线架13、导轨14、踏步架15和踏板16组成，扶手12与走线架13之间、走线架13与导轨14之间、导轨14与踏步架15之间依次嵌套安装，配合焊接或铆接加固，踏步架15与踏板16之间采用紧固件连接，配合双面焊接加固；四组液压油缸9依次安装在五节伸缩臂的导轨14内，如油缸端部安装在伸缩臂一1前端，则其活塞杆端部则安装在伸缩臂二2末端，以此类推，液压油缸9的进出液压管路从导轨14过渡到走线架13内通过拖链固定保护，并跟随液压油缸9的伸出/缩回保持同步运动，采用拖链固定液压管路既可保护液压管路在来回伸缩途中免于摩擦损坏，又可限制其运行轨迹不至于脱出走线架13影响其伸缩功能；所述伸缩臂五5由扶手12、导轨14和踏板16组成，扶手12与导轨14之间嵌套安装，配合焊接或铆接加固，导轨14与踏板16之间采用紧固件连接，配合双面焊接加固。

如图6a，6b所示，滚轮组7包括外套筒17、固定件18、内套筒19、套环20、端盖21、连杆22、弹簧23、轴24、安装板25、滚轮26等组成，固定件18与外套筒17内通过紧固件互锁固定，内套筒19在外套筒17内部通过外力作用压缩弹簧23从而在套环20和连杆22定位下上下滑动以缓冲搭接时冲击力，起到滚轮组7的缓冲保护作用，其缓冲行程受限于弹簧23的压缩行程，内套筒19的下限位是通过端盖21与外套筒17之间紧固连接固定，内套筒19下端通过轴24与安装板25连接，安装板25与滚轮26采用销轴连接，滚轮组7与目标平台搭接是通过两组滚轮26完成，采用两组滚轮26可加大搭接区域，减少局部受力，一定程度上亦可避免伸缩机构滑移出目标搭接平台，增加使用安全性。

如图7所示，伸缩机构工作状态下伸展至最长工作长度后五节伸缩臂之间依次有一部分重合裕度区域，该区域长度需根据导轨长度、搭接情况和载荷状态等设计计算确定，端部伸缩臂一1、伸缩臂二2之间重合区间1的重合裕度需大于伸缩臂一1的导轨长度的25％，中部伸缩臂二2、伸缩臂三3之间重合区间2的重合裕度需大于伸缩臂二2的导轨长度的20％，中部伸缩臂三3、伸缩臂四4之间重合区间3的重合裕度需大于伸缩臂三3的导轨长度的20％，末端伸缩臂四4、伸缩臂五5之间重合区间4的重合裕度需大于伸缩臂四4的导轨长度的22％，考虑到为满足设备一体化及美观性可采用相同的重合裕度，即采用重合区间1的长度。

如图8所示，液压系统由液压泵站组成，其中液压泵站包括油箱、电机、泵组、高压滤器、压力表、温度计、液位计、比例多路阀等，通过操纵比例多路阀分别连接控制四组伸缩油缸，根据图8得液压介质通过两组进出油口控制四组油缸，依次类推亦可控制多组油缸，伸缩臂的伸出顺序由每节伸缩臂的摩擦力大小控制，不影响其正常使用，综合考虑机械机构设计目前可做到四级伸缩。所述比例多路阀还包括亦可选配波浪补偿阀组，用于满足四组伸缩油缸的随动补偿功能，即做到随海况变化伸缩机构在长度方向可自由伸缩。

通常，本发明的伸缩机构的技术参数是根据高海况需要进行具体设计，例如典型地伸缩机构装置技术参数如下：

a)型式：翻转、多级伸缩、嵌套结构

b)额定负载：400kg/m²；

c)伸缩长度：～15m；

d)通道宽度：800mm；

伸缩机构作为特殊甲板机械结构，与其他舷梯主要区别为：

a)多级伸缩，可翻转，可与船、平台、岸、灯塔等各个不同的海上设施之间进行搭接，实现人员的安全换乘和简易物资转运等作业的技术问题；

b)多级伸缩同步进行；

c)伸缩方向带波浪补偿功能；

d)同等工作长度下存放占用空间小。

作为本领域技术人员所熟知的是，上述参数或伸缩机构的其它参数以及结构可以在本领域技术人员可以理解和知晓的基础上做进一步的改进，这样本领域公知的改进和设计都在本发明的范围内。

以上说明书文字与附图仅为对本发明的解释和说明，不以任何形式对本发明构成限制和限定，本发明的范围以权利要求数为准，一切不超出本发明中的显而易见的修改、变换和替代方案均在本发明范围内。

Claims (10)

1.一种用于船舶与海洋工程的伸缩机构，其特征在于：包括伸缩臂一、伸缩臂二、伸缩臂三、伸缩臂四、伸缩臂五、滚轮组、过渡踏板、工作指示灯、液压油缸组、长度传感器、角度传感器；

伸缩机构由五节伸缩臂依次嵌套组成，伸缩臂五通过两组防磨板嵌套于伸缩臂四内，分别铰接一组液压油缸控制其伸出/缩回，实现伸缩机构的四级伸缩功能，伸缩臂四通过两组防磨板嵌套于伸缩臂三内，分别铰接一组液压油缸控制其伸出/缩回，实现伸缩机构的三级伸缩功能，伸缩臂三通过两组防磨板嵌套于伸缩臂二内，分别铰接一组液压油缸控制其伸出/缩回，实现伸缩机构的二级伸缩功能，伸缩臂二通过两组防磨板嵌套于伸缩臂一内，分别铰接一组液压油缸控制其伸出/缩回，实现伸缩机构的一级伸缩功能；

滚轮组安装于伸缩臂五末端底部；

过渡踏板前端活动铰接于滚轮组末端，其存放状态栓接在伸缩臂五末端，工作状态搭接于目标平台、甲板面或码头上，可供人员顺利上下伸缩机构；

工作指示灯安装于伸缩臂五末端，可以多色显示，用于警示及照明用；

长度传感器本体安装在伸缩臂一末端，伸出固定端安装在伸缩臂五末端，可实时检测伸缩机构伸出总长度，可根据需要在显示屏上实时显示；

角度传感器安装在伸缩臂一侧面，可选择设置伸缩机构处于水平状态下为角度传感器的初始0°，可实时检测伸缩机构变幅角度，可根据需要在显示屏上实时显示，并将测量信号反馈至操作台，供操作人员后续动作及设备安全操作做准备。

2.根据权利要求1所述的用于船舶与海洋工程的伸缩机构，其特征在于：每节伸缩臂伸出/缩回处安装接近开关，伸出/缩回到位后接近开关反馈信号至操作台，提高伸缩机构的使用安全性。

3.根据权利要求1所述的用于船舶与海洋工程的伸缩机构，其特征在于：所述伸缩臂一可通过销轴与其他基体相连，实现伸缩机构的整体翻转变幅功能。

4.根据权利要求1-3任一项所述的用于船舶与海洋工程的伸缩机构，其特征在于：所述伸缩臂一、伸缩臂二、伸缩臂三、伸缩臂四分别由扶手、走线架、导轨、踏步架和踏板组成，扶手与走线架之间、走线架与导轨之间、导轨与踏步架之间依次嵌套安装，配合焊接或铆接加固，踏步架与踏板之间采用紧固件连接，配合双面焊接加固。

5.根据权利要求1所述的用于船舶与海洋工程的伸缩机构，其特征在于：所述四组液压油缸依次安装在五节伸缩臂的导轨内，如油缸端部安装在伸缩臂一前端，则其活塞杆端部则安装在伸缩臂二末端，以此类推，液压油缸的进出液压管路从导轨过渡到走线架内通过拖链固定保护，并跟随液压油缸的伸出/缩回保持同步运动，采用拖链固定液压管路既可保护液压管路在来回伸缩途中免于摩擦损坏，又可限制其运行轨迹不至于脱出走线架影响其伸缩功能；所述伸缩臂五由扶手、导轨和踏板组成，扶手与导轨之间嵌套安装，配合焊接或铆接加固，导轨与踏板之间采用紧固件连接，配合双面焊接加固。

6.根据权利要求4所述的用于船舶与海洋工程的伸缩机构，其特征在于：滚轮组包括外套筒、固定件、内套筒、套环、端盖、连杆、弹簧、轴、安装板、滚轮组成，固定件与外套筒内通过紧固件互锁固定，内套筒在外套筒内部通过外力作用压缩弹簧从而在套环和连杆定位下上下滑动以缓冲搭接时冲击力，起到滚轮组的缓冲保护作用，其缓冲行程受限于弹簧的压缩行程，内套筒的下限位是通过端盖与外套筒之间紧固连接固定，内套筒下端通过轴与安装板连接，安装板与滚轮采用销轴连接，滚轮组与目标平台搭接是通过两组滚轮完成，采用两组滚轮可加大搭接区域。

7.根据权利要求1所述的用于船舶与海洋工程的伸缩机构，其特征在于：伸缩机构工作状态下伸展至最长工作长度后五节伸缩臂之间依次有一部分重合裕度区域，该区域长度需根据导轨长度、搭接情况和载荷状态设计计算确定，端部伸缩臂一、伸缩臂二之间重合区间的重合裕度需大于伸缩臂一的导轨长度的25％，中部伸缩臂二、伸缩臂三之间重合区间的重合裕度需大于伸缩臂二的导轨长度的20％，中部伸缩臂三、伸缩臂四之间重合区间的重合裕度需大于伸缩臂三的导轨长度的20％，末端伸缩臂四、伸缩臂五之间重合区间的重合裕度需大于伸缩臂四的导轨长度的22％，或者五节伸缩臂之间采用相同的重合裕度。

8.根据权利要求1所述的用于船舶与海洋工程的伸缩机构，其特征在于：为伸缩机构的液压油缸组提供液压油的液压系统由液压泵站组成，其中液压泵站包括油箱、电机、泵组、高压滤器、压力表、温度计、液位计、比例多路阀，通过操纵比例多路阀分别连接控制四组伸缩油缸，液压介质通过两组进出油口控制四组油缸，依次类推控制多组油缸，伸缩臂的伸出顺序由每节伸缩臂的摩擦力大小控制，不影响其正常使用，综合考虑机械机构设计目前可做到四级伸缩。

9.根据权利要求8所述的用于船舶与海洋工程的伸缩机构，其特征在于：所述比例多路阀还包括波浪补偿阀组，用于实现四组伸缩油缸的随动补偿功能，即做到随海况变化伸缩机构在长度方向可自由伸缩。

10.根据权利要求1所述的用于船舶与海洋工程的伸缩机构，其特征在于：其伸缩最大长度为15m，通道宽度800mm。