CN108999165A - 一种可适应特大纵横坡的浅海移动工作平台 - Google Patents

Abstract

一种可适应特大纵横坡的浅海移动工作平台，包括电控系统、原动机系统、液压系统、辅助结构系统、自动调平结构系统、行走结构系统。本发明结构合理、可适应特大纵横坡、可适应恶劣的海洋环境、离海平面距离可调、稳定性能良好,可自行走，即可在一定海水深度沿海岸线从一个工作地点移动到另一个工作地点，而且不需要外部设备辅助其移动，并且工作平台在行走及静止状态时，可自动调整及保持水平。

Description

一种可适应特大纵横坡的浅海移动工作平台

技术领域

本发明属于浅海领域，特别涉及一种浅海移动工作平台。

背景技术

近些年海上石油及矿产资源的开发和勘探变的越来越火热，其装备和设施在其中起着重要的作用，海上移动平台的研究是国际上常采用的一种开发设备，如目前在开发海上石油工作中，就常采用移动式钻井及采油平台进行钻探和打生产井，但目前的移动式钻井平台，大多不能自行走，需要其他设备的辅助才能完成移动。在浅海领域以及移动距离相对较短时，其完成从一个地点到另外一个地点的周期长，并且在移动及拆卸和安装的过程中，危险性较高。会耗费大量的人力，物力和财力。由于海洋平台所处的工作环境非常恶劣，长期受到风、浪、流、潮等多种载荷的作用，影响平台上机器设备的正常运行以及降低结构构件的可靠度，导致平台的疲劳破坏等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构牢靠、控制性能好、可适应复杂的海洋环境、可自行走、可适应特大纵横坡、能够实现工作平台自动调平的可适应特大纵横坡的浅海移动工作平台。

本发明主要包括电控系统、液压系统、辅助结构系统、自动调平结构系统、行走结构系统、虎克铰、倾角仪、加速度传感器。行走结构系统的的虎克铰与自动调平结构系统的铰接接头通过销轴连接，悬挂支腿可绕铰接接头摆动，摆动角度的最大值为±15°，用于适应特大纵坡海底平面。自动调平结构系统的法兰通过螺钉与焊接在辅助结构系统的工作平台四角的套筒相连，自动调平结构系统的斜连接梁另一端固定在辅助结构系统的工作平台的框架上。倾角仪、加速度传感器、电控系统、液压系统均固定在辅助结构系统的工作平台上。电控系统的电控箱给电控系统、液压系统的行走电动机、液压系统的调平电动机供电，行走电动机、调平电动机把电能转化为机械能，机械能再通过联轴器传递给行走液压泵、调平液压泵，行走液压泵为整个行走结构系统提供压力油，调平液压泵为整个自动调平结构系统提供压力油。

其中，行走结构系统包括四组履带轮组，每组履带轮包括两个履带轮，每个履带轮由履带、支承架、马达、虎克铰、从动轮和承重轮组成。支承架的一端与马达相连接，支承架的另一端设有从动轮。在履带的下部设有承重轮，履带覆盖在支撑架的外部，并包裹在承重轮上。在两个履带轮之间设有虎克铰，虎克铰的轴插接在虎克铰上，轴不可旋转。两个履带轮上分别固定套筒，虎克铰的轴的两端插接在套筒内，使两侧履带轮均可绕虎克铰的轴进行旋转，旋转角度的最大值为±45°。

自动调平结构系统包括四个悬挂支腿、加速度传感器和倾角仪；四个悬挂支腿的结构相同，其中每个悬挂支腿是由上法兰、油缸、外杆、内杆、顶盖法兰、外导向套、内导向套、低压板、铰接接头、法兰、水平连接梁、斜连接梁组成。外杆上部焊接有法兰，外杆的下部通过螺钉与两根夹角为90°水平连接梁相连，每根水平的连接梁上又连接有两根斜连接梁，斜连接梁一端固定在水平的连接梁上；外杆的最上端与上法兰通过螺钉连接，上法兰留有6个可以通过硬管的孔，上法兰的下面有两吊耳，油缸的无杆腔的末端通过销轴连接在上法兰下面的两吊耳上，此油缸在此做单作用缸，无杆腔的进出油口连接油管，油管上套接内外卡环。有杆腔的进出油口做气孔，顶盖法兰的上面有两耳，有杆腔的末端通过销轴与顶盖法兰连接，顶盖法兰通过螺钉与内杆上端相连，顶盖法兰留有五个可以通过硬管的孔；外导向套位于顶盖法兰下面及内杆上端外侧，外导向套由内杆上端的轴肩与顶盖法兰进行固定，内杆下部有导向键和轴肩，导向键用螺钉连接在内杆上，轴肩用于限位；外杆的下端通过螺钉与低压板相连，内导向套位于低压板上及外杆下端的内侧，内导向套由外杆内壁的沟槽进行轴向固定，内导向套的外侧安装有与内导向套及外杆内侧配合的定位柱销，防止内导向套进行圆周方向的运动，内杆通过螺钉与铰接接头连接，铰接接头的两侧有两个液压阀块，外杆与内杆内部均是空心的，内杆位于外杆内部，五根硬油管从内杆内部通过，五根硬油管连接在铰接接头上；通过控制四个悬挂支腿里面的油缸的伸缩进行工作平台的调平。

辅助结构系统包括工作平台、围栏、爬梯、套筒和短钢筒，围栏连接在工作平台上，围栏是由若干横竖相交的钢管焊接而成。工作平台上焊接有和围栏竖向钢管相配合的短钢筒，围栏的竖向钢管末端插入其中并由螺钉紧固，围栏留有缺口，爬梯连接在工作平台上，位于围栏的缺口处，工作平台的框架由四根方钢组成，四根方钢围成一个正方形，两两方钢的相交处焊有套筒及加强筋板，方钢围成的正方形框架内部焊有两条纵向槽钢和两条横向角钢，框架上方焊有钢板。在工作平台的四角分别固定连接套筒。

电控系统包括操作箱和电控箱，操作箱上面为操作平面，操作平面的一侧装有显示器，操作平台的背面装有遥控接收器，操作箱里面装有控制器，继电器，变压器及排线；电控箱上表面装有警报器；操作箱固定设在工作平台的一侧，面向前进的方向，电控箱固定在另一侧，面向后退的方向。显示器固定在操作箱的上表面，遥控接收器固定在操作箱正面的一侧，控制器固定在操作箱内壁左上角，变压器固定在控制器右侧的内壁上，继电器及排线固定在控制器下方的内壁上，控制器、显示器、遥控接收器、变压器、继电器和警报器均通过排线里的电线进行连接，来实现与控制器之间的通讯。

液压系统包括油箱支座、冷却扇、行走液压泵、调平液压泵、行走电动机、调平电动机、液压换向阀、蓄能器、蓄能器支座、液压平衡阀。油箱支座固定在工作平台的一侧，在油箱支座上固定油箱，油箱的一侧固定冷却扇。在油箱支座上设有行走液压泵、调平液压泵、行走电动机和调平电动机，行走液压泵、调平液压泵并排固定在油箱支座上。行走液压泵通过联轴器与行走电动机相连，调平液压泵通过联轴器与调平电动机相连，液压换向阀固定在油箱支腿上。蓄能器固定在蓄能器支座上，蓄能器支座上设有液压平衡阀，蓄能器支座固定在工作平台上的油箱与操作箱的夹角处。冷却扇、行走液压泵、调平液压泵、液压换向阀、蓄能器和液压平衡阀之间均通过连接管相连。电控箱由外部供电设备通过电缆进行供电。

本发明在使用过程中，电缆传递过来的电能分为三部分，一部分将电能通过电线传递给电控系统，电控系统工作，控制器得电后，再根据指令，把控制器得到的信息进行处理后，进行发出相应电信号。另一部分将电能通过电动机转化为机械能传递给行走液压泵，液压泵与液压驱动马达、液压控制阀、液压油箱均采用管连接，液压泵从油箱吸油后，将压力油传输到控制阀，控制阀控制液压油油路的开关与分配，液压控制阀与液压驱动马达、运用液压管相连接，通过液压阀控制其开关，当液压油到达液压驱动马达时，履带轮转动，从而实现机器的行走、转向。最后一部分将电能转化为机械能传递给自调平液压泵，液压泵与液压控制阀、蓄能器阀组、液压缸，液压油箱均采用管连接，液压泵从油箱吸油后，将压力油传输到控制阀，控制阀控制液压油油路的开关与分配，液压控制阀与蓄能器阀组、液压缸、运用液压管相连接，通过液压阀控制其开关，当液压油到达液压缸时，液压缸的活塞杆伸出，带动和活塞杆相连的内杆伸出，从而实现悬挂支腿的上升，通过悬挂支腿的伸出，推动工作平台上升，从而改变与海面的间隙，蓄能器阀组与悬挂支腿升降油缸运用液压管相连接，蓄能器阀组控制其自动保持水平，通过以上的液力传动、驱动四组履带轮组行走、转向，并根据每组履带轮所处的地面环境需要调整悬挂支腿的高度，从而让工作平台始终保持水平并与海平面保持一定的距离。

本发明与现有技术相比具有如下优点：结构合理、可适应特大纵横坡、可适应恶劣的海洋环境、离海平面距离可调、稳定性能良好,可自行走，即可在一定海水深度沿海岸线从一个工作地点移动到另一个工作地点，而且不需要外部设备辅助其移动，并且工作平台在行走及静止状态时，可自动调整及保持水平。

附图说明

图1为本发明立体示意简图；

图2为工作平台立体示意简图；

图3为泵站示意图；

图4为单个悬挂支腿示意图；

图5为单个悬挂支腿剖视图(除去油管及内外卡环)；

图6为履带轮组示意图；

图7为履带轮组左视图；

图8为操作箱内部示意简图；

图9为本发明工况示意简图。

图中：1-悬挂支腿、2-爬梯、3-工作平台、4-操作箱、5-遥控接收器、6-显示器、7-蓄能器、8-蓄能器支座、9-平衡阀、10-加速度传感器、11-倾角仪、12-冷却扇、13-行走电动机、14-调平电动机、15-电控箱、16-斜连接梁、17-水平连接梁、18-履带轮组、19-警报器、20-套筒、21-围栏、22-短钢筒、23-油箱支座、24-行走泵、25-调平泵、26-换向阀、27-油箱、28-铰接接头、29-内杆、30-外杆、31-法兰、32-油管、33-内外卡环、34-低压板、35-内导向套、36-外导向套、37-顶盖法兰、38-油缸、39-上法兰、40-履带、41-虎克铰、42-支承架、43-马达、44-承重轮、45-从动轮、46-控制器、47-继电器、48-变压器、49-排线。

具体实施方式

在图1至图9所示的本发明的示意简图中，行走结构系统的的虎克铰与自动调平结构系统的铰接接头通过销轴连接，悬挂支腿可绕铰接接头摆动，摆动角度的最大值为±15°，用于适应特大纵坡海底平面。自动调平结构系统的法兰通过螺钉与焊接在辅助结构系统的工作平台四角的套筒20相连，自动调平结构系统的斜连接梁另一端固定在辅助结构系统的工作平台的框架上。倾角仪11、加速度传感器10、电控系统、液压系统均固定在辅助结构系统的工作平台上。电控系统的电控箱给电控系统、液压系统的行走电动机13、液压系统的调平电动机14供电，行走电动机13、调平电动机14把电能转化为机械能，机械能再通过联轴器传递给行走液压泵24、调平液压泵25，行走液压泵24为整个行走结构系统提供压力油，调平液压泵25为整个自动调平结构系统提供压力油。

其中，行走结构系统包括四组履带轮组18，每组履带轮包括两个履带轮，每个履带轮由履带40、支承架42、马达43、虎克铰41、从动轮45和承重轮44组成。支承架42的一端与马达43相连接，支承架42的另一端设有从动轮45。在履带40的下部设有承重轮44，履带覆盖在支撑架的外部，并包裹在承重轮上。在两个履带轮之间设有虎克铰41，虎克铰的轴插接在虎克铰上，轴不可旋转。两个履带轮上分别固定套筒，虎克铰的轴的两端插接在套筒内，使两侧履带轮均可绕虎克铰的轴进行旋转，旋转角度的最大值为±45°。

自动调平结构系统包括四个悬挂支腿1、加速度传感器10和倾角仪11；四个悬挂支腿的结构相同，其中每个悬挂支腿是由上法兰39、油缸38、外杆30、内杆29、顶盖法兰37、外导向套36、内导向套35、低压板34、铰接接头28、法兰31、水平连接梁17、斜连接梁16组成。外杆30上部焊接有法兰31，外杆的下部通过螺钉与两根夹角为90°水平连接梁17相连，每根水平的连接梁上又连接有两根斜连接梁16，斜连接梁一端固定在水平的连接梁上；外杆30的最上端与上法兰39通过螺钉连接，上法兰留有6个可以通过硬管的孔，上法兰的下面有两吊耳，油缸27的无杆腔的末端通过销轴连接在上法兰下面的两吊耳上，此油缸27在此做单作用缸，无杆腔的进出油口连接油管32，油管上套接内外卡环33。有杆腔的进出油口做气孔，顶盖法兰37的上面有两耳，有杆腔的末端通过销轴与顶盖法兰连接，顶盖法兰通过螺钉与内杆29上端相连，顶盖法兰留有五个可以通过硬管的孔；外导向套36位于顶盖法兰下面及内杆上端外侧，外导向套由内杆上端的轴肩与顶盖法兰进行固定，内杆下部有导向键和轴肩，导向键用螺钉连接在内杆上，轴肩用于限位；外杆的下端通过螺钉与低压板34相连，内导向套35位于低压板上及外杆下端的内侧，内导向套由外杆内壁的沟槽进行轴向固定，内导向套的外侧安装有与内导向套及外杆内侧配合的定位柱销，防止内导向套进行圆周方向的运动，内杆通过螺钉与铰接接头28连接，铰接接头的两侧有两个液压阀块，外杆与内杆内部均是空心的，内杆位于外杆内部，五根硬油管从内杆内部通过，五根硬油管连接在铰接接头上；通过控制四个悬挂支腿里面的油缸的伸缩进行工作平台的调平。

辅助结构系统包括工作平台3、围栏21、爬梯2、套筒20和短钢筒22，围栏21连接在工作平台3上，围栏是由若干横竖相交的钢管焊接而成。工作平台上焊接有和围栏竖向钢管相配合的短钢筒22，围栏的竖向钢管末端插入其中并由螺钉紧固，围栏留有缺口，爬梯2连接在工作平台上，位于围栏的缺口处，工作平台的框架由四根方钢组成，四根方钢围成一个正方形，两两方钢的相交处焊有套筒及加强筋板，方钢围成的正方形框架内部焊有两条纵向槽钢和两条横向角钢，框架上方焊有钢板。在工作平台的四角分别固定连接套筒20。

电控系统包括操作箱4和电控箱15，操作箱上面为操作平面，操作平面的一侧装有显示器6，操作平台的背面装有遥控接收器5，操作箱里面装有控制器46，继电器47，变压器48及排线49；电控箱15上表面装有警报器19；操作箱固定设在工作平台的一侧，面向前进的方向，电控箱固定在另一侧，面向后退的方向。显示器6固定在操作箱4的上表面，遥控接收器5固定在操作箱4正面的一侧，控制器46固定在操作箱4内壁左上角，变压器48固定在控制器46右侧的内壁上，继电器47及排线49固定在控制器46下方的内壁上，控制器46、显示器6、遥控接收器5、变压器48、继电器47和警报器19均通过排线49里的电线进行连接，来实现与控制器46之间的通讯。

液压系统包括油箱支座23、冷却扇12、行走液压泵24、调平液压泵25、行走电动机13、调平电动机14、液压换向阀26、蓄能器7、蓄能器支座8、液压平衡阀9。油箱支座23固定在工作平台的一侧，在油箱支座23上固定油箱，油箱的一侧固定冷却扇12。在油箱支座上设有行走液压泵24、调平液压泵25、行走电动机13和调平电动机14，行走液压泵24、调平液压泵25并排固定在油箱支座上。行走液压泵24通过联轴器与行走电动机13相连，调平液压泵25通过联轴器与调平电动机14相连，液压换向阀26固定在油箱支腿上。蓄能器7固定在蓄能器支座8上，蓄能器支座上设有液压平衡阀9，蓄能器支座固定在工作平台上的油箱与操作箱的夹角处。冷却扇12、行走液压泵24、调平液压泵25、液压换向阀26、蓄能器7和液压平衡阀9之间均通过连接管相连。电控箱由外部供电设备通过电缆进行供电。

Claims (6)

1.一种可适应特大纵横坡的浅海移动工作平台，主要包括电控系统、液压系统、辅助结构系统、自动调平结构系统、行走结构系统、虎克铰、倾角仪、加速度传感器，其特征在于：行走结构系统的的虎克铰与自动调平结构系统的铰接接头通过销轴连接，悬挂支腿可绕铰接接头摆动，摆动角度的最大值为±15°，用于适应特大纵坡海底平面，自动调平结构系统的法兰通过螺钉与焊接在辅助结构系统的工作平台四角的套筒相连，自动调平结构系统的斜连接梁另一端固定在辅助结构系统的工作平台的框架上，倾角仪、加速度传感器、电控系统、液压系统均固定在辅助结构系统的工作平台上，电控系统的电控箱给电控系统、液压系统的行走电动机、液压系统的调平电动机供电，行走电动机、调平电动机把电能转化为机械能，机械能再通过联轴器传递给行走液压泵、调平液压泵，行走液压泵为整个行走结构系统提供压力油，调平液压泵为整个自动调平结构系统提供压力油。

2.根据权利要求1所述的一种可适应特大纵横坡的浅海移动工作平台，其特征在于：行走结构系统包括四组履带轮组，每组履带轮包括两个履带轮，每个履带轮由履带、支承架、马达、虎克铰、从动轮和承重轮组成，支承架的一端与马达相连接，支承架的另一端设有从动轮，在履带的下部设有承重轮，履带覆盖在支撑架的外部，并包裹在承重轮上，在两个履带轮之间设有虎克铰，虎克铰的轴插接在虎克铰上，轴不可旋转，两个履带轮上分别固定套筒，虎克铰的轴的两端插接在套筒内，使两侧履带轮均可绕虎克铰的轴进行旋转，旋转角度的最大值为±45°。

3.根据权利要求1所述的一种可适应特大纵横坡的浅海移动工作平台，其特征在于：自动调平结构系统包括四个悬挂支腿、加速度传感器和倾角仪；四个悬挂支腿的结构相同，其中每个悬挂支腿是由上法兰、油缸、外杆、内杆、顶盖法兰、外导向套、内导向套、低压板、铰接接头、法兰、水平连接梁、斜连接梁组成，外杆上部焊接有法兰，外杆的下部通过螺钉与两根夹角为90°水平连接梁相连，每根水平的连接梁上又连接有两根斜连接梁，斜连接梁一端固定在水平的连接梁上；外杆的最上端与上法兰通过螺钉连接，上法兰留有6个可以通过硬管的孔，上法兰的下面有两吊耳，油缸的无杆腔的末端通过销轴连接在上法兰下面的两吊耳上，此油缸在此做单作用缸，无杆腔的进出油口连接油管，油管上套接内外卡环，有杆腔的进出油口做气孔，顶盖法兰的上面有两耳，有杆腔的末端通过销轴与顶盖法兰连接，顶盖法兰通过螺钉与内杆上端相连，顶盖法兰留有五个可以通过硬管的孔；外导向套位于顶盖法兰下面及内杆上端外侧，外导向套由内杆上端的轴肩与顶盖法兰进行固定，内杆下部有导向键和轴肩，导向键用螺钉连接在内杆上，轴肩用于限位；外杆的下端通过螺钉与低压板相连，内导向套位于低压板上及外杆下端的内侧，内导向套由外杆内壁的沟槽进行轴向固定，内导向套的外侧安装有与内导向套及外杆内侧配合的定位柱销，防止内导向套进行圆周方向的运动，内杆通过螺钉与铰接接头连接，铰接接头的两侧有两个液压阀块，外杆与内杆内部均是空心的，内杆位于外杆内部，五根硬油管从内杆内部通过，五根硬油管连接在铰接接头上；通过控制四个悬挂支腿里面的油缸的伸缩进行工作平台的调平。

4.根据权利要求1所述的一种可适应特大纵横坡的浅海移动工作平台，其特征在于：辅助结构系统包括工作平台、围栏、爬梯、套筒和短钢筒，围栏连接在工作平台上，围栏是由横竖相交的钢管焊接而成，工作平台上焊接有和围栏竖向钢管相配合的短钢筒，围栏的竖向钢管末端插入其中并由螺钉紧固，围栏留有缺口，爬梯连接在工作平台上，位于围栏的缺口处，工作平台的框架由四根方钢组成，四根方钢围成一个正方形，两两方钢的相交处焊有套筒及加强筋板，方钢围成的正方形框架内部焊有两条纵向槽钢和两条横向角钢，框架上方焊有钢板，在工作平台的四角分别固定连接套筒。

5.根据权利要求1所述的一种可适应特大纵横坡的浅海移动工作平台，其特征在于：电控系统包括操作箱和电控箱，操作箱上面为操作平面，操作平面的一侧装有显示器，操作平台的背面装有遥控接收器，操作箱里面装有控制器，继电器，变压器及排线；电控箱上表面装有警报器；操作箱固定设在工作平台的一侧，面向前进的方向，电控箱固定在另一侧，面向后退的方向，显示器固定在操作箱的上表面，遥控接收器固定在操作箱正面的一侧，控制器固定在操作箱内壁左上角，变压器固定在控制器右侧的内壁上，继电器及排线固定在控制器下方的内壁上，控制器、显示器、遥控接收器、变压器、继电器和警报器均通过排线里的电线进行连接，来实现与控制器之间的通讯。

6.根据权利要求1所述的一种可适应特大纵横坡的浅海移动工作平台，其特征在于：液压系统包括油箱支座、冷却扇、行走液压泵、调平液压泵、行走电动机、调平电动机、液压换向阀、蓄能器、蓄能器支座、液压平衡阀，油箱支座固定在工作平台的一侧，在油箱支座上固定油箱，油箱的一侧固定冷却扇，在油箱支座上设有行走液压泵、调平液压泵、行走电动机和调平电动机，行走液压泵、调平液压泵并排固定在油箱支座上，行走液压泵通过联轴器与行走电动机相连，调平液压泵通过联轴器与调平电动机相连，液压换向阀固定在油箱支腿上，蓄能器固定在蓄能器支座上，蓄能器支座上设有液压平衡阀，蓄能器支座固定在工作平台上的油箱与操作箱的夹角处，冷却扇、行走液压泵、调平液压泵、液压换向阀、蓄能器和液压平衡阀之间均通过连接管相连，电控箱由外部供电设备通过电缆进行供电。