CN110654987B - 实现双向合力控制的吊机延伸加装装置及双向张力控制吊车的方法 - Google Patents
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Abstract
实现双向合力控制的吊机延伸加装装置及双向张力控制吊车的方法，属于海洋工程领域，用于解决在双向调节负载张力，提高海上吊装精度的问题，要点是包括延伸装置、绞机、滑轮、缆绳；吊机的主臂安装竖向的滑轨，主臂与竖向具有倾斜角度，且在滑轨的竖向安装三个位于滑轨不同高度位置的第二滑轮，且第二滑轮可沿滑轨在竖向滑动，并在滑轨的某一位置能被固定，所述的延伸装置是由若干节首尾相连的悬臂梁组成，延伸装置的前端悬臂梁，其下周面安装定滑轮，且前端悬臂梁的端面通过关节安装竖向的下臂，下臂的底端具有被其固定的第一滑轮，效果是主动缆绳张力控制系统可以调节张力的方向，提供双向的张力输入，提高海上吊装的精度。
Description
技术领域
本发明属于海洋工程领域，涉及一种吊机辅助装置，特别涉及一种实现双向合力控制的吊机延伸加装装置。
背景技术
吊机及缆绳是海上安装的主要执行装置。对于高精度的海上安装，可以通过在吊机上加装的绞机，从而实现与其连接的缆绳的张力控制。主动反馈控制可以极大的提高系统的安装精度。然而，由于缆绳只能在拉伸情况下提供张力，且只能提供单向的拉力，因此固定在吊机上的缆绳只能提供指向吊机的张力。实际情况中，与吊机反向的合力也是需要的。例如在风机单叶片安装过程中，可以通过主动控制施加在缆绳上的力来稳定悬挂的叶片，从而加速安装。为了解决缆绳只能提供单向拉力的的问题，往往需要施加预张力，且预张力需随着安装风速的增大而增大。对于控制系统，这样的输入极大地限制影响了系统的可行性、增加了设计难度、提高了操作的复杂性、并不利于可靠的工程应用。本发明提出一种新型的吊车加装装置。通过本装置，主动缆绳张力控制系统可以提供双向的张力输入。
发明内容
为了解决在双向调节负载张力，提高海上吊装精度的问题，本发明提出如下技术方案：一种实现双向合力控制的吊机延伸加装装置，包括：延伸装置、绞机、滑轮、缆绳；吊机在竖向的一端通过活动关节与横向的延伸装置连接，吊机在竖向的另一端通过关节与吊机基座连接，并由吊机基座对其固定支撑，吊机的主臂安装竖向的滑轨，主臂与竖向具有倾斜角度，且在滑轨的竖向安装三个位于滑轨不同高度位置的第二滑轮，且第二滑轮可沿滑轨在竖向滑动，并在滑轨的某一位置能被固定，所述的延伸装置是由若干节首尾相连的悬臂梁组成，延伸装置的前端悬臂梁，其下周面安装定滑轮，且前端悬臂梁的端面通过关节安装竖向的下臂，下臂的底端具有被其固定的第一滑轮；负载横向的一端部与缆绳连接，且缆绳绕过第一滑轮、定滑轮、竖向位置最高的第二滑轮连接在第三绞机，且第三绞机固定在吊机基座；负载横向的另一端部与缆绳连接，且缆绳绕过竖向位置最低的第二滑轮连接在第一绞机，且第一绞机固定在吊机基座；负载横向的中间部与缆绳连接，且缆绳绕过竖向中间位置的第二滑轮连接在第二绞机，且第二绞机固定在吊机基座；第一绞机和第三绞机位于吊机基座的横向两端的位置，第二绞机位于吊机基座的横向中间的位置，第一绞机在横向更靠近延伸装置。
进一步的，吊机基座安装在平台，由支撑装置将平台从海底支撑，使得平台位于水平面以上。
进一步的，所述的第一绞机、第三绞机分别安装的固定绞机的装置，其与安装吊机的吊机基座是分体结构，安装第一绞机、第三绞机的固定绞机的装置在横向位于安装吊机的吊机基座的两端的位置，安装第一绞机的固定绞机的装置在横向更靠近延伸装置。
一种实现双向合力控制的吊机延伸加装装置，包括：延伸装置、绞机、滑轮、缆绳；吊机在竖向的一端通过活动关节与横向的延伸装置连接，吊机在竖向的另一端通过关节与吊机基座连接，并由吊机基座对其固定支撑，吊机的主臂安装竖向的滑轨，主臂与竖向具有倾斜角度，且在滑轨的竖向安装N个位于滑轨不同高度位置的第二滑轮，N≥4，且第二滑轮可沿滑轨在竖向滑动，并在滑轨的某一位置能被固定，第二滑轮包括最高位置第二滑轮，最低位置第二滑轮及位于最高位置滑轮和最低位置滑轮间的中央位置第二滑轮，中央位置的N-2个第二滑轮其序号越大，其位于滑轨的位置越低；所述的延伸装置是由若干节首尾相连的悬臂梁组成，延伸装置的前端悬臂梁，其下周面安装定滑轮，且前端悬臂梁的端面通过关节安装竖向的下臂，下臂的底端具有被其固定的第一滑轮；负载横向的一端部与缆绳连接，且缆绳绕过第一滑轮、定滑轮、最高位置第二滑轮连接在第N绞机，且第N绞机固定在吊机基座；负载横向的另一端部与缆绳连接，且缆绳绕过最低位置滑轮连接在第一绞机，且第一绞机固定在吊机基座；负载横向的中间部连接缆绳数量是N-2个，且N-2个缆绳绕过相应的N-2个中央位置第二滑轮，相应连接在第二至第N-2绞机，且第二至第N-2绞机固定在吊机基座；第一绞机和第N绞机位于吊机基座的横向两端的位置，第二至第N-2绞机于吊机基座的横向中间的位置，第一绞机在横向更靠近延伸装置。
进一步的，吊机基座安装在平台，由支撑装置将平台从海底支撑，使得平台位于水平面以上。
进一步的，所述的第一绞机、第N绞机分别安装的固定绞机的装置，其与安装吊机的吊机基座是分体结构，安装第一绞机、第N绞机的固定绞机的装置在横向位于安装吊机的吊机基座的两端的位置，安装第一绞机的固定绞机的装置在横向更靠近延伸装置。
一种实现双向张力控制吊车的方法，使用上述任一项所述的延伸加装装置，实施如下方法：
步骤101：位于负载两端位置的两缆绳，控制与其相连接的两绞机收放该两缆绳，调整作用在负载位置的张力；
步骤102：控制与负载两端位置的两缆绳相连接的两绞机收放该两缆绳，完成负载在水平位置上的移动；
步骤201：位于负载中间位置的缆绳，控制与其连接的绞机收放缆绳，完成对负载的起吊和下放；
步骤301：通过调整第二滑轮其所位于的滑轨在纵向的位置，改变绕过第二滑轮的缆绳的位置和方向，改变缆绳作用在负载位置处的张力方向；
步骤302：第一滑轮和定滑轮通过延伸装置的伸缩和关节的旋转调整，改变缆绳的位置和方向，改变缆绳作用在负载位置处的张力方向；
步骤303：通过延伸装置的伸缩和关节的旋转，完成负载的水平运输。
本发明的有益效果：主动缆绳张力控制系统可以调节张力的方向，提供双向的张力输入，提高海上吊装的精度；降低了风速等环境条件对海上吊装操作的限制，保证工期；提高施工安装效率和安装成功率，提高工程效益。
附图说明
图1是吊车辅助装置及缆绳示意图；
图2是载荷位置处构造细节图；
图3是滑轮布置示意图；
图中：1海床；2水平面；3安装平台；4固定绞机的装置；5绞机；6吊机；7负载；8第一滑轮；9缆绳；10吊机基座；11滑轮固定位；12滑轨；13延伸装置；14关节；15下臂；16第二滑轮；17主臂；18定滑轮。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面结合附图和技术方案，对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于具体实施例。
本发明不同于传统吊机，主要利用加装在传统吊机上的辅助装置解决双向张力调整的问题，该装置由滑轮、缆绳和绞机构成，通过滑轮位置的改变、关节转动及延伸装置伸缩，主动缆绳张力控制系统可以改变张力的作用方向，提供双向的张力输入，从而提高海上吊装的精度，大幅提高安装成功率。当风速超过传统的安装范围时，本发明依然可以实现海上吊装操作的顺利进行。因此，本发明降低了风速等环境条件对海上吊装操作的限制、提高安装效率和操作成功率。
本发明的具体方案是：通过对传统吊机6加装本装置而实现装置末端出现对于吊机的反方向张力。通过连接反方向的第一滑轮8，可以实现双向的主动力控制。本装置包括若干节首尾相连的悬臂梁组成的延伸装置13，其中悬臂梁可一体也可分体安装。各个关节14是可以转动的。延伸装置13与吊机6及下部吊机基座10进行主动及被动连接从而实现固定。绞机5可以通过对应绞机固定装置4安装在预先设定在吊车6下部的安装平台上，绞机5可实现诸多功能，例如恒定张力和可控反馈的张力控制。绞机5通过若干第二滑轮16与负载7连接。在主臂上的第二滑轮16可以通过滑轨12加在任意滑轮固定位11，通过预调整主臂上第二滑轮16的位置以及延伸装置13伸缩和关节14的转动，从而实现改变与负载7连接的缆绳9的方向及位置控制，最终施加合适的张力，完成高精度海上吊装任务。
控制系统可以选择的通过有线或者无线的方式整合接入吊车控制系统。除此之外，该系统应该具有诸如电源装置、控制器、接收器等选配模块。
如图1所示，实现双向张力控制的吊车延伸加装装置，具体的实施方式如下：
步骤101：控制与负载7位置两侧缆绳相连接的绞机收放缆绳，从而调整作用在负载7位置的张力；
步骤102：控制与负载7位置两侧缆绳相连接的绞机收放缆绳，
完成负载7在水平位置上的小幅移动；
图2是负载7位置处构造细节图，两侧即为由绞机5和滑轮控制的缆绳，本部分由1个滑轮和3根缆绳组成，针对图2，具体的实施方式如下：
步骤201：控制与负载7位置中部的缆绳相对应的绞机收放缆绳，从而相应的完成对负载7的起吊和下放操作；
图3是是第二滑轮布置示意图，针对图3，具体的实施方式如下：
步骤301：主臂上的第二滑轮16通过设置在吊机6上的滑轨12调整位置，改变缆绳的位置和方向，即改变缆绳作用在负载7位置处的张力方向；
步骤302：其他位置的滑轮(第一滑轮8和定滑轮18)通过延伸装置13的伸缩和关节14的旋转调整位置，改变缆绳的位置和方向，即改变缆绳作用在负载7位置处的张力方向；
步骤303：通过延伸装置13的伸缩和关节14的旋转，完成负载7的水平运输；
本发明提出的吊车延伸加装装置将降低了风速等环境条件对海上吊装操作的限制，大幅度提高安装效率和安装的成功率，可以在更高风速和更复杂的海况下实现精确安装，从而降低海洋工程结构成本。
在一个实施例中，一种实现双向合力控制的吊机延伸加装装置，包括：延伸装置、绞机、滑轮、缆绳；吊机在竖向的一端通过活动关节与横向的延伸装置连接，吊机在竖向的另一端通过关节与吊机基座10连接，并由吊机基座10对其固定支撑，吊机的主臂安装竖向的滑轨12，主臂与竖向具有倾斜角度，且在滑轨12的竖向安装三个位于滑轨12不同高度位置的第二滑轮16，且第二滑轮16可沿滑轨12在竖向滑动，并在滑轨12的某一位置能被固定，所述的延伸装置是由若干节首尾相连的悬臂梁组成，延伸装置的前端悬臂梁，其下周面安装定滑轮，且前端悬臂梁的端面通过关节安装竖向的下臂15，下臂15的底端具有被其固定的第一滑轮8；负载7横向的一端部与缆绳连接，且缆绳绕过第一滑轮8、定滑轮、竖向位置最高的第二滑轮16连接在第三绞机，且第三绞机固定在吊机基座10；负载7横向的另一端部与缆绳连接，且缆绳绕过竖向位置最低的第二滑轮16连接在第一绞机，且第一绞机固定在吊机基座10；负载7横向的中间部与缆绳连接，且缆绳绕过竖向中间位置的第二滑轮16连接在第二绞机，且第二绞机固定在吊机基座10；第一绞机和第三绞机位于吊机基座10的横向两端的位置，第二绞机位于吊机基座10的横向中间的位置，第一绞机在横向更靠近延伸装置。
进一步的，吊机基座10安装在平台，由支撑装置将平台从海底支撑，使得平台位于水平面2以上。
进一步的，所述的第一绞机、第三绞机分别安装的固定绞机的装置4，其与安装吊机的吊机基座10是分体结构，安装第一绞机、第三绞机的固定绞机的装置4在横向位于安装吊机的吊机基座10的两端的位置，安装第一绞机的固定绞机的装置4在横向更靠近延伸装置。
一种实现双向合力控制的吊机延伸加装装置，包括：延伸装置、绞机、滑轮、缆绳；吊机在竖向的一端通过活动关节与横向的延伸装置连接，吊机在竖向的另一端通过关节与吊机基座10连接，并由吊机基座10对其固定支撑，吊机的主臂安装竖向的滑轨12，主臂与竖向具有倾斜角度，且在滑轨12的竖向安装N个位于滑轨12不同高度位置的第二滑轮16，N≥4，且第二滑轮16可沿滑轨12在竖向滑动，并在滑轨12的某一位置能被固定，第二滑轮16包括最高位置第二滑轮16，最低位置第二滑轮16及位于最高位置滑轮和最低位置滑轮间的中央位置第二滑轮16，中央位置的N-2个第二滑轮16其序号越大，其位于滑轨12的位置越低；所述的延伸装置是由若干节首尾相连的悬臂梁组成，延伸装置的前端悬臂梁，其下周面安装定滑轮，且前端悬臂梁的端面通过关节安装竖向的下臂15，下臂15的底端具有被其固定的第一滑轮8；负载7横向的一端部与缆绳连接，且缆绳绕过第一滑轮8、定滑轮、最高位置第二滑轮16连接在第N绞机，且第N绞机固定在吊机基座10；负载7横向的另一端部与缆绳连接，且缆绳绕过最低位置滑轮连接在第一绞机，且第一绞机固定在吊机基座10；负载7横向的中间部连接缆绳数量是N-2个，且N-2个缆绳绕过相应的N-2个中央位置第二滑轮16，相应连接在第二至第N-2绞机，且第二至第N-2绞机固定在吊机基座10；第一绞机和第N绞机位于吊机基座10的横向两端的位置，第二至第N-2绞机于吊机基座10的横向中间的位置，第一绞机在横向更靠近延伸装置。
进一步的，吊机基座10安装在平台，由支撑装置将平台从海底支撑，使得平台位于水平面2以上。
进一步的，所述的第一绞机、第N绞机分别安装的固定绞机的装置4，其与安装吊机的吊机基座10是分体结构，安装第一绞机、第N绞机的固定绞机的装置4在横向位于安装吊机的吊机基座10的两端的位置，安装第一绞机的固定绞机的装置4在横向更靠近延伸装置。
一种实现双向张力控制吊车的方法，使用上述任一项所述的延伸加装装置，实施如下方法：
步骤101：位于负载7两端位置的两缆绳，控制与其相连接的两绞机收放该两缆绳，调整作用在负载7位置的张力；
步骤102：控制与负载7两端位置的两缆绳相连接的两绞机收放该两缆绳，完成负载7在水平位置上的移动；
步骤201：位于负载7中间位置的缆绳，控制与其连接的绞机收放缆绳，完成对负载7的起吊和下放；
步骤301：通过调整第二滑轮16其所位于的滑轨12在纵向的位置，改变绕过第二滑轮16的缆绳的位置和方向，改变缆绳作用在负载7位置处的张力方向；
步骤302：第一滑轮8和定滑轮18通过延伸装置的伸缩和关节的旋转调整，改变缆绳的位置和方向，改变缆绳作用在负载7位置处的张力方向；
步骤303：通过延伸装置的伸缩和关节的旋转，完成负载7的水平运输。
以上所述，仅为本发明创造较佳的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造披露的技术范围内，根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种实现双向合力控制的吊机延伸加装装置，其特征在于：包括：延伸装置、绞机、滑轮、缆绳；吊机（6）在竖向的一端通过活动关节与横向的延伸装置连接，吊机（6）在竖向的另一端通过关节与吊机基座（10）连接，并由吊机基座（10）对其固定支撑，吊机（6）的主臂（17）安装竖向的滑轨（12），主臂（17）与竖向具有倾斜角度，且在滑轨（12）的竖向安装三个位于滑轨（12）不同高度位置的第二滑轮，且第二滑轮可沿滑轨（12）在竖向滑动，并在滑轨（12）的某一位置能被固定，所述的延伸装置是由若干节首尾相连的悬臂梁组成，延伸装置的前端悬臂梁，其下周面安装定滑轮（18），且前端悬臂梁的端面通过关节安装竖向的下臂（15），下臂（15）的底端具有被其固定的第一滑轮（8）；负载（7）横向的一端部与缆绳（9）连接，且缆绳（9）绕过第一滑轮（8）、定滑轮（18）、竖向位置最高的第二滑轮连接在第三绞机，且第三绞机固定在吊机基座（10）；负载（7）横向的另一端部与缆绳连接，且缆绳绕过竖向位置最低的第二滑轮连接在第一绞机，且第一绞机固定在吊机基座（10）；负载（7）横向的中间部与缆绳连接，且缆绳绕过竖向中间位置的第二滑轮连接在第二绞机，且第二绞机固定在吊机基座（10）；第一绞机和第三绞机位于吊机基座（10）的横向两端的位置，第二绞机位于吊机基座（10）的横向中间的位置，第一绞机在横向更靠近延伸装置。
2.如权利要求1所述的实现双向合力控制的吊机延伸加装装置，其特征在于：吊机基座（10）安装在平台，由支撑装置将平台从海底支撑，使得平台位于水平面（2）以上。
3.一种实现双向合力控制的吊机延伸加装装置，其特征在于：包括：延伸装置、绞机、滑轮、缆绳；吊机（6）在竖向的一端通过活动关节与横向的延伸装置连接，吊机（6）在竖向的另一端通过关节与吊机基座（10）连接，并由吊机基座（10）对其固定支撑，吊机（6）的主臂（17）安装竖向的滑轨（12），主臂（17）与竖向具有倾斜角度，且在滑轨（12）的竖向安装N个位于滑轨（12）不同高度位置的第二滑轮，N≥4，且第二滑轮可沿滑轨（12）在竖向滑动，并在滑轨（12）的某一位置能被固定，第二滑轮包括最高位置第二滑轮，最低位置第二滑轮及位于最高位置滑轮和最低位置滑轮间的中央位置第二滑轮，中央位置的N-2个第二滑轮其序号越大，其位于滑轨（12）的位置越低；所述的延伸装置是由若干节首尾相连的悬臂梁组成，延伸装置的前端悬臂梁，其下周面安装定滑轮（18），且前端悬臂梁的端面通过关节安装竖向的下臂（15），下臂（15）的底端具有被其固定的第一滑轮（8）；负载（7）横向的一端部与缆绳连接，且缆绳绕过第一滑轮（8）、定滑轮（18）、最高位置第二滑轮连接在第N绞机，且第 N 绞机固定在吊机基座（10）；负载（7）横向的另一端部与缆绳连接，且缆绳绕过最低位置滑轮连接在第一绞机，且第一绞机固定在吊机基座（10）；负载（7）横向的中间部连接缆绳数量是N-2个，且N-2个缆绳绕过相应的N-2个中央位置第二滑轮，相应连接在第二至第N-1绞机，且第二至第N-1绞机固定在吊机基座（10）；第一绞机和第N绞机位于吊机基座（10）的横向两端的位置，第二至第N-1绞机于吊机基座（10）的横向中间的位置，第一绞机在横向更靠近延伸装置。
4.如权利要求3所述的实现双向合力控制的吊机延伸加装装置，其特征在于：吊机基座（10）安装在平台，由支撑装置将平台从海底支撑，使得平台位于水平面（2）以上。
5.一种实现双向张力控制吊车的方法，其特征在于，使用权利要求1-4中任一项所述的延伸加装装置，实施如下方法：
步骤101：位于负载（7）两端位置的两缆绳，控制与其相连接的两绞机收放该两缆绳，调整作用在负载（7）位置的张力；
步骤102：控制与负载（7）两端位置的两缆绳相连接的两绞机收放该两缆绳，完成负载（7）在水平位置上的移动；
步骤201：位于负载（7）中间位置的缆绳，控制与其连接的绞机收放缆绳，完成对负载（7）的起吊和下放；
步骤301：通过调整第二滑轮其所位于的滑轨（12）在纵向的位置，改变绕过第二滑轮的缆绳的位置和方向，改变缆绳作用在负载（7）位置处的张力方向；
步骤302：第一滑轮（8）和定滑轮（18）通过延伸装置的伸缩和关节的旋转调整，改变缆绳的位置和方向，改变缆绳作用在负载（7）位置处的张力方向；
步骤303：通过延伸装置的伸缩和关节的旋转，完成负载（7）的水平运输。
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