CN111452913A - 一种单点系泊卡爪锁紧装置 - Google Patents

一种单点系泊卡爪锁紧装置 Download PDF

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Abstract

一种单点系泊卡爪锁紧装置，海上平台的基架上固定安装底座和基座，底座与基座之间设置有臂架，底座上通过球面轴承连接带旋转驱动的安装座，臂架的一端设有导向孔并安装套筒、丝杠，丝杠旋转驱动器连接；臂架的另一端与卡爪同时通过球面轴承连接基座，臂架的中部还安装有伸缩驱动器和臂架连杆，卡爪朝向底座一端的连接部上铰接卡爪连杆，且伸缩驱动器、臂架连杆和卡爪连杆的另一端相互铰接。伸缩驱动器通过臂架连杆和卡爪连杆带动卡爪转动而卡入系泊浮台的卡槽，然后旋转驱动器再通过丝杠二次锁紧臂架，丝杠上的锁紧螺母进行三次锁紧。该单点系泊卡爪锁紧装置结构简单，但锁紧效果准确、稳定，其操作简单方便。

Description

一种单点系泊卡爪锁紧装置
技术领域
本发明涉及船舶辅助设备，特别是涉及一种用于单点系泊的卡爪式锁紧装置。
背景技术
海上浮式平台（如FPSO、FSO、FSRU等）是海洋石油开发的主要模式之一，被广泛用于世界各个海域的油气生产、储存和外输，其系泊方式主要是多点系泊和单点系泊。多点系泊的海上浮式平台适用于海洋环境温和，环境载荷方向较固定的情形，而单点系泊靠在海上建立一个固定的连接点，通过机械机构与海上浮式平台的某个部位连接，使海上浮式平台能够绕单点随外部载荷进行旋转，这种适应风标效应的单点系泊能够改善海上浮式平台在风浪条件下的受力，从而提高海上浮式平台的生存能力。
单点系泊有多种形式，如悬链式单点系泊、转塔式单点系泊、单锚腿式单点系泊、水上软刚臂单点系泊等。其中，转塔式单点系泊装置是近年来国际上较为盛行的单点系泊装置，其抗风浪能力强，可设置多通道旋转接头，便于维修保养，适用水深范围大，系泊海上浮式平台吨位范围大等优点。海上浮式平台船体转塔区域有一个浮台腔，锥形的系泊浮台进入浮台腔通过锁紧装置完成系泊浮台与海上浮式平台的连接作用。然而，现有技术中的锁紧装置采用纯液压锁紧，液压油一直处在受压状态，时间一长无法避免液压油的温度升高，导致液压油的渗漏，这是锁紧装置发生松动的原因。锁紧装置发生松动会造成海上浮式平台与系泊浮台的相对运动，甚至导致单点系泊浮台的整体下沉，影响海上浮式平台的生存能力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够提高锁紧性能和装拆施工的单点系泊卡爪锁紧装置，以提高海上浮式平台的稳定性和安全性。
本发明所述的单点系泊卡爪锁紧装置单点系泊卡爪锁紧装置，包括固定安装于海上平台的基架上的底座和基座，底座与基座之间设置有臂架，臂架的一端与底座连接，臂架的另一端与用于锁紧系泊浮台的卡爪的中部同时铰接于基座上，卡爪背向底座的一侧设有可卡入系泊浮台卡槽内的卡紧部，卡爪朝向底座的一侧上、下两端分别设有顶紧部和连接部；另有可伸缩且一端铰接于臂架上朝向底座一侧的伸缩驱动器、一端铰接于臂架中部的臂架连杆、一端铰接于卡爪连接部的卡爪连杆，伸缩驱动器、臂架连杆和卡爪连杆的另一端同时铰接且若干个端部随伸缩驱动器的伸展并与卡爪顶紧部相抵。
本发明所述的单点系泊卡爪锁紧装置，底座和基座均固定设置于海上平台的基架上，底座和基座之间则设置有臂架，臂架的一端连接底座并铰接伸缩驱动器的一端，臂架另一端与卡爪同时铰接于基座，伸缩驱动器的另一端又同时铰接臂架连杆和卡爪连杆。当海上平台与系泊浮台未相互锁紧时，伸缩驱动器有一定的收缩量，该收缩量使得卡爪的卡紧部与系泊浮台的卡槽相互脱离；而在需要将海上平台与系泊浮台相互锁紧时，启动伸缩驱动器并使其伸展，伸缩驱动器伸展时即会带动臂架连杆和卡爪连杆转动，卡爪连杆的转动又带动卡爪绕基座转动，使得卡爪的卡紧部卡入系泊浮台卡槽201，直至伸缩驱动器、卡爪连杆和臂架连杆的铰接端与卡爪顶紧部相抵，从而形成卡紧；当需要重新解锁时，再次使伸缩驱动器收缩，即可带动卡爪的卡紧部退出系泊浮台卡槽，完成解锁。该单点系泊卡爪锁紧装置结构简单，但锁紧效果准确、稳定，其操作简单方便。
附图说明
图1、2是单点系泊卡爪锁紧装置的结构示意图。
图3是图1所示单点系泊卡爪锁紧装置A-A处的剖视图。
图4是单点系泊卡爪锁紧装置的解锁状态示意图。
图5是单点系泊卡爪锁紧装置的锁紧状态示意图。
具体实施方式
一种单点系泊卡爪锁紧装置，包括固定安装于海上平台100的基架1上的底座2和基座3，底座与基座之间设置有臂架4，臂架的一端与底座连接，臂架的另一端与用于锁紧系泊浮台200的卡爪5的中部同时铰接于基座上，卡爪背向底座的一侧设有可卡入系泊浮台卡槽201内的卡紧部51，卡爪朝向底座的一侧上、下两端分别设有顶紧部52和连接部53；另有可伸缩且一端铰接于臂架上朝向底座一侧的伸缩驱动器6、一端铰接于臂架中部的臂架连杆7、一端铰接于卡爪连接部的卡爪连杆8，伸缩驱动器、臂架连杆和卡爪连杆的另一端同时铰接且若干个端部随伸缩驱动器的伸展并与卡爪顶紧部相抵。
底座和基座均固定设置于海上平台的基架上，底座和基座之间则设置有臂架，臂架的一端连接底座并铰接伸缩驱动器的一端，臂架另一端与卡爪同时铰接于基座，伸缩驱动器的另一端又同时铰接臂架连杆和卡爪连杆。如图4所示，当海上平台与系泊浮台未相互锁紧时，伸缩驱动器有一定的收缩量，该收缩量使得卡爪的卡紧部与系泊浮台的卡槽相互脱离；而在需要将海上平台与系泊浮台相互锁紧时，启动伸缩驱动器并使其伸展，伸缩驱动器伸展时即会带动臂架连杆和卡爪连杆转动，卡爪连杆的转动又带动卡爪绕基座转动，使得卡爪的卡紧部卡入系泊浮台卡槽201，直至伸缩驱动器、卡爪连杆和臂架连杆的铰接端与卡爪顶紧部相抵，从而形成卡紧，如图5所示；当需要重新解锁时，再次使伸缩驱动器收缩，即可带动卡爪的卡紧部退出系泊浮台卡槽，完成解锁。该单点系泊卡爪锁紧装置结构简单，但锁紧效果准确、稳定，其操作简单方便。
所述的单点系泊卡爪锁紧装置，臂架4位于底座2上方的一端设有轴线指向底座的导向孔，导向孔内装有沿其轴线方向移动的套筒9，套筒沿轴线方向开有螺纹孔并连接有丝杠10，底座上铰接有安装座11，安装座上装有连接丝杠端部并驱动丝杠转动的旋转驱动器12；旋转驱动器12可以通过减速器13连接丝杠10，丝杠10与减速器13之间连接有止推轴承（未图示）；以提高工作稳定性。在伸缩驱动器带动卡爪卡入系泊浮台卡槽内之后，伸缩驱动器停止并锁定，然后旋转驱动器工作并通过丝杠带动套筒沿导向孔移动，进而将臂架锁定，也就对卡爪实现了二次锁紧，从而提高装置的锁紧强度。除此之外，还可以在丝杠10位于背向底座外一端安装有锁紧螺母14，通过锁紧螺母对丝杠进行锁定，实现三次锁紧。所述伸缩驱动器6为液压缸，旋转驱动器12为液压马达，其结构简单而工作稳定。
所述的单点系泊卡爪锁紧装置，底座2与安装座11之间，以及基座3与臂架4和卡爪5之间，均通过套有滑动轴承的转轴铰接，或通过球面轴承15铰接；另外，套筒9的横截面形状为方形，臂架导向孔的两端与套筒相贴，导向孔中部与套筒之间留有间隙。采用该种铰接方式是为了顺应臂架的微小转动和摆动，同时使丝杠在套筒内旋转时不会发生转动，臂架在旋转时也可以形成更大的摆动角度，从而使锁紧装置能够满足一定的扭动，以提高工作稳定性和安全性。臂架4的导向孔内位于背向底座的一端设有上限位块16而另一端设有下限位块17，套筒9的中部向外延伸且两端分别与上限位块和下限位块相对，上限位块、下限位块与套筒向外延伸的中部之间分别设置有弹性垫18、滑动轴承19，滑动轴承与套筒之间为自由接触，以承受臂架在垂向行走过程中因旋转角度变化带来的旋转力矩，而弹性垫则用于缓冲臂架在自由状态下对套筒的作用力。
还有，为了提高工作的准确性，并避免伸缩驱动器伸过度，可以在卡爪5的顶紧部52处安装有传感器，当伸缩驱动器带动臂架连杆和卡爪连杆与卡爪顶紧部相抵时，传感器得到感应信号，驱动伸缩驱动器的设备，如液压设备即停止带动伸缩驱动器继续伸展；相应地，伸缩驱动器6上也安装有传感器，使伸缩驱动器收缩到设定位置后停止。另外，卡爪5的卡紧部51和顶紧部52上还可以安装有缓冲垫块20，以进行有效的缓冲。
所述的单点系泊卡爪锁紧装置，基架1上设有向下凹陷的限位槽101，基座3的底部固定安装于限位槽内，从而提高安装的稳定性，也提高了锁紧强度。

Claims (10)

1.一种单点系泊卡爪锁紧装置，其特征在于：包括固定安装于海上平台的基架（1）上的底座（2）和基座（3），底座与基座之间设置有臂架（4），臂架的一端与底座连接，臂架的另一端与用于锁紧系泊浮台的卡爪（5）的中部同时铰接于基座上，卡爪背向底座的一侧设有可卡入系泊浮台卡槽（201）内的卡紧部（51），卡爪朝向底座的一侧上、下两端分别设有顶紧部（52）和连接部（53）；另有可伸缩且一端铰接于臂架上朝向底座一侧的伸缩驱动器（6）、一端铰接于臂架中部的臂架连杆（7）、一端铰接于卡爪连接部的卡爪连杆（8），伸缩驱动器、臂架连杆和卡爪连杆的另一端同时铰接且若干个端部随伸缩驱动器的伸展并与卡爪顶紧部相抵。
2.根据权利要求1所述的单点系泊卡爪锁紧装置，其特征在于：臂架（4）位于底座（2）上方的一端设有轴线指向底座的导向孔，导向孔内装有沿其轴线方向移动的套筒（9），套筒沿轴线方向开有螺纹孔并连接有丝杠（10），底座上铰接有安装座（11），安装座上装有连接丝杠端部并驱动丝杠转动的旋转驱动器（12）。
3.根据权利要求2所述的单点系泊卡爪锁紧装置，其特征在于：丝杠（10）位于背向底座外一端安装有锁紧螺母（14）。
4.根据权利要求2所述的单点系泊卡爪锁紧装置，其特征在于：旋转驱动器（12）通过减速器（13）连接丝杠（10）。
5.根据权利要求4所述的单点系泊卡爪锁紧装置，其特征在于：丝杠（10）与减速器（13）之间连接有止推轴承。
6.根据权利要求2所述的单点系泊卡爪锁紧装置，其特征在于：底座（2）与安装座（11）之间，以及基座（3）与臂架（4）和卡爪（5）之间，均通过套有滑动轴承的转轴，或通过球面轴承（15）铰接。
7.根据权利要求6所述的单点系泊卡爪锁紧装置，其特征在于：套筒（9）的横截面形状为方形，臂架导向孔的两端与套筒相贴，导向孔中部与套筒之间留有间隙。
8.根据权利要求6所述的单点系泊卡爪锁紧装置，其特征在于：臂架（4）的导向孔内位于背向底座的一端设有上限位块（16）而另一端设有下限位块（17），套筒（9）的中部向外延伸且两端分别与上限位块和下限位块相对，上限位块、下限位块与套筒向外延伸的中部之间分别设置有弹性垫（18）、滑动轴承（19）。
9.根据权利要求1所述的单点系泊卡爪锁紧装置，其特征在于：卡爪（5）的顶紧部（52）处安装有传感器。
10.根据权利要求1所述的单点系泊卡爪锁紧装置，其特征在于：基架（1）上设有向下凹陷的限位槽（101），基座（3）的底部固定安装于限位槽内。
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