CN112585320B - 格架设备及其使用和制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在运输期间用于接纳和支撑重的负载的便携式可重复使用的格架(100)，以及其制造和使用方法。所述格架(100)包括基部(3)；耦合至基部(3)的承载结构(4)，所述承载结构(4)用于支撑重的负载；以及附接到承载结构(4)的框架(5)。集装箱化格架(100)，使得形成格架的基部(3)、负载承载结构(4)和框架(5)的组合具有符合用于联运集装箱的ISO规范的外部尺寸和重量。集装箱化的格架(100)可以与不同大小的腿部一起使用，用于不同大小的重的负载。也可以使用有成本效益的针对集装箱的标准航运以竖直堆叠的形式航运集装箱化的格架。

Description

格架设备及其使用和制造方法

相关申请

本申请是非临时申请，其基于2018年8月14日提交的题为“格架设备及其使用和制造方法”的第62/718676号临时申请，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明通常涉及各种类型的钢结构的负载分布管理，并且更具体地涉及一种格架设备及其使用和制造方法。

背景

传统上，格架用于将重型结构(诸如风车/石油平台的离岸下部结构(即导管架、翼梁等)和例如上部结构)的集中负载分布在支撑它的结构/地面的较大区域上。主要需要格架，因为支撑结构对大的集中力的承载能力相对较低。

通常，格架可以在打算使用的位置组装，也可以在不同的位置预制，然后运输到实际使用的地点。在US 2002/001706和US 9,194,095中描述了这种格架基础的例子。不管格架是现场组装还是在不同的位置组装，格架通常都是专门建造的，并且仅适用于被支撑和支撑结构的特定构造。该限制导致预先提供结构规格以允许制造用于支撑这种结构的格架基础的要求。

本领域已知的格架基础的形状对于它们打算支撑的结构是独特的。通常，这种格架不是标准大小的形状或重量。当制造格架基础的位置与打算使用格架基础的位置不同时，格架基础的零件通常是在现场制造的，或者有时以单独的部件航运以在现场组装。制造和组装方法均导致由航运沉重和不规则形状的物体引致的大量成本以及用于组装所述物体的人工成本。

可以为特定结构的单个操作或为多个操作建造格架，其中格架可以被多次使用来支撑大体上相似或相同的结构。一旦组装好并且假使格架打算用于多种用途，则必须将其运输回原点或下次使用的位置。照惯例，这涉及整个格架结构的整体运输。由于几个原因，这种运输是昂贵的。原因之一是，格架典型地不是标准大小、形状或重量，因此不符合标准的国际运输工具参数。在这种情况下，必须在打算仅运载格架的特殊运输工具或或作为散装货物完成格架运输。

如果同一运输工具打算重复操作，这可能是有成本效益的，因此无论如何都必须回到其原点或下一次使用的位置。但是，在其他情况下，如果不期望运输工具重复操作，则将格架重新带回原点或下次使用的位置可能是成本高昂的。

搬迁格架和拆卸零件以使格架可以由另一个运输工具航运送回，在那里，原先的运输工具并不打算返回到提供格架的制造地点，这包含用于拆卸格架和航运送回的大量的成本。

格架的拆卸/搬迁通常在离岸/岸上堆场中发生，在那里，与集装箱船不同的运输工具的进入受到限制。这在航运送回格架零件上造成了困难，并最终导致拆毁格架。

因此，要求在本领域中开发一种格架设备以及一种制造和使用该格架设备的方法来解决和克服现有技术中的上述问题。

发明内容

本发明通过设计具有标准化大小、形状和重量的格架来解决现有技术中的缺点。最重要的是，这些参数保持在标准集装箱(ISO container)的限制内，以便可以使用任何标准集装箱船来运输格架。如果需要，可以将格架附在底部支撑结构上。

本公开具有几个方面。在本发明的一方面，描述了便携式且可重复使用的格架。格架用于在固定位置或在运输期间接纳和支撑重的负载。格架包括基部、耦合至基部的承载结构。承载结构用于支撑重的负载。格架还包括附接到承载结构的框架。该格架的特征在于：该格架是集装箱化的，并且使得形成格架的基部、承载结构和框架的组合具有符合用于联运集装箱的ISO规范的外部尺寸和重量。

在相关的实施例中，格架的特征还在于：承载结构包括多个板，所述多个板配置成基本上平行并且沿着所述格架的纵向方向彼此间隔开。多个板被定向为基本上正交于基部并且面向格架的纵向方向。格架进一步包括连接结构，其用于连接多个板以形成统一的结构。

在相关的实施例中，格架的特征还在于：多个板中的每个板均具有凹部，使得在竖直构造中，多个板中的凹部形成沿着承载结构的纵向方向延伸的中空结构，该中空结构沿着承载结构的纵向方向从一侧面延伸至承载结构的中央部段。中空结构的尺寸设计成允许导管架结构的腿部的凸型端部构件沿承载结构的纵向方向从格架的侧面通过并在承载结构的中央部段被接纳。

在相关的实施例中，格架的特征还在于：格架还包括水平板，该水平板搁置并固定在形成中央部段的多个板的一部分上，该水平板定向为平行于基部，该水平板沿承载结构的纵向方向具有面向格架侧面的凹部，该水平板的凹部允许导管架结构的腿部的凸型端部构件被接纳并可释放地缚牢在承载结构的中央部段上。

在又一相关实施例中，格架的特征在于：格架还包括可释放地缚牢在格架上的适配器。该适配器用于适应不同大小的导管架结构，以由格架支撑。在一些实施例中，适配器可以配置为支撑基本上竖直的物体，诸如重的物体的腿部。在其他实施例中，适配器可以配置为支撑水平定向的物体，诸如充当重物体基部的梁。

在又一相关实施例中，格架的特征在于，多个板具有不同的大小，使得多个板具有沿承载结构的纵向方向从中央部段到承载结构的侧面逐渐变小的高度。

在另一实施例中，格架的特征在于：格架可以使用标准集装箱航运方式以多个集装箱化的格架的竖直或水平可堆叠构造中的至少一个构造来运输。

在相关的实施例中，格架的特征在于，格架在其边缘的每个上还具有角块。角块配置成在运输期间将基部可释放地缚牢到船的甲板上，并且以竖直或水平可堆叠构造中的至少一个构造可释放地缚牢多个集装箱化的格架。

在本发明的另一方面，描述了一种制造格架的方法。在这样的方法中，将格架集装箱化，以及制造集装箱化的格架的步骤包括：提供金属板；切割金属板以在其中形成凹部；配置并定向要组装在一起的金属板，使得金属板形成符合用于联运集装箱的ISO规范的细长结构，其中组装的细长结构在其中具有由金属板的凹部形成的中空部段。该方法进一步包括使用包括板或梁的结合结构中的任何一种将金属板结合在一起；附接由额外的板或梁组成的框，以允许组装好的金属板具有符合ISO联运集装箱的尺寸的尺寸(包括大小、外围形状和重量)。

在相关实施例中，制造格架的方法的特征在于，该方法还包括切割金属板的步骤，使得板具有不同的大小和不同的凹部大小，使得当组装板时，由组装的板形成的细长结构沿其纵轴将具有在垂直高度上比组装结构的任一端部高的中心部段，并且由板组装的结构的高度沿其纵轴从中心部段到组装结构的任一端部逐渐缩小。

在本发明的另一方面，描述了一种使用可重复使用的且便携式格架以在船上运输重的负载的方法。该方法的特征在于具有以下步骤：提供如上所述的多个集装箱化的格架。多个集装箱化的格架对应于用于支撑重的负载的多个腿部。多个集装箱化的格架被定位并配置在船的甲板上，以对应于用于重的负载的腿部的间隔和构造。该方法还包括将集装箱化的格架可释放地缚牢到船的甲板上；将多个腿部中的每个腿部装载到相应的集装箱化的格架的中央部段上；并将腿部可释放地缚牢到其相应的集装箱化的格架上。

在相关的实施例中，使用格架的方法的特征还在于具有以下步骤：通过将集装箱化的格架或第二个重的负载中的一个装上适配器来使用多个集装箱化的格架以用于运输第二个重的负载，第二个重的负载在形状、重量和大小上与重的负载不同。

在相关的实施例中，使用格架的方法的特征在于，该方法还包括以下步骤：在使用后拆卸集装箱化的格架，并使用标准大小的集装箱航运以有成本效益的堆叠构造来航运它们。可以水平或垂直地完成堆叠。格架可以彼此相对堆叠或可以抵靠相同大小的常规集装箱堆叠。

在使用格架的一种相关方法中，该方法的特征在于，该方法还包括以下步骤：通过在安装在集装箱化的格架的至少一个角上的角块处使用扭锁，将集装箱化的格架的堆叠构造彼此缚牢。

在本发明的另一方面，描述了一种永久地固定在堆场地面上以支撑重的固定的负载的结构。该结构的特征在于具有：基部；耦合到基部的承载结构，承载结构具有彼此基本上平行的两个相对的板，所述相对的板沿着纵轴延伸并且定向成至少在中央部段处从基部突出并垂直于基部，中央部段尺寸设计成可弹出地接纳和支撑固定的负载的腿部的凸型构件。

如将在本发明的详细说明中显示出的，本发明的其他方面将是显而易见的。

附图的简要说明

附图图解了本发明的非限制性示例实施例。

图1显示了根据本发明的实施例的格架的立体图。

图1A显示了图1所显示的格架，在其上安设有适配器。

图2显示了图1所显示的格架的前视图。

图3显示了图1所显示的格架的平面图。

图4显示了图1所显示的格架的侧视图。

图5A显示了根据本发明的实施例的如图1所显示的格架，其支撑用于接纳导管架的腿部的适配器。

图5B显示了根据本发明的另一实施例的如图1所显示的格架，其支撑用于接纳导管架的腿的适配器。

图6A至图6E显示了将导管架的腿部装载到图1所显示的格架上的方法。

图7A显示了根据本发明的实施例的集装箱化格架的模拟模型的立体图，其中集装箱化的格架承受负载。

图7B以立体图显示了图7A的集装箱化的格架的应力分析结果。

图7C显示了根据本发明的另一个实施例的集装箱化的格架的模拟模型的立体图，其中集装箱化的格架承受负载。

图7D以立体图显示了图7C的集装箱化的格架的应力分析结果。

图8显示了在垂直方向上堆叠的六个格架的立体图，其中每个格架如图1所示。

图9显示了部分导管架的立体图，其中根据本发明的实施例，导管架的腿部被装载在堆场的地面上的混凝土支撑件上。

图10A至图10I显示了使用如图1所示的多个格架将导管架结构从堆场移动到船上以运输的方法。

图11显示了根据本发明示例性实施例的，用于支撑甲板装备的如图1A所显示的使用中的多个格架。

图11A显示了支撑图11中所显示的甲板装备的一对格架的特写立体图。

图12显示了具有用于接纳水平定向物体的一部分的适配器的格架的立体图。

图12A显示了根据本发明的示例性实施例的多个如图12所显示的格架的立体图，该多个格架用于支撑导管架装备结构。

图12B显示了支撑图12A所显示的结构的一对格架的特写立体图。

详细说明

贯穿以下描述中，阐述了具体细节，以便为本领域技术人员提供更透彻的理解。然而，可能没有显示或详细描述众所周知的元件，以避免不必要地使本公开难理解。以下对技术示例的描述并非打算面面俱到或将系统限制为任何示例实施例的精确形式。因此，说明书和附图应被认为是说明性的感觉而非限制性的感觉。在多个附图中重复的元件应理解为具有相同的编号，并且不必在每个附图上都进行标记。

这里将描述图1至图5所涵盖的实施例。图1显示了根据本发明的示例性实施例的格架设备100的立体图。在图1中，集装箱化格架100。为了本公开的目的，术语“集装箱化”应被理解为具有符合国际标准化组织(ISO)规范的形状、外部尺寸和不超过与联运集装箱的总重量可比的总重量。格架100被显示为沿着其纵轴L具有两个相对的且平行的侧面1(在下文中称为主侧面1)，并且具有垂直于纵轴L平面的两个相对的且平行的侧面2(以下称为副侧面2)。

显示出格架100具有基部3和实心部段4，实心部段4形成可固定在基部3上的用于接纳和支撑重型结构的承载结构。格架100也被显示为具有耦合至实心部段4的框架，并且配置成允许格架具有集装箱化的规格。在图1所展示的实施例中，承载结构永久地固定在集装箱化的格架100的基部3上。在其他实施例中，基部3形成为格架100的实心部段4的组成部分。

实心部段4、基部3和框架5可以由钢或本领域已知的用于制备联运集装箱的不同类型的金属制成。除了本领域已知的用于制造联运集装箱的金属或者由于稳定性和承重质量而已知的金属之外，格架100的部件也可以由硬质材料制成。作为非限制性示例，这种材料可以是增强聚合物。

在图1所示的实施例中，实心部段4被显示为由彼此基本上平行的多个板6组成，并且以正交于基部3的构造固定至基部3。板6沿着格架100的纵向方向L彼此间隔开，并且基本上平行于格架100的副侧面2的平面。在一些实施例中，板6大致平行于格架100的副侧面2的平面。板的厚度，板之间的间隔和板的数量可以取决于格架的设计限制而变化。在图1所显示的实施例中，每对相邻的板6均连接至纵向板7，该纵向板7垂直于该对板6和基部3，并且尺寸设计为沿着格架100的长侧面1的边界填充该对板6之间的间隔。板7被认为是可选的，并且可用于增强格架100的结构完整性。例如，在需要支撑更重的负载的情况下，可以通过板7来提供格架100中的板6的结构加强。当然，板7的增加将导致格架100的总重量增加。因此，应当理解，将在仍保持格架100的规格符合用于联运集装箱的ISO规范的同时提供这种板。在其他实施例中，在不需要增强的结构加强和/或需要从格架100去除多余的重量以便其可以符合用于联运集装箱的ISO规范的情况下，可以从格架100去除板7并且可以将板7用沿纵向方向L延伸的梁代替板7，并且板7基本上平行于基部3以使梁7A连接所有板6并提供格架100的结构支撑(参见图1A)。

每个板6配置为具有竖直构造的凹部8，使得当被垂直地放置在基部3上并且彼此间隔开时，多个板6中的凹部配置为形成通向格架100的实心部段4的中心的空洞结构8A。如在图2中看到的，其显示了格架100的前视图，板6的凹部产生空洞8A，该凹部允许从格架100的靠近副侧面2之一的外边缘到格架100的实心部段4的中心的路径。

由于固定在格架100的基部3上的板6中的凹部，格架100的中央部段9也是空的。靠近并且在实心部段4的中央部段处的板6的凹部8允许中央部段9被成形和配置成用于接纳重型结构，诸如风车的导管架的腿部、石油钻塔、电力传输塔等，其具有用于紧密地安到格架100的空洞9中的凸型端部。在一些实施例中，空洞8A的形状允许导管架的腿部的凸型端部从格架100的外边缘沿着其副侧面2之一通过并进入中央部段9，其中凸型端部被中央部段9的空洞完全接纳，但不一定紧密地安在空洞部段中。

在格架100的中央部段，水平板10搁置在彼此依次放置并形成格架100的中央部段的多个板6的上部部分上。在图1中显示了水平板10被固定在这种板上。这也在图3中显示了，其描述了格架100的俯视图。水平板10定向成平行于基部3，并且成形成在一端上具有凹部，以允许导管架腿部的凸型端部从格架100的外边缘穿过空洞8A并进入格架100的中央部段9。如在图3所见到的，板10中的凹部或空腔可导致板10形成马蹄铁形或半圆形开口。然而，这种形状被认为是示例性的而不是限制。应当理解，当从平面图看时，可以形成其他形状，只要凹部允许导管架的腿部的凸型端部安到格架100的中央部段9中即可。

板10的表面可以形成基部，结构支撑点的构件(即上部结构/导管架腿部)可以搁置在该基部上并固定到其上，以便与格架100形成统一的结构。在图1至图4描述的实施例中且在图3中更清楚地显示出，板10可具有螺纹孔11，该螺纹孔11用于将导管架的腿部的构件栓牢至格架100的板10。在其他实施例中，除了用螺栓固定之外或代替用螺栓固定，可以使用本领域中已知的不同附接方法以将导管架的腿部的构件固定至格架100的板10。这在图6D和图6E中清楚地显示出，其显示了格架100的局部立体图，该格架具有导管架(未显示)的腿部12，该腿部12具有搁置在板10上的构件或板13。板13配置为具有螺纹孔以匹配板10上的螺纹孔的位置，使得当对准时，可以使用螺栓14将两个板彼此栓牢。这种附接机构允许导管架腿部容易地组装到格架100和从格架100容易地拆卸导管架腿部，以使其可拆卸地可连接到格架100上。如上所述，板10和板13的附接可以使用不同的技术(诸如销、扭锁的使用等)来执行，以及焊接或本领域中已知的其他附接技术或其组合。

在行业中众所周知，运输的结构(即导管架、上部结构、模块……等)在大小上可能会有所不同，这取决于它们要达到的目的。例如，不同大小的导管架可能致使支撑它的腿部的大小和厚度不同。为了允许格架100被普遍地使用，在一些实施例中，通过使用适配器来帮助格架100到导管架的腿部的附接。这样的适配器确保格架100与对应于不同大小的导管架的不同大小的导管架腿部的兼容性。图5A和5B显示了这种适配器的示例。在这些附图中，具有基板15A的适配器15定位于格架100的中央部段上，使得板15A搁置在格架100的板10上。在一些实施例中，板15A可具有在位置上对应于在格架100的板10中的螺纹孔11的螺纹孔。在这样的实施例中，通过将板15A的孔与板10的孔对准并且使用螺栓将两个板栓牢在一起以形成统一的结构，板15A可以固定到板10上。代替用螺栓固定或除了用螺栓固定之外，还可以使用其他方法将板彼此附接。

从图5A和图5B可以看出，适配器15可以在形状和大小上不同，以适应其所打算的所示出的导管架腿部的大小和厚度。然而，应当注意，适配器15的板15A将总是配置成允许适配器15被固定到格架100上以形成统一的结构。图5A显示了具有截头圆锥形状的适配器15的示例，截头圆锥形状的尺寸设计为具有较宽的底端。图5B显示了具有截头圆锥形状的适配器的另一示例，该截头圆锥形状的尺寸设计为具有较宽的顶端。应该理解的是，适配器的尺寸和形状不限于适配器和结构的支撑点尺寸，而是扩展到其他适配器和支撑点的大小和形状。

在一些实施例中，可以首先将适配器15固定到格架100，然后将结构支撑点(即导管架/上部结构腿部)降低到适配器中。在这样的实施例中，可以预想，使用起重机将导管架举到格架上方并将其降低，以使导管架的腿部的底部部分可以以自顶向下的形式插入到适配器中。在其他实施例中，可以先将适配器安在导管架腿部中，然后将带有适配器的腿部安到集装箱化的格架的中央部段中。在这样的实施例中，只需要将格架和安好的适配器举到足够高，以使适配器板越过集装箱化的格架的顶部部段，并使导管架腿部的凸型端部能够通过由形成集装箱化的格架的实心部段的板的凹部产生的空洞。在这样的实施例中，可使用自推进式模块化运输机(SPMTS)来举起导管架结构。对于后一种类型的实施例，还可以使用起重机来将具有已安好的适配器的导管架举到格架上方并将其降低，以便将导管架腿部和安好的适配器以自顶向下的形式插入到集装箱化的格架的中央部段。

考虑到重量是制造格架的重要因素，因为当将格架从一个位置运输到另一位置时，重量通过远洋集装箱运输工具/道路/铁轨直接影响航运可能性，因此渴望在不损害其结构完整性或其功能的情况下最小化格架的重量。为此，在本公开中展示的不同实施例显示了构造、空洞、空腔或截锥形部分以去除集装箱化的格架的一些部分，其中这种去除不影响格架的结构完整性或功能性。

回到图1和图4，显示出板6在大小上不同，其中形成格架100的实心部段的中央部段的板6最高，并且板6的高度沿着通向格架100的副侧面2的纵向方向减小。在高度上的下降是依据金属的结构性能实施的以便进行负载分布，例如，钢倾向于将负载分散在更长的长度上，从而允许与垂直方向成30度角。这种配置的结果是，格架100的实心部段的顶表面显示为沿着纵向方向从中心到副边缘逐渐变窄。如将在本公开的后续部分中详细说明的，这允许减轻格架的重量而不会损害格架的结构完整性或功能性。

在图1中，显示了格架100具有设计成附接到格架100的实心部段的承重框架5，从而为格架100的顶部部分提供边缘并且为格架100提供集装箱化的形状。显示了框架5具有彼此基本上平行的两个相对的L形梁，其中对于每个L形梁，长的边定向为基本上平行于基部3，并且长的边的端部沿其纵轴搁置于格架100实心部分的中央部段的附近，从而使长的边与格架100的板10齐平。L形梁的短的边定向为基本上垂直于基部3，并且L形梁的短的边的端部搁置在格架100的副侧面2的附近的或其上的格架100的实心部分的顶部部段上。

当L形梁附接到格架100的实心部段时，每个L形梁提供具有与联运集装箱整体外围形状可比较的的整体外围形状的格架。这可以在图1中清楚地看到。在图4中也可以看到，其显示了图1中的格架100的侧视图。在图1和图4中，显示了格架100的外围具有与40英尺ISO集装箱相同的尺寸。在其他实施例中，集装箱化的格架100可具有符合用于其他联运集装箱的ISO规范的本领域已知的不同尺寸。可以使用本领域中已知的不同技术将L形梁附接到格架100的实心部段。作为非限制性示例，可以通过将短的边和长的边的端部焊接到格架100的实心部段的它们的相应的部分上来完成附接。在图1至图4所显示的实施例中，附接被显示为永久的，使得一旦附接，框架和格架100的实心部段将形成统一的结构。

图1显示了框架5还包括连接相对的L形梁的角边缘的侧梁。侧梁定向于垂直于纵轴并基本上平行于基部3。当与L形梁的角边缘连接时(L形梁又具有其短的边，其连接至格架100的实心部段的顶部部分)，侧梁的组合沿格架100的副侧面2产生了外围，该外围对应于根据ISO规范的联运集装箱的外围。从图1以及从图2可以清楚地看到这一点，图2显示了格架100的前视图。

用于格架100的至少一个副侧面2的侧梁配置为可释放地可附接到相对的L形梁的角边缘。在这种情况下，该侧梁被称为门，并且在图1中被标记为5A。门5A可以以本领域中已知的各种方式可释放地缚牢到L形梁的角边缘。例如，门5A的一端部可释放地缚牢到一个L形边缘，而另一端部通过铰链缚牢到相对的L形边缘，以允许门5A从一侧释放并围绕旋转轴线在另一边缘附近枢转，从而模拟门的运动。可替代地，可以通过销、扭锁、夹子等将门5A的两端部固定到相对的L形梁的它们的相应的角边缘，并且在释放时，可以将门5A部分地或全部地从框架结构去除。

在图1描述的实施例中，门5A坐落成沿着副侧面2外围，面对板10的凹部的开口端部。在相对的副侧面2上的侧梁可以与在格架100的该侧上的相对的L形梁的角边缘以永久的方式连接。在其他实施例中，在与板10的凹部的开口端部相对的侧面上的侧梁也可以以与门5A的那些的相似的构造可释放地附接到在格架的该侧上的相对的L形梁的角边缘。在本公开的稍后部分中将描述门5A的操作，该门5A的操作有利于将导管架腿部装载和卸载到格架100上。

框架5和格架100的实心部段4的组合允许格架具有集装箱的外围形状。因此，由于这种形状，当期望将格架从一个位置移动到另一位置时，考虑到集装箱化的格架被设计为符合用于联运集装箱的ISO规范，格架可以作为集装箱航运。这允许容易的且有成本效益的集装箱化格架的航运，而无需诉诸不规则形状的航运工具来容纳格架。而且，考虑到格架本身采取集装箱的形式，因此无需将其容纳在任何物品中来航运。

框架5还可以包括定位于框架的四个角上的标准化的角块，形成符合ISO联运集装箱的外围顶部形状的外围顶部形状。每个角块牢牢地固定在角中，从而角块的自由的平坦的外侧基本上与与其相关的框架的相应的侧面齐平或略微突出。类似地，基部3也可以配备有四个角块，每个块被牢牢地固定在一个角上，从而角块的自由的平坦的外侧基本上与基部3的相应的侧面齐平或稍微突出。

典型地，每个角块包括中空的制作的或铸钢的盒状结构，该结构限定内部空间，角块的外侧限定以标准大小和形状的狭槽形式的开口，这些开口通向内部空间。典型地，狭槽在形状上为卵形，并且配置成合作地接纳块安装构造，诸如例如定向销、锁紧装置、钩、扭锁连接器或为举起和缚牢集装箱化的格架所提供和必需的其他硬件，块安装构造在使用中的布置中，其中其部件突出穿过由角块限定的狭槽并位于角块的内部空间内。

可以使用格架100中的基部3的角块以在运输期间在使用时将集装箱化的格架缚牢到船或行驶中的车辆的基板。当格架不在使用中时，在集装箱化的格架的基部和框架上的角块可允许将集装箱化的格架的基部缚牢到船的基部，并以竖直的构造在其顶部或标准化的ISO联运集装箱的顶部上的其他集装箱化的格架的堆叠，以允许在标准集装箱搬运船中一次单独航运多个格架或同时航运其他联运集装箱。在一些实施例中，除了角块或代替角块，可以使用本领域中已知的其他技术来将集装箱化的格架的基部缚牢到船的基部。在一些实施例中，使用这种技术将集装箱化的格架的基部缚牢到船上，使得基部的全部外围缚牢到船上。在其他实施例中，可以使用这种技术缚牢住基部的外围的仅一些部段。

图8显示了以竖直的构造在彼此的顶部堆叠的六个集装箱化的格架。可以使用角块(图8中未显示)将集装箱化的格架的基部缚牢到其下方的集装箱化的格架的框架的顶部。虽然图8仅显示了在彼此的顶部堆叠的六个集装箱化的格架，应当理解，根据本发明的各个实施例，可以以竖直构造堆叠更多或更少数量的集装箱化的格架。

因此，一些因素的结合(诸如，在集装箱化的格架的角上的角块的存在以及根据ISO规范符合联运集装箱的大小、外形和重量的集装箱化的格架的大小、外形和重量)允许集装箱化的格架在航运过程中作为普通的集装箱处理。这大大降低了将集装箱从航运目的地航运到原始堆场位置的航运成本，反之亦然。使用标准航运方法航运格架的能力还极大地节约了将格架航运回其原点或航运到另一个位置以供新使用的成本，特别是因为这种集装箱是可堆叠的，并且不需要特殊的且昂贵的将其航运回去的安排。因此，考虑到在原始使用后实际上缺乏或易于拆卸的要求以及航运这种格架的便利性和成本效益，通过当前的公开内容促进了格架的可重复使用性。

回到图1、图2和图4，显示了集装箱化的格架100在格架100的集装箱化的结构的顶部外围附近具有空腔。而且，显示了格架100的实心部段4的板6沿其外边缘具有凹部。应当理解，这样的凹部是可选的，并且受制于负载的类型和性质如果必要可以避免这样的凹部，负载的类型和性质可以指示增强集装箱化的格架在其基部附近的结构完整性。只要集装箱化的格架的总重量保持符合联运集装箱的ISO规范，同样也适用于集装箱化的格架中的其他空腔。

如前几个部分所解释的那样，完成从集装箱化的格架结构中对一些部分的去除以减轻集装箱化的格架的多余重量，而不会损害集装箱化的格架的结构完整性或功能性。可以使用不同的技术来确定在不影响集装箱化的格架的结构完整性或功能性的情况下可以去除的集装箱化的格架结构的一些部分中的多余重量。例如，使用ANSYS^TM的有限元分析可以用于确定在不同负载配置下模型集装箱化的格架结构的各个部分的应力水平。例如，可以在垂直(或顶部)负载配置下模拟模型，以仅模仿当导管架固定时在来自导管架的应力下格架的状况。还可以在垂直和横向负载配置的组合下模拟模型，以模拟在运输导管架时在来自导管架的应力作用下的格架或还在堆叠配置下的运输期间在来自其他格架的应力作用下的格架。

图7A至图7D显示了根据本公开的实施例的集装箱化的格架的设计的模拟，以在不同状况下评估在这种状况下格架上的应力水平。在图7A中，模拟格架，使得基部3固定到船的甲板上，并且当导管架在船的表面上被运输时，格架在其中心遭受来自安装在格架上的结构支撑点(即，导管架腿部)的垂直/水平的负载。在这种情况下，从船的不同运动(包括船的浪涌、摇摆、升起、侧倾、颠簸和偏航运动)转移来的导管架的运动可能导致集装箱化的格架遭受由船运动造成的动态载荷。图7B显示了经受上述状况的集装箱化的格架结构的应力分析结果。在图7B中，对于格架结构的所有部分的应力水平结果显示为在图中的数值范围上提供的两个极端之间。这暗示了结构安全设计，其缺乏过度设计的部分。

图7C显示了另一种模拟设计，其中格架不在使用中并且以堆叠的定向在船上运输，其中集装箱化的格架承受其他集装箱的负载，并且其中负载被施加在集装箱化的格架的框架的四个角上。在模拟中，基部也仅固定在基部的对应于角块的四个角上。因为由于搬运船的海上运动而可能的集装箱化的格架的堆叠构造的运动，因此已将横向负载和垂直负载施加到集装箱化的格架的四个顶角，以便验证用于由集装箱班轮进行的海上运输的格架的结构完整性。图7D显示了经受上述状况的集装箱化的格架结构的应力分析的结果。图7D显示了大部分应力被施加在承重框架上，如在这种情况下所预期的。结果还显示了，在设计的集装箱化的格架的部分上的应力水平落入图中提供在数值范围上的两个极端之间。这暗示着结构安全设计，其缺乏过度设计的部分。

参考图6A至图6E，附图描述了涉及将导管架腿部(或装有适配器的导管架腿部)装载到集装箱化的格架上的步骤。图6A描述了在纵向端部(副侧面2)之一处的集装箱化的格架的局部立体图，其中框架5的门5A被显示为被缚牢在适当位置。在图6B中，门5A在其端部之一上被解锁，并且门被打开以允许从集装箱化的格架100的靠近门5A的外边缘进入空洞8A。在图6C中，导管架的腿部通过由门5A的解锁产生的开口滑入空洞8A。从图6C可以看出，显示了腿部具有一块构件板，该构件板越过集装箱化的格架的顶部。在图6D中，显示了导管架的腿部已经滑动至格架100的中心空洞部段9和搁置在格架100的实心部分的板10的顶部上的导管架12的板构件13(或者在一些实施例中，适配器15的板构件15A)。图6D还显示了板13上的孔，其对应于格架100的实心部分的板10上的孔11。在图6D中，两个板被定向成使得板中的孔彼此对应，并且螺栓用于将腿部和安好的适配器缚牢在集装箱化的格架上。应当理解，可以使用用于将腿部或适配器缚牢到集装箱化的格架上的不同技术。作为非限制性示例，除了使用穿过螺纹孔的螺栓以将适配器的板缚牢至格架的板上之外，还可以使用销、扭锁等。将导管架装载到集装箱化的格架上的最后步骤在图6E中显示出，其显示了集装箱化的格架的立体图，其中导管架的腿部缚牢到格架上以用作统一的结构。门5A在该步骤关闭并且被缚牢回以形成集装箱化的格架的框架的一部分。

图9显示了部分导管架的立体图，其中根据本发明的实施例，导管架的腿部12被装载在堆场的地面上的混凝土支撑件16上。混凝土支撑件16提供了用于在陆地上支撑导管架的腿部12的简化结构，并且是钢的更便宜的替代品。支撑结构16不限于混凝土，并且也可以由例如木材或增强聚合物制成。显示了支撑件16具有基部16A和由两个相对的板16B组成的承载结构。相对的板被定向为从基部16A突出并垂直于基部16A，彼此基本上平行并且沿着纵轴17延伸。在图9所显示的实施例中，每个板16B具有中心，与板16B的其余部分相比，该中心从基部16A突出得最多。在其他实施例(未显示出)中，板16B的尺寸可设计成沿着其纵轴从一端部到另一端部具有一致的或基本上一致的垂直长度，其中相比于板16B的其他部分，中央部段从基部16A突出得相同或最多。

在图9所显示的实施例中，显示了板16B沿纵向方向从中心移动至板16B的任一端部在垂直长度上逐渐变窄，其中板16B的任一端部从基部16A略微突出。板16B的中央部段的高度的尺寸设计成比导管架的腿部12的凸型构件的长度略高。基本上相对的板16B之间的间隔是足够宽的以允许导管架的腿部12的凸型端部在两个相对的板16B之间滑动，并且是足够窄的以允许腿部12的板构件13搁置在板16B的中央部段的顶部。该结构可以在16B的两侧延伸以将负载分散在地面上。在一些实施例中，可以使用本领域中已知的用于将导管架腿12缚牢到结构16上的不同工具。在其他实施例中，可能不需要这种缚牢工具，其中至少三脚架效应可足以在导管架被支撑固定时保持导管架的平衡。在一些实施例中，基部16A可具有地下部段(未显示出)以增加对支撑结构16的稳定性。这种地下部段可以具有不同的长度和宽度，取决于地下部段所浸入的土地的土壤的不同特性。

现在将描述制造集装箱化的格架的方法。该方法包括提供金属板的步骤；切割这样的金属板以在其中形成凹部；配置和定向板以使其组装在一起，以使板形成符合用于联运集装箱的ISO规范的细长结构；组装的细长结构具有由板的凹部形成的在其中的空心形状；使用诸如板或梁的任何一种结合结构将板结合在一起；附接由附加的板或梁组成的框，以允许组装结构具有符合ISO联运集装箱的尺寸的尺寸(包括大小、外围形状和重量)。在另外的实施例中，该方法还包括将块状集装箱附接到集装箱化的格架结构的边缘的步骤。在另外的实施例中，该方法还包括切割金属板的步骤，以使这些板具有不同的大小和不同的凹部大小，使得当组装这些板时，由组装的板形成的细长结构沿其纵轴结构将在垂直高度上具有比任意一端部高的中央部段。在这样的实施例中，从板组装的结构的高度将沿着其纵轴从结构的中心到结构的任一端部逐渐变小。组装好的集装箱化的格架的中空形状将适合于导管架结构的腿部的凸型端部滑动通过它并安到集装箱化的格架的中央部段中，以便通过固定工具(诸如销、螺栓等)将腿部缚牢到集装箱化的格架上。

现在参考图10A至图10I，描述了将导管架结构从第一基板位置移动到第二基板位置的方法，其中第一基板位置是在陆地上的固定位置，类似于图9所显示的，并且第二基板位置在用于运输导管架的船上。从图9中所显示的导管架腿部12开始，在图10A中，导管架的每个腿部12配备有缚牢到腿部12相对的两侧的一对负荷梁18，使得负荷梁要么搁置在腿12的板13上，要么固定到在略高于板13的腿部12上的单独的支撑结构19上，从而使负荷梁定向成基本上平行于地面并基本上垂直于板16B的纵轴17。在图10B中，将SPMT定位在负荷梁18的下方，使得当SPMT的负载散布梁20被上升到板16B的最大高度的水平之上并配置为接合负荷梁时，它将举起导管架结构的腿部12。如图10B所示，对导管架结构的所有腿部12同时并同步地执行该步骤，以在整个举升过程中保持导管架结构在直立定向上的平衡。图10C显示了与负荷梁18接合的SPMT的负载散布梁20的特写视图，并且沿表示负载散布梁20的运动的方向的箭头的方向将其举起。

一旦所有腿部都被举起，使得它们不再搁置在其相应的混凝土支撑结构16的板16B的中央部段上，随后控制多个SPMT同步移动，以使导管架从第一基板位置移动。这在图10D中显示。在图10E中，集装箱化的格架100定位在船的表面上，导管架将要被加载在该表面上以运输。定位集装箱化的格架以适应导管架结构的腿部12的间隔和位置。在该实施例中，由于导管架结构包含三个腿部12，因此使用了三个集装箱化的格架，如图10E所见。应当理解，集装箱化的格架的数量及其构造可以取决于要支撑的结构的构造而变化。

在图10F中，控制SPMT同步移动，以使每个SPMT与其相应的集装箱化的格架对准，使得SPMT的移动的方向，以及因此导管架结构的腿部12的凸型构件的移动的方向沿着集装箱化的格架100的纵轴L。应当注意，将使用SMPT以将负荷梁举起离地面足够远，以使腿部12的板13被上升到集装箱化的格架100的顶表面的上方。一旦满足以上所有，就可以根据上述任何一种技术打开门5A，以允许腿部12的凸型构件通过门5A并通过空洞8A以定位在集装箱化的格架100的中央空洞部分9中。在那时，降低负载散布梁20，直到腿12的板13被搁置在集装箱化的格架100的板10上。图10G显示了下一步，其中控制去除SPMT。在图10H所显示的下一步中，从每个腿部12上去除负荷梁。同样，根据上述任何一种技术，腿部12的板13和集装箱化的格架的板10彼此固定。

最后的步骤在图10I中显示，其中关闭门5A以完成集装箱化的格架100的框架5。另外，海上紧固件21被缚牢到导管架结构的每个腿部12上和船的甲板上。海上紧固件的安装允许通过其腿部将导管架缚牢到船上，并且由于上述各种海上运动而在运输期间最小化导管架和其腿部的水平移动。在该实施例中，海上紧固件21被显示为钢管的形式，但是应当理解，可以使用本领域中已知的其他海上紧固件设计和材料来适合其他实施例中的导管架的船、构造和规格。

在图10I中，显示了在单个船的甲板上装载有多个导管架。这主要是由于通过集装箱化的格架的使用而不是本领域中已知的用于在运输船上接纳和缚牢导管架结构的腿部的格架而节省大量空间。应当注意的是，将导管架结构从船的甲板上卸载并且到固定的混凝土支撑结构上的步骤将以相反的顺序遵循上述的以及在图10A至图10I中图解的步骤。

此外，应注意的是，通过海上紧固件和集装箱化的格架将导管架腿部缚牢到船的甲板上，海上紧固件和集装箱化的格架本身可以通过上述任何方法缚牢在船的甲板上，这样允许将导管架从一个位置运输到另一位置的既安全又有成本效益的方式。此外，由于所使用的集装箱化的格架的形状、外部大小和重量符合用于联运集装箱的ISO规范，并且易于组装和拆卸，因此这具有以下实质的优点：能取回这样的集装箱化的格架，并将其部署到其他位置以有成本效益的方式重复使用。另外，由于标准大小和适配器的使用，以适应为不同目的设计的不同大小的导管架腿部，集装箱化的格架的通用性允许它们可以重复使用以运输任何导管架结构类型，而不必限制于特定的导管架类型。

图11显示了用于支撑示例性甲板装备的使用中的多个格架。如图11A所显示，在该示例性实施例中，甲板装备的每个竖直支撑梁安装在其相应的格架上，该格架配置为具有类似于图1A所展示的适配器。

尽管图11中所显示的适配器配置成用于在竖直方向上接纳腿部(梁)，从而通过从物体竖立的腿部来支撑物体的重量，但是应当理解，可以使用不同的适配器以不同的方式来提供重量支撑和分配。例如，图12显示了格架适配器，该格架适配器配置成用于接纳可以水平定向的负载。图12A和图12B显示了使用中的图12中所显示的格架和适配器，其中在该示例性实施例中，适配器被显示为支撑水平梁的一部分，该水平梁形成用于具有两个基部梁的导管架装备的基部的一部分。对于两个梁中的每个梁，显示了两个格架以支撑梁和结构其余部分的重量。这两个格架沿着梁的纵轴定位于梁的每一端部处。在图12所显示的示例性实施例中，除了格架之外，沿着梁的长度使用了附加的支撑结构。然而，在其他实施例中，代替这种竖直支撑结构或除它们之外，可以使用两个以上的格架并将其放置在不同位置以平衡梁并允许梁和结构的重量分配。

术语解释

除非上下文明确要求，否则在整个说明书和权利要求书中：

·“包括(comprise)”、“包括(comprising)”等将以包含性含义解释，而不是排他性或穷举性含义；也就是说，在“包括但不限于”意义上。

·“连接(connected)”、“耦合(coupled)”或其任何变体意味着两个或多个元件之间直接或间接的任何连接或耦合；元件之间的耦合或连接可以是物理的、逻辑的或其组合。

·当用于描述本说明书时，“本文中”、“以上(above)”、“以下(below)”和类似含义的词应整体上引用本说明书，而不是本说明书的任何特定部分。

·关于两个或多个项目的列表，“或”涵盖词的以下所有解释：列表中的任何项目，列表中的所有项目以及列表中项目的任何组合。

·单数形式“一(a)”、“一(an)”和“该(the)”也包括任何适当的复数形式的含义。

在本说明书和任何所附权利要求书(如果存在的话)中使用的指示方向的词，诸如“垂直(vertical)”、“横向(transverse)”、“水平(horizontal)”、“向上(upward)”、“向下(downward)”、“向前(forward)”、“向后(backward)”、“向内(inward)”、“向外(outward)”、“垂直(vertical)”、“横向(transverse)”、“左(left)”、“右(right)”、“前(front)”、“后(back)”、“顶部(top)”、“底部(bottom)”、“在……下方(below)”、“在……上方(above)”、“在……下面(under)”、“上部(upper)”、“下部(lower)”等，取决于所描述的和所图解的设备的特定的方向。本文描述的主题可以采取各种替代定向。因此，这些方向性术语没有严格定义并且不应狭义地解释。

在上面提到某个部件(例如模块、组件、装置等)的情况下，除非另有说明，否则对该部件的引用(包括对“工具”的引用)应解释为包括与该部件等效的执行所描述的部件的功能(即，在功能上等效)的任何部件，包括在结构上与所公开的在本发明的示例性实施例中执行该功能的结构不等效的部件。

为了说明的目的，本文已经描述了装置和方法的特定示例。这些仅是示例。本文提供的技术可以应用于除上述示例之外的装置和方法。在本发明的实践中，许多改变、修改、增加、省略和置换都是可能的。本发明包括对所描述的实施例的变化，这些变化对于本领域技术人员来说是显而易见的，包括通过以下方式获得的变化：用等同的特征、元素和/或动作代替特征、元素和/或动作；混合和匹配来自不同实施例的特征、元素和/或动作；将本文所述实施例的特征、元素和/或动作与其他技术的特征、元素和/或动作结合；和/或省略来自于描述的实施例中的结合的特征、元素和/或动作。

因此，旨在将下列所附权利要求书和此后引入的权利要求书解释为包括所有可合理推断的修改、置换、增加、省略和子组合。权利要求的范围不应该由示例中提出的优选实施例来限制，而应该给出与整个说明书一致的最宽泛的解释。

Claims (12)

1.一种便携式格架，其用于在固定位置或在运输期间接纳和支撑重的负载，所述格架包括基部；承载结构，所述承载结构耦合至基部，所述承载结构用于支撑重的负载；框架，所述框架附接到承载结构；

所述格架特征在于:

其中格架是集装箱化的，使得形成格架的基部、承载结构和框架的组合具有符合用于联运集装箱的ISO规范的外部尺寸和重量；以及

其中格架是可重复使用的；以及

其中所述承载结构包括多个板，所述多个板配置为沿着格架的纵向方向基本上平行且彼此间隔开；多个板定向成基本上正交于基部并且面对格架的纵向方向；以及连接结构，所述连接结构用于连接多个板以形成统一的结构；

多个板中的每个板具有凹部，使得在竖直构造中，在多个板中的凹部形成沿着承载结构的纵向方向延伸的中空结构，所述中空结构沿承载结构的纵向方向从一侧面延伸到承载结构的中央部段；中空结构尺寸设计成允许导管架结构的腿部的凸型端部构件沿承载结构的纵向方向从格架的所述侧面通过，并被接纳在承载结构的中央部段处。

2.根据权利要求1所述的格架，进一步地，其特征在于，所述格架还包括水平板，所述水平板搁置并固定在形成中央部段的多个板的一部分上，水平板定向成与基部平行，水平板沿承载结构的纵向方向具有面向格架的所述侧面的凹部，水平板的凹部允许导管架结构的腿部的凸型端部构件可被接纳并可释放地缚牢在承载结构的中央部段处。

3.根据权利要求1所述的格架，其特征在于，所述格架还包括可释放地缚牢到格架上的适配器，适配器用于适应不同大小的导管架结构以由格架支撑。

4.根据权利要求1所述的格架，其特征在于，所述多个板具有不同的大小，以使多个板具有沿承载结构的纵向方向从中央部段到承载结构的所述侧面逐渐变小的高度。

5.根据权利要求1所述的格架，其特征在于，所述格架能够使用标准集装箱航运工具以多个格架的竖直或水平可堆叠构造中的至少一种来运输。

6.根据权利要求5所述的格架，其特征在于，所述格架在其每个边缘上还具有角块，所述角块配置成用于在运输期间将基部可释放地缚牢到船的甲板上，并且用于以竖直或水平可堆叠构造中的至少一种构造可释放地缚牢多个格架。

7.一种制造格架的方法，其特征在于，所述格架是集装箱化的，以及制造格架的步骤包括：

提供金属板；

切割金属板以在其中形成凹部；

配置和定向金属板以使其组装在一起，以使金属板形成符合用于联运集装箱的ISO规范的细长结构，组装的细长结构构成承载结构并且在其中具有由金属板的凹部形成的中空部分；

使用包括板或梁的结合结构中的任何一种将金属板结合在一起；

附接由附加板或梁组成的框，以允许组装的金属板具有符合ISO联运集装箱的尺寸的尺寸，所述尺寸包括大小、外围形状和重量，其中所述金属板配置为沿着格架的纵向方向基本上平行且彼此间隔开；金属板定向成基本上正交于基部并且面对格架的纵向方向，

所述方法还包括提供连接结构，所述连接结构用于连接板以形成统一的结构，

其中细长结构的中空部段限定沿着承载结构的纵向方向延伸的中空结构，所述中空结构沿承载结构的纵向方向从一侧面延伸到承载结构的中央部段；中空结构尺寸设计成允许导管架结构的腿部的凸型端部构件沿承载结构的纵向方向从格架的所述侧面通过，并被接纳在承载结构的中央部段处。

8.根据权利要求7所述的制造格架的方法，其特征在于，所述方法还包括切割金属板的步骤，使得板具有不同的大小和不同的凹部大小，使得当组装板时，由组装的板形成的细长结构的中央部段沿组装结构的纵轴在垂直高度上比组装结构的任一端部都高，并且由板组装的结构的高度沿组装的结构的纵轴从中央部段到组装结构的任一端部逐渐变小。

9.一种使用可重复使用的且便携式的格架以用于在船上运输重的负载的方法，其特征在于，所述方法具有以下步骤：

提供多个根据权利要求1所述的便携式格架；多个格架对应于用于要支撑的重的负载的多个腿部，多个格架定位并配置在船的甲板上，以对应于用于重的负载的腿部的间隔和构造；

将格架可释放地缚牢到船的甲板上；

将多个腿部中的每个腿部装载到相应的格架的中央部段上；以及

将腿部可释放地缚牢到他们相应的格架上。

10.根据权利要求9所述的方法，所述方法进一步的特征在于，所述方法具有以下步骤：通过对在格架或第二个重的负载的腿部中的一个安有适配器，使用多个格架来运输第二个重的负载，所述第二个重的负载在形状、重量和大小方面与重的负载不同。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：在使用后拆卸格架，并使用标准大小的集装箱航运以有成本效益的堆叠构造航运格架。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：通过在安装在格架的至少一个角上的角块处使用扭锁，将格架的堆叠构造彼此缚牢。

Images