CN112829879A - 一种抱桩登塔系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抱桩登塔系统,所述抱桩登塔系统设于船头上,包括位于上部的登塔栈桥和位于下部的抱桩装置;所述登塔栈桥包括回转机构、栈桥机构和搭接机构,所述回转机构设于所述船头的甲板上,所述栈桥机构的一端连接所述回转机构,所述栈桥机构的另一端连接所述搭接机构;所述抱桩装置包括调节油缸、万向节和抱桩架,所述调节油缸的一端连接所述船头,所述调节油缸的另一端连接所述抱桩架,所述万向节的一端连接所述船头,所述万向节的另一端连接所述抱桩架。本发明以解决现有技术中所存在的问题。
Description
技术领域
本发明涉及应用于半潜式支持平台、海工支持船、风电运维船等海洋工程领域进行人员安全输送的抱桩登塔系统,更具体地说,涉及一种抱桩登塔系统。
背景技术
海上风电运维等海上项目的维护人员登塔,一般采用被动补偿模式(主动补偿费用成本较高)。比较成熟的方案是在船头安装抱桩装置,待抱桩装置抱塔牢固后再通过上部廊道登塔,但由于风浪影响,抱桩装置需要承受较大的升沉作用力,且船与抱桩装置还存在相对转动,导致上部廊道与塔之间存在运动,设计时需留有足够的间隙避免运动干涉,当风浪较大时,廊道与塔之间的空隙变化同比增大,登塔时存在人员踏空的风险,且该结构要求抱桩装置须有足够的结构强度;另一种方案是直接在栈桥头部设置抱桩装置,抱桩器与塔搭接后,栈桥需要承受船运动的各种负载,这种结构要求栈桥整体结构强度高。
当抱桩登塔时,在目前已有技术方案中,都是单一头部抱桩固定或单一栈桥头部抱桩搭接形式,方案的主要问题是:
1)单一头部抱桩,在复杂海况下,廊道与桩塔之间间隙变化较大,人员输送不安全;
2)单一栈桥头部抱桩,整个栈桥需设计足够强度以适应船的运动负载。
发明内容
针对现有技术中存在的上述缺陷,本发明的目的是提供一种抱桩登塔系统,以解决现有技术中所存在的问题。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种抱桩登塔系统,所述抱桩登塔系统设于船头上,包括位于上部的登塔栈桥和位于下部的抱桩装置;
所述登塔栈桥包括回转机构、栈桥机构和搭接机构,所述回转机构设于所述船头的甲板上,所述栈桥机构的一端连接所述回转机构,所述栈桥机构的另一端连接所述搭接机构;
所述抱桩装置包括调节油缸、万向节和抱桩架,所述调节油缸的一端连接所述船头,所述调节油缸的另一端连接所述抱桩架,所述万向节的一端连接所述船头,所述万向节的另一端连接所述抱桩架。
较佳的,所述栈桥机构包括伸缩廊道;
所述伸缩廊道的后端连接所述回转机构,所述伸缩廊道的前端连接所述搭接机构;
所述伸缩廊道与所述回转机构之间设有变幅油缸;
所述伸缩廊道上设有伸缩油缸;
所述伸缩廊道的后端上设有梯子。
较佳的,所述搭接机构包括头部搭接装置和头部抱紧装置;
所述头部搭接装置包括安装法兰、后端盖、连接法兰和前端盖,所述安装法兰设于所述栈桥机构的另一端,所述安装法兰上依次设置所述后端盖、所述连接法兰和所述前端盖,所述后端盖、所述连接法兰和所述前端盖之间形成一个安装空间;
所述头部抱紧装置包括下颚、夹紧油缸和上颚,所述下颚与所述上颚设置为剪刀式结构,所述下颚的后端设于所述安装空间内,所述夹紧油缸用以驱动所述上颚。
较佳的,所述下颚的后端设有关节球头副,所述关节球头副设于所述安装空间内。
较佳的,所述安装空间内设有橡胶垫。
较佳的,所述船头上设有用以连接所述万向节的旋转轴。
较佳的,所述调节油缸设有2个,分设于所述万向节的左、右侧。
较佳的,所述抱桩架上设有左抱臂和右抱臂;
所述左抱臂、所述右抱臂分设于所述万向节的左、右侧。
较佳的,所述左抱臂和所述右抱臂设置相同,均包括铰接滑块、2根连接杆、夹紧油缸、轴和2条夹臂;
所述抱桩架内设有滑槽,所述铰接滑块沿所述滑槽移动;
所述连接杆的后端连接所述铰接滑块,所述连接杆的前端连接对应所述夹臂的后端;
所述夹臂间通过连接块连于所述轴上;
所述夹紧油缸的一端连接所述抱桩架的头部,所述夹紧油缸的另一端连接所述铰接滑块。
较佳的,所述夹臂的前端设有滚轮。
本发明所提供的一种抱桩登塔系统,具有以下几点有益效果:
1)本发明抱桩登塔系统中上部的登塔栈桥具有被动补偿能力,消除登塔间隙,搭接机构姿态可调,操作简便;
2)本发明抱桩登塔系统中下部的抱桩装置适应各种海况要求,被动张紧系统,保持船位不产生较大偏移;抱紧后抱桩装置还可沿桩柱升沉运动,消除了抱桩装置与桩柱之间的较大升沉载荷影响;
3)具有冗余安全设计,紧急情况下容易实现船与桩塔分离,避免意外事故发生。
附图说明
图1是本发明一种抱桩登塔系统的安装示意图;
图2是本发明一种抱桩登塔系统中登塔栈桥的结构示意图;
图3是图2中登塔栈桥的搭接机构的结构示意图;
图4是本发明一种抱桩登塔系统中抱桩装置的结构示意图;
图5是图4中A向的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。
请结合图1所示,本发明所提供的一种抱桩登塔系统,抱桩登塔系统设于运维船100的船头上,包括位于上部的登塔栈桥1和位于下部的抱桩装置2,登塔栈桥1与桩柱200搭接,消除栈桥与塔之间的间隙,用于人员登塔;抱桩装置2抱桩后随船沿桩柱200升沉运动,抱桩装置2承受除船升沉运动外的其它载荷。
请结合图2所示,登塔栈桥1包括回转机构11、栈桥机构12和搭接机构13,回转机构11设于船头的甲板上,栈桥机构12的一端连接回转机构11,栈桥机构12的另一端连接搭接机构13。
栈桥机构12包括伸缩廊道121,伸缩廊道121上设有伸缩油缸122。
伸缩廊道121的后端连接回转机构11,伸缩廊道121的前端连接搭接机构13。
伸缩廊道121与回转机构11之间设有变幅油缸123,伸缩廊道121的后端上设有梯子124。
登塔栈桥1安装在运维船100的船头上,当抱桩装置2抱桩后,人员在甲板上预先调整搭接机构13位置,通过变幅油缸123、回转机构11、伸缩油缸122将搭接机构13调至适当位置,搭接机构13再与桩柱200搭接,搭接后,同样通过变幅油缸123、回转机构11、伸缩油缸122实现随船运动,被动补偿负载设置在较小范围内,以使搭接机构13受力不至于过大。
请结合图3所示,搭接机构13包括头部搭接装置131和头部抱紧装置132。
头部搭接装置131包括安装法兰1311、后端盖1312、连接法兰1313和前端盖1314,安装法兰1311设于栈桥机构12的另一端,安装法兰1311上依次设置后端盖1312、连接法兰1313和前端盖1314,后端盖1312、连接法兰1313和前端盖1314之间形成一个安装空间,安装空间内垫有橡胶垫1315。
头部抱紧装置132包括下颚1321、夹紧油缸1322和上颚1323,下颚1321与上颚1323设置为剪刀式结构,下颚1321的后端设有关节球头副,关节球头副设于安装空间内,夹紧油缸1322用以驱动上颚1323。
头部抱紧装置132通过关节球头副连接头部搭接装置131,能承受径向载荷和任一方向的不大的轴向载荷,并实现3个自由度旋转。
头部抱紧装置132由自带复位弹簧的夹紧油缸1322驱动,下颚1321与上颚1323处于抱紧时,控制阀得电,通过压力油将夹紧油缸1322缩回;下颚1321与上颚1323处于松开时,控制阀失电,压力油通过控制阀回油箱,夹紧油缸1322在复位弹簧的作用下伸出,头部抱紧装置132松开。在紧急状况时,控制阀失电,压力油回油箱,夹紧油缸1322在复位弹簧的作用下伸出,头部抱紧装置132松开,防止意外事故发生。
请结合图4和图5所示,抱桩装置2包括调节油缸21、万向节22和抱桩架23,调节油缸21的一端连接船头,调节油缸21的另一端连接抱桩架23,万向节22的一端连接船头,万向节22的另一端连接抱桩架23。
船头上设有用以连接万向节22的旋转轴。
调节油缸21设有2个,分设于万向节22的左、右侧(如图5中分设于万向节22的上、下位置)。
抱桩架23上设有左抱臂231和右抱臂232。
左抱臂231、右抱臂232分设于万向节22的左、右侧,左抱臂231、右抱臂232均置于抱桩架23内。
左抱臂231和右抱臂232设置相同,均包括铰接滑块233、2根连接杆235、夹紧油缸236、轴237和2条夹臂238。
抱桩架23内设有滑槽234,铰接滑块233沿滑槽234移动。
连接杆235的后端连接铰接滑块233(分设于铰接滑块233的相对侧),连接杆235的前端连接对应夹臂238的后端,夹臂238的前端设有滚轮239。
夹臂238均连于轴237上。
夹紧油缸236的一端连接抱桩架23的头部,夹紧油缸236的另一端连接铰接滑块233。
万向节22的一端安装在一根旋转轴上,可绕旋转轴被动做X轴旋转,万向节22的另一端连接抱桩架23,万向节22自身可绕Y、Z两轴旋转,抱桩后,可跟随船做X、Y、Z三轴运动,能承受较大的载荷并实现3个自由度旋转。
左、右侧调节油缸21用以连接抱桩架23与运维船100的船头,可主动调整抱桩架23角度,适应抱桩工况要求。当左抱臂231、右抱臂232抱桩后,调节油缸21的两腔分别设定溢流阀的张紧压力,当负载小于溢流阀设定的张紧压力时,调节油缸21不动作,当负载大于溢流阀设定的张紧压力时,调节油缸21被动张紧调节,这一过程相当于一滤波阻尼,张紧压力设定在机构能够承受的安全范围内。当调节油缸21位置偏差累计到一定值时,再通过主动调整抱桩架23的角度定位运维船100回中位。
左抱臂231、右抱臂232由夹紧油缸236驱动,夹臂238通过滚轮239定位、夹紧桩柱200,并可随船做升沉运动,这样左抱臂231、右抱臂232不用承受升沉大载荷负载。夹紧油缸236的无杆腔带有复位弹簧复,夹臂238处于抱紧时,控制阀得电,通过压力油将夹紧油缸236缩回,夹臂238抱紧;夹臂238处于松开时,控制阀失电,压力油通过控制阀回油箱,夹紧油缸236在复位弹簧的作用下伸出,夹臂238松开。在紧急状况时,控制阀失电,压力油回油箱,夹紧油缸236在复位弹簧的作用下伸出,夹臂238松开。
本发明抱桩登塔系统的工作原理如下:
1)抱桩装置的抱桩:
运维船100靠近桩柱200后,调整抱臂姿态,在调节油缸21作用下先使一侧如左抱臂231抱桩夹紧,运维船100再绕左抱臂231桩旋转调整角度,使右抱臂232抱桩夹紧。当左抱臂231、右抱臂232抱桩成功后,调节油缸21切换至被动工作状态,运维船100可以绕万向节22的铰接轴处X、Y、Z共3轴被动旋转,同时运维船100及抱桩装置2可以沿桩柱200的Z方向升沉运动。
2)登塔栈桥1的搭接:
下部的抱桩装置2抱桩后,甲板上人员调整搭接机构13的姿态,使其朝外有利于搭接。操作登塔栈桥1的回转、变幅、伸缩使搭接机构13靠近桩柱200的搭接点,调整到位后搭接,搭接成功后使变幅油缸123、回转机构11、伸缩油缸122立即卸载,转为被动补偿模式以便减小搭接点载荷。
3)人员登塔:
在抱桩装置2的抱桩及登塔栈桥1的搭接完成后,人员即可以通过伸缩廊道121登塔作业,此时登塔栈桥1的变幅油缸123、回转机构11、伸缩油缸122被动补偿运动,栈桥机构12的前端绕关节球头副转动,不会造成登塔时出现变化较大的缝隙,保证作业人员登塔安全。抱桩装置2沿桩柱200升沉运动,同时在万向节22处绕X、Y、Z轴旋转,调节油缸21在较小的张紧压力下被动补偿运动。
4)船位调整:
当准备或作业一定时间,发现运维船100上的抱桩装置2的摆角较大时,通过调节油缸21主动调整抱桩架23角度定位运维船100回中位(摆角的角度偏大不利于调节油缸21两端球铰副受力)。
5)人员撤离:
正常作业完成后,人员回到运维船100上,在司机的操作下先解除登塔栈桥1的搭接,进行脱扣、伸缩、回转、变幅动作,登塔栈桥1放置在搁架上进行绑定。再松开抱桩装置2,运维船100撤离桩柱200,调整好抱桩装置2的位置。
6)紧急情况:
如遇紧急情况,致使抱桩装置2出现过载,在确认登塔栈桥1上人员安全后按下紧急按钮,抱桩装置2解除抱桩,登塔栈桥1解除搭接,完成紧急状况下脱扣,抱桩装置2及登塔栈桥1再恢复到正常控制状态。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到,以上的实施例仅是用来说明本发明,而并非用作为对本发明的限定,只要在本发明的实质精神范围内,对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。
Claims (10)
1.一种抱桩登塔系统,其特征在于:所述抱桩登塔系统设于船头上,包括位于上部的登塔栈桥和位于下部的抱桩装置;
所述登塔栈桥包括回转机构、栈桥机构和搭接机构,所述回转机构设于所述船头的甲板上,所述栈桥机构的一端连接所述回转机构,所述栈桥机构的另一端连接所述搭接机构;
所述抱桩装置包括调节油缸、万向节和抱桩架,所述调节油缸的一端连接所述船头,所述调节油缸的另一端连接所述抱桩架,所述万向节的一端连接所述船头,所述万向节的另一端连接所述抱桩架。
2.根据权利要求1所述的抱桩登塔系统,其特征在于:所述栈桥机构包括伸缩廊道;
所述伸缩廊道的后端连接所述回转机构,所述伸缩廊道的前端连接所述搭接机构;
所述伸缩廊道与所述回转机构之间设有变幅油缸;
所述伸缩廊道上设有伸缩油缸;
所述伸缩廊道的后端上设有梯子。
3.根据权利要求1所述的抱桩登塔系统,其特征在于:所述搭接机构包括头部搭接装置和头部抱紧装置;
所述头部搭接装置包括安装法兰、后端盖、连接法兰和前端盖,所述安装法兰设于所述栈桥机构的另一端,所述安装法兰上依次设置所述后端盖、所述连接法兰和所述前端盖,所述后端盖、所述连接法兰和所述前端盖之间形成一个安装空间;
所述头部抱紧装置包括下颚、夹紧油缸和上颚,所述下颚与所述上颚设置为剪刀式结构,所述下颚的后端设于所述安装空间内,所述夹紧油缸用以驱动所述上颚。
4.根据权利要求3所述的抱桩登塔系统,其特征在于:所述下颚的后端设有关节球头副,所述关节球头副设于所述安装空间内。
5.根据权利要求4所述的抱桩登塔系统,其特征在于:所述安装空间内设有橡胶垫。
6.根据权利要求1所述的抱桩登塔系统,其特征在于:所述船头上设有用以连接所述万向节的旋转轴。
7.根据权利要求6所述的抱桩登塔系统,其特征在于:所述调节油缸设有2个,分设于所述万向节的左、右侧。
8.根据权利要求7所述的抱桩登塔系统,其特征在于:所述抱桩架上设有左抱臂和右抱臂;
所述左抱臂、所述右抱臂分设于所述万向节的左、右侧。
9.根据权利要求8所述的抱桩登塔系统,其特征在于:所述左抱臂和所述右抱臂设置相同,均包括铰接滑块、2根连接杆、夹紧油缸、轴和2条夹臂;
所述抱桩架内设有滑槽,所述铰接滑块沿所述滑槽移动;
所述连接杆的后端连接所述铰接滑块,所述连接杆的前端连接对应所述夹臂的后端;
所述夹臂间通过连接块连于所述轴上;
所述夹紧油缸的一端连接所述抱桩架的一侧,所述夹紧油缸的另一端连接所述铰接滑块。
10.根据权利要求9所述的抱桩登塔系统,其特征在于:所述夹臂的前端设有滚轮。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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