CN113023594A - 用于海上应用的折臂式起重机 - Google Patents

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CN113023594A CN202011538330.8A CN202011538330A CN113023594A CN 113023594 A CN113023594 A CN 113023594A CN 202011538330 A CN202011538330 A CN 202011538330A CN 113023594 A CN113023594 A CN 113023594A
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K·科纳特
J-M·埃尔迪梅里亚
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Abstract

本发明涉及一种用于海上应用的折臂式起重机，其中，所述起重机包括由支承结构(2)承载并且设置有操纵机构(5)的折臂(3)。该折臂(3)包括主臂(31)和末端臂(32)。所述折臂(3)的操纵机构(5)包括至少一个下游线性致动器(52)，该下游线性致动器布置在主臂(31)与末端臂(32)之间，用于所述末端臂(32)绕下游铰接轴线(36')的旋转操作。并且，所述至少一个下游线性致动器(52)紧固到主臂(31)的侧面之一(311)和末端臂(32)的侧面之一(321)，以在主臂(31)与末端臂(32)之间提供改进的杠杆臂。

Description

用于海上应用的折臂式起重机
技术领域
本发明涉及海上起重机的技术领域，尤其涉及用于海上应用的折臂式起重机的技术领域。
背景技术
在海上领域，所使用的船只通常配备有折臂式起重机。
在海上领域中，这种折臂式起重机的使用尤其令人关注，尤其是它们的作用范围和最大载荷。
为此，这种折臂通常包括两个连续的臂：支承臂和末端臂。
支承臂(通常称为“主臂”)通常铰接到支承结构。末端臂(通常称为“悬臂”)通常是铰接到支承臂。
这两个转向折臂部件的操作通常使用液压千斤顶进行：
-第一千斤顶被置于支承结构与支承臂之间，用于支承臂的操作；和
-第二千斤顶被置于折臂的各部分之间，用于末端臂的操作。
限定这些千斤顶的行程和连接点可以优化该系统的工作半径和生产力。
这里，第二千斤顶通常被置于折臂的两个部分的相对面之间：缸体的上游端固定到主臂，而杆的下游端固定到折臂。
但是，折臂的现有结构在两个方面具有固有的局限性：
-折臂各部分之间的铰接角度，通常大约是120°；和
-折臂在给定位置支承负载的能力，尤其是在千斤顶完全缩回或完全伸出时。
发明内容
为了弥补现有技术的上述缺陷，本发明提出了一种用于海上应用的折臂式起重机，其中，所述起重机包括：
-支承结构，
-折臂，其由所述支承结构承载并设置有操纵机构，
-绞盘卷筒，其与旋转机构相关联并用于接纳细长的提升构件(例如，线缆，有利地是金属线缆或合成线缆)。
所述折臂包括依序连接的主臂和末端臂，它们各自包括：
-两个侧面，
-上游端，其位于支承结构的一侧，和
-下游端，其远离支承结构。
支承结构与主臂的上游端通过限定上游铰接轴线的上游铰接机构协作。
主臂的下游端与末端臂的上游端通过限定下游铰接轴线的下游铰接机构协作。
上游铰接轴线和下游铰接轴线有利地彼此平行地延伸。
用于操纵所述折臂的操纵机构包括：
-布置在所述支承结构与所述主臂之间的至少一个上游线性致动器，用于所述主臂绕所述上游铰接轴线的旋转操作，以及
-布置在所述主臂与所述末端臂之间的至少一个下游线性致动器，用于所述末端臂绕所述下游铰接轴线的旋转操作。
并且，根据本发明，所述至少一个下游线性致动器一方面固定到支承臂的侧面之一，另一方面固定到所述末端臂的侧面之一。
这种构型特别令人感兴趣地是在主臂与末端臂之间提供改进的杠杆臂。
这种新设计还可以增加折臂的各部件之间的铰接角度。
并且，下游线性致动器的这种布置还可以提高折臂在给定位置支承负载的能力，特别是当下游线性致动器完全缩回或完全伸出时。
以下是根据本发明的系统的其它非限制性和有利的特征，这些特征是单独地或根据所有技术上可能的组合而采取的：
-所述至少一个下游线性致动器内接于缸主体中，并且所述主臂和末端臂各自被内接于由经过所述侧面的竖向平面所限定的横向主体中，并且所述至少一个下游线性致动器的所述缸主体在所述主臂和末端臂的横向主体的外侧延伸；
-操纵机构包括两个下游线性致动器，它们彼此相同且共面，分别置于在所述主臂和所述末端臂的两侧；
-所述至少一个下游线性致动器通过呈万向接头(也称为万向节、霍克节或U型节)形式的上游组装机构紧固到所述主臂的侧面之一，并通过呈球接头形式的下游组装机构紧固到所述末端臂的侧面之一(万向节的“球接头”功能释放旋转并消除了寄生力矩，特别是寄生弯矩)；优选地，上游组装机构包括：星形接头，其承载所述至少一个下游线性致动器；以及至少一个轭架，其承载所述星形接头并且被组装到所述主臂的侧面；
-所述至少一个线性致动器包括缸体和杆，其中所述缸体具有远离杆的上游端和在杆的一侧的下游端，上游组装机构远离所述上游端(优选在所述下游端)紧固到所述缸体，下游组装机构仍然优选地利用下游线性致动器的缸体的挡圈紧固在所述杆的自由端；下游线性致动器的这种安装优化了弯曲长度，该弯曲长度仅限于杆的延伸长度(而不再限于该下游线性致动器的总长度)；下游线性致动器的缸体相对于上游组装机构部分或完全突出地延伸；
-所述至少一个线性致动器由液压千斤顶或电动千斤顶构成。
本发明还涉及一种用于海上应用的船舶，其设置有根据本发明的折臂式起重机。
当然，本发明的不同特征、变型和实施例可以根据各种组合彼此关联，只要它们彼此不会不兼容或互斥即可。
附图说明
此外，本发明的多种其它特征从参照附图的所附说明中得出，这些附图示出了本发明的非限制性实施例，并且其中：
图1是根据本发明的折臂式起重机的整体透视图，其折臂处于折叠状态；
图2是根据图1的折臂式起重机的整体透视图；
图3是根据图1的折臂式起重机的整体侧视图；
图4是根据图1的折臂式起重机的整体透视图，其折臂现在运转到部分伸展的构型；
图5是根据图4的折臂式起重机的整体侧视图；
图6是折臂式起重机的整体透视图，其折臂处于完全伸展的状态；
图7是图6的细节VII的局部放大图，其示出了处于分解构型的下游线性致动器组装机构；
图8是根据图6的处于完全伸展构型的折臂式起重机的整体俯视图；
需要注意的是，在这些附图中，不同变型共有的结构和/或功能元件可以由相同的附图标记表示。
具体实施方式
根据本发明的折臂式起重机1(也称为“起重机1”)适用于海上应用。
这样的折臂式起重机1被有利地设计成装备用于海上应用的船舶(未示出，也称为“海上船舶”)。因此，该起重机1适于由“海上”船舶装载。
术语“船舶”尤其包括海船，尤其是舰船、浮式起重机、海上驳船和海洋平台。
因此，该起重机1可用于但不限于运输基础设施的安装或拆卸、船载维修或操作。
尤其如图1所示，起重机1主要包括三个构件：
-支承结构2，其形成起重机1的与船舶的接合结构，
-折臂3，其由支承结构2承载并设置有操纵机构5，以及
-绞盘卷筒7，其与旋转机构8相关联，并用于容纳细长的提升构件L(在图1中示意性地示出)。
支承结构2有利地由旨在通过操纵机构(未示出，有利地为液压的或电动的)绕竖向轴线2'旋转的筒或柱组成。
绞盘卷筒7和旋转机构8一起形成绞盘，其本身有利地是常规的。
旋转机构8尤其选自电动或液压马达装置。
折臂3有利地设置有滑轮9，该滑轮以定制的方式设计尺寸、分布和布置，用于在绞盘卷筒7与待提升的负载(未示出)之间引导细长的提升构件L。
折臂3包括两个臂部件31、32(也称为臂或部段)，它们从支承结构2依序安装：
-主臂31，和
-末端臂32(也称为“悬臂”)。
主臂31和末端臂32各包括：
-两个侧面311、321，
-位于支承结构2一侧的上游端312、322，以及
-远离支承结构2的下游端313、323。
主臂31和末端臂32因此有利地具有大致平行六面体的形状。
在每个臂部件31、32中，侧面311、321有利地彼此平行地(或近似平行地)延伸，优选竖向延伸。
如图8所示，主臂31和末端臂32分别在横向主体中内接：
-主臂31内接在横向主体E31(也称为最大水平宽度)中，该横向主体由经过其两个侧面311的两个竖向平面P311限定，并且
-末端臂32内接在横向主体E32(也称为最大水平宽度)中，该横向主体由经过其两个侧面321的两个竖向平面P321限定。
如后所述，主臂31的上游端312与支承结构2组装在一起。在这里，主臂31的下游端313和末端臂32的上游端322组装在一起。并且，末端臂32的下游端323是自由的。
支承结构2和主臂31的上游端312通过上游铰接机构35协作，该上游铰接机构限定了有利地是水平的上游铰接轴线35'。
因此，主臂31旨在相对于支承结构2绕位于其上游端312处的该上游铰接轴线35'旋转。
在这里，主臂31的下游端313和末端臂32的上游端322通过下游铰接机构36协作，该下游铰接机构限定了有利地是水平的下游铰接轴线36'。
因此，末端臂32旨在相对于主臂31绕位于其上游端322的下游铰接轴线36'旋转。
上游铰接机构35和下游铰接机构36有利地由例如为滚珠轴承形式的转向接头组成，这些转向接头布置在(例如轴承/螺柱型的)组合的端部之间。
上游铰接轴线35'和下游铰接轴线36'彼此平行地延伸，有利地是水平地延伸。
臂部件31、32的不同旋转运动有利地由与控制装置(未示出)相关联的操纵机构5执行。
折臂3的操纵机构5尤其包括线性致动器51、52，即：
-布置在支承结构2与主臂31之间的至少一个上游线性致动器51，用于该主臂31绕其上游铰接轴线35'的旋转操作，以及
-布置在主臂31与末端臂32之间的至少一个下游线性致动器52，用于该末端臂32绕其下游铰接轴线36'的旋转操作。
通常，线性致动器51、52有利地由液压千斤顶组成，优选地与液压单元(未示出)相关联。线性致动器51、52也可以由电动千斤顶组成。
每个线性致动器51、52有利地包括缸体511、521和杆512、522。
每个缸体511、521具有两端：
-远离杆512、522的上游端511a、521a，和
-在杆512、522一侧的下游端511b、521b。
就其而言，杆512、522具有自由的下游端512b、522b。
如图8中示意性示出的，所述至少一个下游线性致动器52被内接在缸主体/圆柱形主体E52中(也称为最大水平宽度)。
“缸主体”尤其是指由所述至少一个下游线性致动器52(特别是其缸体521)限定的外主体。
并且根据本发明，所述至少一个下游线性致动器52在这里在两个特定点处紧固到臂部件51、52，即：
-在上游侧，紧固到主臂31的侧面311之一，和
-在下游侧，紧固到末端臂32的侧面321之一。
根据本发明，所述至少一个下游线性致动器52的这种布置则在主臂31与末端臂32之间提供了改进的杠杆臂。
这样，如图8所示，所述至少一个下游线性致动器52的缸主体E52有利地延伸超出主臂31和末端臂32的横向主体E31、E32(更具体地说，延伸超出与所述至少一个下游线性致动器52相对的主臂31和末端臂32的一部分的横向主体E31、E32)之外。
换句话说，所述至少一个下游线性致动器52相对于臂部件31、32横向偏置，从而对着臂部件31、32的侧面311、321延伸。
因此，所述至少一个下游线性致动器52位于一方面界定在主臂31的竖向平面P311之间并且另一方面界定在末端臂32的竖向平面P321之间限定的中部空间之外。
仍然根据本发明，操纵机构5包括两个下游线性致动器52，它们彼此相同且共面，并且被置于主臂31和末端臂32的任一侧。
每个下游线性致动器52因此被紧固到位于折臂3的同一侧上的一对侧面311、321：位于折臂3的同一侧的主臂31的侧面311和末端臂32的侧面321。
所述至少一个下游线性致动器52通过组装机构10、11紧固到两个侧面311、321，即：
-上游组装机构10，在主臂31的侧面311之一处，有利地限定了平行于上游铰接轴线35'和下游铰接轴线36'的至少一个旋转自由度，以及
-下游组装机构11，在末端臂32的侧面321之一处，有利地限定了平行于上游铰接轴线35'和下游铰接轴线36'的至少一个旋转自由度。
更确切地，上游组装机构10在这里远离其上游端521a，有利地在其下游端521b处紧固至下游线性致动器52的缸体521。
优选地，上游组装机构10在这里被紧固到下游线性致动器52的缸体521的挡圈521b。
然后，所述下游线性致动器52在上游组装机构10的两侧延伸。
下游线性致动器52的缸体521因此要在下游组装机构10处绕其下游端521b枢转。
下游线性致动器52的该缸体521相对于上游组装机构10(上游侧)部分地或全部地突出(或悬伸)地延伸。
相对于下游组装机构10，缸体521则在支承结构2的侧面上延伸，而杆522在末端臂32的侧面上延伸。
换句话说，缸体521与主臂31的侧面311之一相对地延伸；而杆522与末端臂32的侧面321之一和主臂31的侧面311之一相对地延伸。
如图7所示，所述至少一个下游线性致动器52有利地通过不同的组装机构10、11紧固到两个侧面311、321：
-上游组装机构10在主臂31的侧面311之一处呈万向接头的形式，并且
-下游组装机构11在末端臂32的侧面321之一处呈球接头的形式。
上游组装机构10和下游组装机构11的这种组合，特别是上游组装机构10的“球接头”功能，为所述至少一个下游线性致动器52提供了最佳的弯曲长度，释放了旋转并消除了寄生力矩，特别是寄生弯矩。
这里的上游组装机构10包括：
-星形接头101，其以第一旋转自由度R1承载所述至少一个下游线性致动器52，以及
-至少一个轭架102，其紧固到主臂31的侧面311之一，并以第二旋转自由度R2承载星形接头101。
星形接头101因此限定了彼此垂直的两个旋转自由度R1、R2(有利地，竖向旋转轴线R1和水平旋转轴线R2)。
这些旋转轴线R1、R2有利地在下游线性致动器52的纵轴线52'处彼此相交。
为此，星形接头101在此有利地由环形件构成，下游线性致动器52的缸体521的下游端521b插入该环形件中。
环形件101包括两对同心孔1011、1012，每对同心孔限定两个旋转自由度R1、R2之一。
两个第一同心孔1011容纳与互补的同心盲孔1014配合的双头螺柱1013，该同心盲孔由下游线性致动器52的缸体521的下游端521b承载(有利地布置在杆侧的挡圈521b上，为了简化起见，用相同的附图标记521b表示)，以在此限定竖向旋转轴线R1。
两个第二同心孔1012容纳由轭架102承载的双头螺柱1015(增加的和固定的)，以在此限定水平旋转轴线R2。
在这里，下游组装机构11被紧固到杆522的自由端522b。
通常，所述至少一个下游线性致动器52有利地远离下游铰接机构36紧固到末端臂32的侧面321之一。
此外，所述至少一个上游线性致动器51自身一方面紧固到支承结构2上，另一方面紧固到主臂31。
所述至少一个上游线性致动器51在两点处固定：
-通过呈转向接头形式的上游组装机构15紧固到支承结构2；和
-通过呈转向接头形式的下游组装机构16紧固到主臂31。
在此，上游线性致动器51一方面在其缸体51的上游端511a处紧固至上游组装机构15，另一方面，在其杆512的自由端512b处紧固至下游组装机构16。
上游线性致动器51也有两个，它们彼此相同且共面，并且被置于主臂31的任一侧。
实际上，折臂3可由操纵机构5根据两个运动进行操作：
-通过控制所述至少一个上游线性致动器51，其主臂31绕其上游铰接轴线35'的旋转操作，以及
-通过控制所述至少一个下游线性致动器52，其末端臂32绕其下游铰接轴线36'的旋转操作。
特别地，根据本发明的所述至少一个下游线性致动器52在主臂31与末端臂32之间提供了改进的杠杆臂。
在末端臂32展开期间，下游线性致动器52旨在绕上游组装机构10限定的第一旋转自由度R1(水平)摆动。
通过上游组装机构10，下游线性致动器52的缸体521安装在其下游端521b处，进一步优化了仅限于杆522延伸长度的弯曲长度(而不再限制该下游线性致动器52的总长度)。
在弯曲现象的情况下，下游线性致动器52还具有根据第一旋转自由度R1(水平)和第二旋转自由度R2(竖向)的旋转间隙，其也由上游组装机构10限定。
组装机构10、11的“球接头”功能释放旋转并消除寄生力矩，特别是寄生弯矩。
当然，可以在所附权利要求的范围内对本发明进行各种其他修改。

Claims (12)

1.一种用于海上应用的折臂式起重机，其中，所述起重机包括：
-支承结构(2)；
-折臂(3)，其由所述支承结构(2)承载并配备有操纵机构(5)；
-绞盘卷筒(7)，其与旋转机构(8)相关联并用于接纳细长的提升构件(L)，
其中，所述折臂(3)包括串联连接的主臂(31)和末端臂(32)，所述主臂和所述末端臂中的每一者包括：
-两个侧面(311,321)；
-上游端(312,322)，所述上游端位于所述支承结构(2)的一侧；和
-下游端(313,323)，所述下游端远离所述支承结构(2)，
其中，所述支承结构(2)与所述主臂(31)的上游端(312)通过限定上游铰接轴线(35')的上游铰接机构(35)协作，
其中，所述主臂(31)的下游端(313)与所述末端臂(32)的上游端(322)通过限定下游铰接轴线(36')的下游铰接机构(36)协作，
所述折臂(3)的所述操纵机构(5)包括：
-布置在所述支承结构(2)与所述主臂(31)之间的至少一个上游线性致动器(51)，用于所述主臂(31)绕所述上游铰接轴线(35')的旋转操作；以及
-布置在所述主臂(31)与所述末端臂(32)之间的至少一个下游线性致动器(52)，用于所述末端臂(32)绕所述下游铰接轴线(36')的旋转操作，
其特征在于，所述至少一个下游线性致动器(52)被紧固到所述主臂(31)的侧面(311)之一和所述末端臂(32)的侧面(321)之一。
2.根据权利要求1所述的折臂式起重机，其特征在于，所述至少一个下游线性致动器(52)内接于缸主体(E52)，
其中所述主臂(31)和末端臂(32)分别内接在由经过所述侧面(311,321)的竖向平面(P311,P321)所限定的横向主体(E31,E32)中，
所述至少一个下游线性致动器(52)的所述缸主体(E52)在所述主臂(31)和末端臂(32)的横向主体(E31,E32)的外侧延伸。
3.根据权利要求1或2所述的折臂式起重机，其特征在于，所述操纵机构(5)包括两个下游线性致动器(52)，所述两个下游线性致动器彼此相同且共面，并且被置于所述主臂(31)的和所述末端臂(32)的两侧。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的折臂式起重机，其特征在于，所述至少一个下游线性致动器(52)：
-通过呈万向接头形式的上游组装机构(10)紧固至所述主臂(31)的侧面(311)之一，以及
-通过呈球接头形式的下游组装机构(11)紧固至所述末端臂(32)的侧面(321)之一。
5.根据权利要求4所述的折臂式起重机，其特征在于，所述上游组装机构(10)包括：
-星形接头(101)，其承载所述至少一个下游线性致动器(52)；以及
-至少一个轭架(102)，其承载所述星形接头(101)并组装到所述主臂(31)的侧面(311)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的折臂式起重机，其特征在于，所述至少一个线性致动器(51,52)包括缸体(511,521)和杆(512,522)，
所述缸体(511,521)包括远离所述杆(512,522)的上游端(511a,521a)和位于所述杆(512,522)的一侧的下游端(511b,521b)，
所述至少一个下游线性致动器(52)：
-通过上游组装机构(10)紧固至所述主臂(31)的侧面(311)之一，以及
-通过下游组装机构(11)紧固至所述末端臂(32)的侧面(321)之一，
其中所述上游组装机构(10)远离所述上游端(521a)紧固到所述缸体(521)，
其中所述下游组装机构(11)固定到所述杆(522)的自由端(522b)。
7.根据权利要求6所述的折臂式起重机，其特征在于，所述上游组装机构(10)远离所述上游端(521a)在所述下游端(521b)处紧固到所述缸体(521)。
8.根据权利要求7所述的折臂式起重机，其特征在于，所述上游组装机构(10)紧固到所述下游线性致动器(52)的缸体(521)的挡圈。
9.根据权利要求7或8所述的折臂式起重机，其特征在于，所述下游线性致动器(52)的缸体(521)相对于该上游组装机构(10)完全突出地延伸。
10.根据权利要求6所述的折臂式起重机，其特征在于，所述下游线性致动器(52)的缸体(521)相对于该上游组装机构(10)部分突出地延伸。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的折臂式起重机，其特征在于，所述至少一个线性致动器(51,52)由液压千斤顶或电动千斤顶构成。
12.一种用于海上应用的船舶，其配备有根据权利要求1至11中任一项所述的折臂式起重机(1)。
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