CN114852260B - 一种具有补偿和起重功能的柔性海上可伸缩廊桥 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有补偿和起重功能的柔性海上可伸缩廊桥，涉及海洋工程领域，包括依次连接的三自由度稳定平台、底座、回转节、起重机主体、柔性可伸缩舷梯和缓震平台；所述三自由度稳定平台包括上稳定平台和下稳定平台，所述上稳定平台和下稳定平台上设置有监测稳定平台角度的角度传感器，所述上稳定平台和下稳定平台间通过第一电动缸、第二电动缸和第三电动缸相连，所述伸缩立柱与上稳定平台和下稳定平台相连。本发明采用三个伺服电动缸对三自由度稳定平台的上稳定平台的位姿进行实时控制，当船舶受到风、浪等外力作用时，通过对五个液压缸的实时控制同样可以实现海上廊桥的伸缩进而完成人员的转运。

Description

一种具有补偿和起重功能的柔性海上可伸缩廊桥

技术领域

本发明涉及海洋工程领域，尤其涉及一种具有补偿和起重功能的柔性海上可伸缩廊桥。

背景技术

我国管辖海域有大量丰富的石油资源以及众多金属资源。陆地资源逐渐枯竭，因此发展海洋工程装备对于掌握先进技术、开发海洋资源必不可少。海洋平台作为海洋工程极为重要的一部分，离不开定期的人员维护保养。工作人员需要通过船舶登上海洋平台。海上廊桥主要用于海洋平台与船舶之间人员交换、货物搬运以及维修平台设备等，是一条海上通道。起重机作为一种重要的甲板机械在船舶上应用广泛。

现有的海上廊桥，由于海上廊桥和起重机都具有回转、起升、变幅三种运动，且船舶甲板面积十分有限，同时拥有上述两种机械结构容易发生相互干涉，安全性无法得到保障。刚性廊桥结构在转运人员时由于船舶的颠簸与晃动会损坏连接处的平台表面。综上所述，有待发明一种可以提高船舶甲板利用率的、具有缓震功能的海上廊桥。

发明内容

本发明提供一种具有补偿和起重功能的柔性海上可伸缩廊桥，该设计结构目的在于改进现有的换乘方式并提高船舶甲板面积的利用效率，提高工作人员的工作效率并保证工作人员的作业安全，解决了现有海上廊桥由于采用刚性结构而导致平台易因为颠簸和晃动从而损坏的问题。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种具有补偿和起重功能的柔性海上可伸缩廊桥，包括依次连接的三自由度稳定平台、底座、回转节、起重机主体、柔性可伸缩舷梯和缓震平台；

所述三自由度稳定平台包括上稳定平台和下稳定平台，所述上稳定平台和下稳定平台上设置有监测稳定平台角度的角度传感器，所述上稳定平台和下稳定平台间通过第一电动缸、第二电动缸和第三电动缸相连，所述第一电动缸、第二电动缸和第三电动缸围绕伸缩立柱设置，所述伸缩立柱与上稳定平台和下稳定平台相连。

优选地，所述第一电动缸的两端通过虎克铰与上稳定平台和下稳定平台连接，所述第二电动缸的两端通过虎克铰与上稳定平台和下稳定平台连接，所述第三电动缸的两端通过虎克铰与上稳定平台和下稳定平台连接。

优选地，所述伸缩立柱包括上端的伸缩内柱和下端的伸缩外柱，所述伸缩内柱通过虎克铰与上稳定平台相连，所述伸缩外柱通过螺栓与下稳定平台相连。

优选地，所述起重机主体包括主臂和绞车，所述主臂上设置有第一液压油缸和第二液压油缸，所述第一液压油缸和第二液压油缸的下端与回转节铰接，所述第一液压油缸和第二液压油缸的上端与主臂铰接，所述主臂的下端与回转节铰接，所述主臂的上端通过变幅架与折臂相连，所述折臂与吊钩通过钢索相连，所述绞车包括电机、减速器、张紧器、滚筒、导向轮和吊钩，所述电机驱动绞车控制起重机起升，所述折臂上设置有第三液压油缸和第四液压油缸，所述第三液压油缸和第四液压油缸的后端与主臂铰接，所述第三液压油缸和第四液压油缸的前端与折臂铰接，所述变幅架上设置有第五液压油缸，所述第五液压油缸的后端与变幅架铰接，所述第五液压油缸的前端与舷梯下平台铰接。

优选地，所述柔性可伸缩舷梯包括舷梯下平台和滑台，所述舷梯下平台通过第五液压油缸与变幅架铰接，所述舷梯下平台上通过支架固定有定向轮，所述滑台上设置有滑块，所述滑台前部与上舷梯相连，所述上舷梯前部与柔性舷梯相连。

优选地，所述缓震平台包括被动补偿液压缸，所述被动补偿液压缸的上端与减震连接板相连，所述减震连接板上设置有连接孔，所述缓震平台通过连接孔与柔性可伸缩舷梯的下端固定相连，所述被动补偿液压缸的下端与球绞连接节铰接，所述球绞连接节的下端与刚性支架固定相连，所述刚性支架的下表面上设置有若干铰耳，每个所述铰耳各与一个缓震橡胶球相连。

优选地，所述伸缩外柱的两侧设置有固定架，所述固定架上设置有通孔，横轴通过所述通孔并与上稳定平面的质心保持在同一水平面上。

优选地，所述伸缩外柱上设置有上滚动轴承，所述上滚动轴承通过轴承支架与伸缩外柱相连，所述伸缩内柱上装有下滚动轴承，所述下滚动轴承通过螺杆与伸缩内柱相连。

优选地，所述上舷梯下表面设置有螺纹通孔，所述滑块上表面设有螺纹孔，螺栓通过上述上舷梯下表面螺纹孔与滑块上表面螺纹孔将上舷梯与滑块固定连接。

本发明的有益效果在于：

本发明设置了缓震平台和柔性可伸缩舷梯，避免了刚性结构对连接表面的损坏；

本发明通过设置三自由度稳定平台，对三自由度稳定平台的上稳定平台的位姿进行实时控制，当船舶受到风、浪等外力作用时，通过对五个液压缸的实时控制同样可以实现海上廊桥的伸缩进而完成人员的转运；

本发明通过将传统的转运平台和起重机相结合，使得整个装置占地面积小，节约甲板空间，提高甲板空间的利用率；

本发明具有主动运动补偿的能力，补偿效果好，适用于高海况作业。

附图说明

为了更清楚的说明本发明的实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明整体结构图。

图2为本发明三自由度稳定平台的结构示意图。

图3为本发明起重机主体的结构示意图。

图4为本发明柔性可伸缩舷梯的结构示意图。

图5为本发明缓震平台的结构示意图。

附图标号说明：

1、三自由度稳定平台；2、底座；3、回转节；4、起重机主体；5、柔性可伸缩舷梯；6、缓震平台；11、下稳定平台；12、第一电动缸；13、第二电动缸；14、伸缩立柱；15、上稳定平台、；16、第三电动缸；41、吊钩；42、第五液压缸；43、电机；44、变幅架；45、折臂；46、第三液压缸；47、第四液压缸；48、桁架；49、主臂；410、第一液压缸；411、第二液压缸；51、柔性舷梯；52、上舷梯；53、定向轮；54、滑台；55、滑块；56、舷梯下平台；61、连接孔；62、被动补偿液压缸；63、球铰连接节；64、刚性支架；65、铰耳；66、缓震橡胶。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

本发明提供一种技术方案：一种具有补偿和起重功能的柔性海上可伸缩廊桥，如图1-5所示，包括依次连接的三自由度稳定平台1、底座2、回转节3、起重机主体4、柔性可伸缩舷梯5和缓震平台6；

所述三自由度稳定平台1包括上稳定平台15和下稳定平台11，所述上稳定平台15和下稳定平台11上设置有监测稳定平台角度的角度传感器，所述上稳定平台15和下稳定平台11间通过第一电动缸12、第二电动缸13和第三电动缸16相连，所述第一电动缸12、第二电动缸13和第三电动缸16围绕伸缩立柱14设置，所述伸缩立柱14与上稳定平台15和下稳定平台11相连。所述第一电动缸12的两端通过虎克铰与上稳定平台15和下稳定平台11连接，所述第二电动缸13的两端通过虎克铰与上稳定平台15和下稳定平台11连接，所述第三电动缸16的两端通过虎克铰与上稳定平台15和下稳定平台11连接。所述伸缩立柱14包括上端的伸缩内柱和下端的伸缩外柱，所述伸缩内柱通过虎克铰与上稳定平台15相连，所述伸缩外柱通过螺栓与下稳定平台11相连。所述伸缩外柱的两侧设置有固定架，所述固定架上设置有通孔，横轴通过所述通孔并与上稳定平面的质心保持在同一水平面上。所述伸缩外柱上设置有上滚动轴承，所述上滚动轴承通过轴承支架与伸缩外柱相连，所述伸缩内柱上装有下滚动轴承，所述下滚动轴承通过螺杆与伸缩内柱相连。虎克铰可以进行全方位的转动，因此采用三个伺服电动缸的稳定平台便会发生扭转，通过这种方式的设计不仅可以限制三自由度稳定平台发生的扭转而且还不妨碍稳定平台本身的运动。这样的设计方式既可以防止三自由度稳定平台发生扭转而且还不限制稳定平台的运动，在伸缩外柱以及伸缩内柱的八个面上均装有滚动轴承，这样即解决了伸缩立柱可能会出现的摩擦甚至卡死的问题而且还使得伸缩内柱上部和下部在同一水平面上运行。

所述起重机主体4包括主臂49，所述主臂49上设置有第一液压油缸410和第二液压油缸411，所述第一液压油缸410和第二液压油缸411的下端与回转节3铰接，所述第一液压油缸410和第二液压油缸411的上端与主臂49铰接，所述主臂49的下端与回转节3铰接，所述主臂49的上端通过变幅架44与折臂45相连，所述折臂45与吊钩41通过钢索相连，所述电机43驱动绞车控制起重机起升，所述折臂45的前端设置有第一导轮第二导轮，所述绞车包括电机43、减速器、张紧器、滚筒、导向轮和吊钩41，所述电机43通过安装支架安装在折臂45后侧平面，所述减速器固定在电机43和滚筒之间，所述滚筒通过安装支架安装在折臂45后侧平面，所述吊钩41通过钢索与导向轮悬吊于折臂45下方。所述折臂45上设置有第三液压油缸46和第四液压油缸47，所述第三液压油缸46和第四液压油缸47的后端与主臂49铰接，所述第三液压油缸46和第四液压油缸47的前端与折臂45铰接，所述变幅架44上设置有第五液压油缸42，所述第五液压油缸42的后端与变幅架44铰接，所述第五液压油缸42的前端与舷梯下平台铰接。这样的设计方式使本装置在可以实现作为廊桥转运的同时具有一定的起重能力。

梯架包括护栏、桁架48及主臂49，所述梯架一端与底座2端铰接，另一端与变幅架44铰接，所述变幅架44两端设有控制模块；

所述底座2底面平面上开有通孔，通孔两侧设有加强筋，所述起重机底座侧面上设有置物篮和爬梯。

所述柔性可伸缩舷梯5包括舷梯下平台56和滑台54，所述舷梯下平台56上通过支架固定有定向轮53，所述滑台54上设置有滑块55，所述滑台54前部与上舷梯52相连，所述上舷梯52前部与柔性舷梯51相连。所述上舷梯52表面设置有螺纹通孔，所述滑块55上表面设有螺纹孔，螺栓通过上述上舷梯下表面螺纹孔与滑块上表面螺纹孔将上舷梯52与滑块55固定连接。使得柔性上舷梯可随滑块运动，实现柔性上舷梯的收放。所述舷梯下平台56两侧设有安全护栏。电机43驱动丝杠带动滑台54运动进而带动上舷梯52运动使舷梯具有伸缩的功能，可以扩大该装置的作业范围，定向轮53的高度与滑块55的高度在同一平面上，使舷梯更加平稳有效的运行。

所述缓震平台6包括被动补偿液压缸62，所述被动补偿液压缸62的上端与减震连接板相连，所述减震连接板上设置有连接孔61，所述缓震平台6通过连接孔61与柔性可伸缩舷梯5的下端固定相连，所述被动补偿液压缸62的下端与球绞连接节63铰接，所述球绞连接节63的下端与刚性支架64固定相连，所述刚性支架64的下表面上设置有若干铰耳65，每个所述铰耳65各与一个缓震橡胶球66相连。这样的设计可以对可伸缩舷梯因船舶纵摇所产生的晃动进行辅助补偿，进一步提升舷梯转运时的稳定性。

本发明提供的一种具有补偿和起重功能的海上可伸缩廊桥装置，该装置采用三个伺服电动缸对三自由度稳定平台的上稳定平台的位姿进行实时控制，当船舶受到风、浪等外力作用时，通过对五个液压缸的实时控制同样可以实现海上廊桥的伸缩进而完成人员的转运。同时在稳定平台与柔性可伸缩舷梯之间装有变幅电动缸，可以对海上廊桥的高度进行调节并且还可以补偿产生的升沉运动，舷梯下平台上设有电动滑台使舷梯可以进行伸缩进而对舷梯的长度进行调节并且可以补偿船舶产生的纵摇运动，借助这两种方法对海上廊桥的位姿进行辅助控制同时可以对该海上廊桥长度以及高度进行调节以适应不同的工作环境。同时采用了柔性可伸缩廊桥的结构，避免了刚性结构对连接表面的损坏。

本发明公开的一种具有起重功能的新型海上可伸缩柔性廊桥装置，采用三自由度稳定平台对船舶受到的复杂扰动进行主要的运动补偿，采用伸缩立柱解决了三自由度稳定平台的扭转问题，采用柔性廊桥结构不会对连接平台造成损坏，采用缓震平台对柔性可伸缩廊桥的纵摇进行进一步的补偿，采用起重机和廊桥相结合的结构形式提高了甲板面积的利用率。通过这几种方式的配合相结合实现该装置的运用补偿，提高工作效率。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种具有补偿和起重功能的柔性海上可伸缩廊桥，其特征在于：包括依次连接的三自由度稳定平台(1)、底座(2)、回转节(3)、起重机主体(4)、柔性可伸缩舷梯(5)和缓震平台(6)；

所述三自由度稳定平台(1)包括上稳定平台(15)和下稳定平台(11)，所述上稳定平台(15)和下稳定平台(11)上设置有监测稳定平台角度的角度传感器，所述上稳定平台(15)和下稳定平台(11)间通过第一电动缸(12)、第二电动缸(13)和第三电动缸(16)相连，所述第一电动缸(12)、第二电动缸(13)和第三电动缸(16)围绕伸缩立柱(14)设置，所述伸缩立柱(14)与上稳定平台(15)和下稳定平台(11)相连；

所述起重机主体(4)包括主臂(49)和绞车，所述主臂(49)上设置有第一液压油缸(410)和第二液压油缸(411)，所述第一液压油缸(410)和第二液压油缸(411)的下端与回转节(3)铰接，所述第一液压油缸(410)和第二液压油缸(411)的上端与主臂(49)铰接，所述主臂(49)的下端与回转节(3)铰接，所述主臂(49)的上端通过变幅架(44)与折臂(45)相连，所述折臂(45)与吊钩(41)通过钢索相连，所述绞车包括电机(43)、减速器、张紧器、滚筒、导向轮和吊钩(41)，所述折臂(45)后侧平面上设置有电机(43)，所述折臂(45)上设置有第三液压油缸(46)和第四液压油缸(47)，所述第三液压油缸(46)和第四液压油缸(47)的后端与主臂(49)铰接，所述第三液压油缸(46)和第四液压油缸(47)的前端与折臂(45)铰接，所述变幅架(44)上设置有第五液压油缸(42)，所述第五液压油缸(42)的后端与变幅架(44)铰接，所述第五液压油缸(42)的前端与舷梯下平台(56)铰接。

2.根据权利要求1所述的具有补偿和起重功能的柔性海上可伸缩廊桥，其特征在于：所述第一电动缸(12)的两端通过虎克铰与上稳定平台(15)和下稳定平台(11)连接，所述第二电动缸(13)的两端通过虎克铰与上稳定平台(15)和下稳定平台(11)连接，所述第三电动缸(16)的两端通过虎克铰与上稳定平台(15)和下稳定平台(11)连接。

3.根据权利要求1所述的具有补偿和起重功能的柔性海上可伸缩廊桥，其特征在于：所述伸缩立柱(14)包括上端的伸缩内柱和下端的伸缩外柱，所述伸缩内柱通过虎克铰与上稳定平台(15)相连，所述伸缩外柱通过螺栓与下稳定平台(11)相连。

4.根据权利要求3所述的具有补偿和起重功能的柔性海上可伸缩廊桥，其特征在于：所述柔性可伸缩舷梯(5)包括舷梯下平台(56)和滑台(54)，所述舷梯下平台(56)上通过支架固定有定向轮(53)，所述滑台(54)上设置有滑块(55)，所述滑台(54)前部与上舷梯(52)相连，所述上舷梯(52)前部与柔性舷梯(51)相连。

5.根据权利要求1所述的具有补偿和起重功能的柔性海上可伸缩廊桥，其特征在于：所述缓震平台(6)包括被动补偿液压缸(62)，所述被动补偿液压缸(62)的上端与减震连接板相连，所述减震连接板上设置有连接孔(61)，所述缓震平台(6)通过连接孔(61)与柔性可伸缩舷梯(5)的下端固定相连，所述被动补偿液压缸(62)的下端与球绞连接节(63)铰接，所述球绞连接节(63)的下端与刚性支架(64)固定相连，所述刚性支架(64)的下表面上设置有若干铰耳(65)，每个所述铰耳(65)各与一个缓震橡胶球(66)相连。

6.根据权利要求4所述的具有补偿和起重功能的柔性海上可伸缩廊桥，其特征在于：所述伸缩外柱的两侧设置有固定架，所述固定架上设置有通孔，横轴通过所述通孔并与上稳定平面的质心保持在同一水平面上。

7.根据权利要求3所述的具有补偿和起重功能的柔性海上可伸缩廊桥，其特征在于：所述伸缩外柱上设置有上滚动轴承，所述上滚动轴承通过轴承支架与伸缩外柱相连，所述伸缩内柱上装有下滚动轴承，所述下滚动轴承通过螺杆与伸缩内柱相连。

8.根据权利要求6所述的具有补偿和起重功能的柔性海上可伸缩廊桥，其特征在于：所述上舷梯(52)下表面设置有螺纹通孔，所述滑块(55)上表面设有螺纹孔，螺栓通过上述上舷梯下表面螺纹孔与滑块上表面螺纹孔将上舷梯(52)与滑块(55)固定连接。

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