CN114908790A - 一种可适应多向对接偏差的无人解锁锁定装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种可适应多向对接偏差的无人解锁锁定装置，包括安装在最终接头推出段上的锁定装置固定部分，安装在最终接头主体段上的锁定装置可调部分，以及安装在锁定装置固定部分上的液压锁定及解锁系统；锁定装置固定部分、锁定装置可调部分之间通过销轴连接，销轴与液压锁定及解锁系统连接。本发明锁定装置可实现对存在横向、纵向、竖向偏差的两分段式结构进行有效锁定；该锁定装置配合液压锁定及解锁系统可实现水上、水下无人解锁，提高施工效率；该锁定装置结构形式简单，便于加工制作，可调部分可重复使用，造价低；该锁定装置可应用到多种安装工程上，具备良好的推广性。

Description

一种可适应多向对接偏差的无人解锁锁定装置

技术领域

本发明涉及水下“预置推出式”钢壳沉管隧道施工的技术领域，尤其涉及一种可适应多向对接偏差的无人解锁锁定装置。

背景技术

水下“预置推出式”钢壳沉管隧道施工时，最终接头管节艏端设置套筒，最终接头对接前会一直放置在套筒内。最终接头体积大、重量大，浮运阶段自重约1500t，而套筒内滑板摩擦系数小，在浮运过程中最终接头承受多变的复杂环境荷载，导致最终接头容易滑动。因此在转运及浮运过程中需要对最终接头进行锁定。

转运及浮运过程中存在以下问题：

1、由于运输过程中受环境条件及一体船起步、停止、转弯等运动的影响，为防止最终接头与套筒之间发生相对位移所需的锁定力大；

2、最终接头与套筒径向间隙仅10cm，常规的锁定装置与锁定方法基本无法实施；

3、预置推出最终接头与套筒从船厂运输到浇注场地，经过试验、浇注后再浮运到沉管安装位置，在这个过程中预置最终接头将经过多次的推出与拉入，拉入后需要将最终接头与套筒进行锁定。由于沉管隧道体积巨大每次拉入都难免与标准位置在空间三个方向有微小对接偏差。如在对接口处通过焊接连接板方式锁定，需要焊接相当数量的连接件，工作量大、施工不便；每次推出时还要破拆，往复操作严重影响施工进度和结构安全。

4、套筒与最终接头间空间狭小、内部作业环境复杂，水上锁定，深水解锁，无法人工操作。

发明内容

本发明旨在解决现有技术的不足，而提供一种可适应多向对接偏差的无人解锁锁定装置。

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：

一种可适应多向对接偏差的无人解锁锁定装置，包括安装在最终接头推出段上的锁定装置固定部分，安装在最终接头主体段上的锁定装置可调部分，以及安装在锁定装置固定部分上的液压锁定及解锁系统；锁定装置固定部分、锁定装置可调部分之间通过销轴连接，销轴与液压锁定及解锁系统连接。

液压锁定及解锁系统包括固定在锁定装置固定部分上的支架以及设置在支架上的液压千斤顶装置，液压千斤顶装置与销轴连接固定。

特别的，锁定装置固定部分包括固定在最终接头推出段上的水平固定板，水平固定板上设有竖直固定板，竖直固定板一侧设有插接耳板，插接耳板上开设有供销轴插接的销轴孔，竖直固定板与水平固定板之间设有加强板。

锁定装置可调部分包括两个第一底板，第一底板上表面设有第一竖板，第一竖板与第一底板形成倒T形结构，第一底板上在第一竖板两侧对称设有若干组第一条形孔，第一底板通过第一条形孔处的第一调节螺栓安装在最终接头主体段上，第一竖板上穿接有第一调节螺杆，两个第一竖板之间设有第一调节连接板，第一调节螺杆的端部焊接在第一调节连接板对应的侧壁上且第一调节螺杆上在第一竖板背向第一调节连接板的侧面上旋紧有第一螺母，第一调节连接板上方设有调节顶耳板且下方设有调节底耳板，调节顶耳板、调节底耳板通过第一固定螺栓与第一调节连接板连接固定，调节顶耳板、调节底耳板上对应开设有供销轴插接的销轴孔；

插接耳板插接在调节顶耳板、调节底耳板之间并通过销轴插入对应的销轴孔内实现连接。

调节顶耳板、调节底耳板之间的竖直距离大于插接耳板的厚度。

特别的，锁定装置固定部分包括由上板、下板、左板和右板组成的框形结构，上板、下板上对应开设有供销轴插接的销轴孔，上板、下板背向锁定装置可调部分的侧面之间设有封闭板，下板固定在最终接头推出段上，封闭板与最终接头推出段之间设有两个加劲板。

锁定装置可调部分包括第二底板，第二底板上开设有若干个第二条形孔，第二底板通过第二条形孔处的第二调节螺栓安装在最终接头主体段上，第二底板上设置有第二调节连接板，第二调节连接板上通过若干个第二固定螺栓安装有调节耳板，调节耳板上开设有供销轴插接的销轴孔，第二底板上表面在第二调节连接板的两侧均设有两个第二立板，调节耳板上表面两侧对应第二立板设有第三立板，第三立板面向第二立板的侧面上固定有第二调节螺杆，第二调节螺杆穿设在第二立板上，第二调节螺杆上在第二立板背向第三立板的侧面上旋紧有第二螺母；

调节耳板插接在上板、下板之间并通过销轴插入对应的销轴孔内实现连接。

上板、下板之间的距离大于调节耳板的厚度。

本发明的有益效果是：本发明锁定装置可实现对存在横向、纵向、竖向偏差的两分段式结构进行有效锁定；该锁定装置配合液压锁定及解锁系统可实现水上、水下无人解锁，提高施工效率；该锁定装置节省施工空间，一组锁定装置即可实现多套常规锁定结构才能实现的锁定需求；该锁定装置结构形式简单，便于加工制作，可调部分可重复使用，造价低；该锁定装置可应用到多种安装工程上，如桥梁钢箱梁安装，船厂分段合拢焊接等类似安装工程上，且水上、水下均可使用，具备良好的推广性。

附图说明

图1为具体实施例1中本发明的结构示意图；

图2为具体实施例1中锁定装置固定部分、锁定装置可调部分的平面图；

图3为具体实施例1中锁定装置固定部分、锁定装置可调部分的立体图；

图4为具体实施例2中本发明的结构示意图；

图5为具体实施例2中锁定装置固定部分、锁定装置可调部分的平面图；

图6为具体实施例2中锁定装置固定部分、锁定装置可调部分一个方向的立体图；

图7为具体实施例2中锁定装置固定部分、锁定装置可调部分另外一个方向的立体图；

图中：1-最终接头推出段；2-最终接头主体段；3-液压锁定及解锁系统；4-销轴；

31-支架；32-液压千斤顶装置；

51-水平固定板；52-竖直固定板；53-插接耳板；54-加强板；

61-第一底板；62-第一竖板；63-第一条形孔；64-第一调节螺栓；65-第一调节螺杆；66-第一调节连接板；67-第一螺母；68-调节顶耳板；69-调节底耳板；610-第一固定螺栓；

71-上板；72-下板；73-左板；74-右板；75-封闭板；76-加劲板；

81-第二底板；82-第二条形孔；83-第二调节螺栓；84-第二调节连接板；85-第二固定螺栓；86-调节耳板；87-第二立板；88-第三立板；89-第二调节螺杆；810-第二螺母；

以下将结合本发明的实施例参照附图进行详细叙述。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

具体实施例1：

如图1至图3所示，一种可适应多向对接偏差的无人解锁锁定装置，包括安装在最终接头推出段1上的锁定装置固定部分，安装在最终接头主体段2上的锁定装置可调部分，以及安装在锁定装置固定部分上的液压锁定及解锁系统3；锁定装置固定部分、锁定装置可调部分之间通过销轴4连接，销轴4与液压锁定及解锁系统3连接。

液压锁定及解锁系统3包括固定在锁定装置固定部分上的支架31以及设置在支架31上的液压千斤顶装置32，液压千斤顶装置32与销轴4连接固定。

锁定装置固定部分包括固定在最终接头推出段1上的水平固定板51，水平固定板51上设有竖直固定板52，竖直固定板52一侧设有插接耳板53，插接耳板53上开设有供销轴4插接的销轴孔，竖直固定板52与水平固定板51之间设有加强板54。

锁定装置可调部分包括两个第一底板61，第一底板61上表面设有第一竖板62，第一竖板62与第一底板61形成倒T形结构，第一底板61上在第一竖板62两侧对称设有若干组第一条形孔63，第一底板61通过第一条形孔63处的第一调节螺栓64安装在最终接头主体段2上，第一竖板62上穿接有第一调节螺杆65，两个第一竖板62之间设有第一调节连接板66，第一调节螺杆65的端部焊接在第一调节连接板66对应的侧壁上且第一调节螺杆65上在第一竖板62背向第一调节连接板66的侧面上旋紧有第一螺母67，第一调节连接板66上方设有调节顶耳板68且下方设有调节底耳板69，调节顶耳板68、调节底耳板69通过第一固定螺栓610与第一调节连接板66连接固定，调节顶耳板68、调节底耳板69上对应开设有供销轴4插接的销轴孔；

插接耳板53插接在调节顶耳板68、调节底耳板69之间并通过销轴4插入对应的销轴孔内实现连接。

调节顶耳板68、调节底耳板69之间的竖直距离大于插接耳板53的厚度。

第一固定螺栓610共有四个。

第一底板61上的第一条形孔63共有六个，第一竖板62上的第一调节螺杆65共有四个。第一调节螺栓64为预埋到最终接头主体段2内部的锚栓。

本发明锁定装置的需要布置数量根据计算确定。

锁定装置固定部分预制后焊接到最终接头推出段1内底边沿处的指定位置，移位前将插拔销轴4的液压锁定及解锁系统3安装到锁定装置固定部分上方，安装后须确保销轴4可以在销轴孔内自由插拔且不触碰销轴孔边缘。

锁定装置可调部分预制后连接，初装后，锁定装置可调部分整体可沿第一条形孔63在预埋的第一调节螺栓64的限定下前后移动以适应分段对接的纵向偏差，第一调节连接板66、调节顶耳板68、调节底耳板69可利用第一调节螺杆65、第一螺母67的作用下左右移动以适应分段对接的横向偏差。由于锁定装置可调部分的调节顶耳板68、调节底耳板69与锁定装置固定部分的插接耳板53在高度上存在一定间隙，于是锁定装置可适应分段对接的垂向偏差。

通过前后左右调整锁定装置可调部分的相对位置，可使锁定装置固定部分与锁定装置可调部分耳板的销轴孔在水平投影面上重合，此时控制液压千斤顶装置32下降测试销轴4是否可自由在三个销轴孔内插拔，如有磕碰则再微调锁定装置可调部分的位置，直至销轴4可正常插拔。锁定装置可调部分位置确定后通过扭矩扳手紧固所有位置的螺母从而实现锁定装置对结构的锁定。在每个锁定点重复该锁定安装过程，完成对整个管节与最终接头的锁定。在完成某阶段的移位操作后，可通过液压千斤顶装置32拉回油缸从而拔出销轴4实现远程无人解锁。各试验阶段最终接头的锁定和解锁将重复上述过程，直至沉管浮运到指定地点完成最后一次锁定装置解锁。

具体实施例2：

如图4至图7所示，一种可适应多向对接偏差的无人解锁锁定装置，包括安装在最终接头推出段1上的锁定装置固定部分，安装在最终接头主体段2上的锁定装置可调部分，以及安装在锁定装置固定部分上的液压锁定及解锁系统3；锁定装置固定部分、锁定装置可调部分之间通过销轴4连接，销轴4与液压锁定及解锁系统3连接。

液压锁定及解锁系统3包括固定在锁定装置固定部分上的支架31以及设置在支架31上的液压千斤顶装置32，液压千斤顶装置32与销轴4连接固定。

锁定装置固定部分包括由上板71、下板72、左板73和右板74组成的框形结构，上板71、下板72上对应开设有供销轴4插接的销轴孔，上板71、下板72背向锁定装置可调部分的侧面之间设有封闭板75，下板72固定在最终接头推出段1上，封闭板75与最终接头推出段1之间设有两个加劲板76。

锁定装置可调部分包括第二底板81，第二底板81上开设有若干个第二条形孔82，第二底板81通过第二条形孔82处的第二调节螺栓83安装在最终接头主体段2上，第二底板81上设置有第二调节连接板84，第二调节连接板84上通过若干个第二固定螺栓85安装有调节耳板86，调节耳板86上开设有供销轴4插接的销轴孔，第二底板81上表面在第二调节连接板84的两侧均设有两个第二立板87，调节耳板86上表面两侧对应第二立板87设有第三立板88，第三立板88面向第二立板87的侧面上固定有第二调节螺杆89，第二调节螺杆89穿设在第二立板87上，第二调节螺杆89上在第二立板87背向第三立板88的侧面上旋紧有第二螺母810；

调节耳板86插接在上板71、下板72之间并通过销轴4插入对应的销轴孔内实现连接。

上板71、下板72之间的距离大于调节耳板86的厚度。

第二固定螺栓85共有四个。

第二底板81上的第二条形孔82共有八个，其中三个设置在左侧，三个设置在右侧，两个设置在中间。第二调节螺栓83为预埋到最终接头主体段2内部的锚栓。

本发明锁定装置的需要布置数量根据计算确定。

锁定装置固定部分预制后焊接到最终接头推出段1内底边沿处的指定位置，移位前将插拔销轴4的液压锁定及解锁系统3安装到锁定装置固定部分上方，安装后须确保销轴4可以在销轴孔内自由插拔且不触碰销轴孔边缘。

锁定装置可调部分预制后连接，初装后，锁定装置可调部分整体可沿第二条形孔82在预埋的第二调节螺栓83的限定下前后移动以适应分段对接的纵向偏差，第二调节连接板84、调节耳板86可利用第二调节螺杆89、第二螺母810的作用下左右移动以适应分段对接的横向偏差。由于锁定装置可调部分的调节耳板86与锁定装置固定部分的上板71、下板72在高度上存在一定间隙，于是锁定装置可适应分段对接的垂向偏差。

通过前后左右调整锁定装置可调部分的相对位置，可使锁定装置固定部分与锁定装置可调部分耳板的销轴孔在水平投影面上重合，此时控制液压千斤顶装置32下降测试销轴4是否可自由在三个销轴孔内插拔，如有磕碰则再微调锁定装置可调部分的位置，直至销轴4可正常插拔。锁定装置可调部分位置确定后通过扭矩扳手紧固所有位置的螺母从而实现锁定装置对结构的锁定。在每个锁定点重复该锁定安装过程，完成对整个管节与最终接头的锁定。在完成某阶段的移位操作后，可通过液压千斤顶装置32拉回油缸从而拔出销轴4实现远程无人解锁。各试验阶段最终接头的锁定和解锁将重复上述过程，直至沉管浮运到指定地点完成最后一次锁定装置解锁。

本发明可自适应垂向对接偏差，通过螺栓式横、纵向紧固装置可进行横、纵向精准联动调节，最终实现两个存在多向对接偏差结构物紧固连接的锁定，单套锁定装置可提供水平50t的锁定力。

本发明的锁定装置单侧横、纵向长度可以设置在0.5m以内，垂向高度设置在0.16m内，可满足狭小空间下的使用（不含液压锁定及解锁系统3，液压锁定及解锁系统3布置在高度不受限侧）。

本发明可实现自动锁定或解锁。

由液压油缸及操作系统组成的无人解锁系统，无人解锁系统可实现不大于10t销轴4阻力下的解锁，当发生一定的相对变形，存在5t预紧力的条件下，仍然可顺利解锁，解锁的可靠性高。

在五节相对航速和0.6m有义波高的海况条件下，由两套锁定装置组成的锁定系统，浮运、沉放过程中可实现最终接头推出段1与最终接头主体段2的锁定。

根据实际需求，可采用一套或多套锁定装置组合使用，锁定系统可实现同步控制或单独控制，满足各种荷载需求，具有广泛的适用性。

无人解锁系统可适用于陆地上、以及24m深度内的水下工作环境，除了耐水压外，还有可以设置相应的耐腐蚀、防水生物滋生等功能。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种可适应多向对接偏差的无人解锁锁定装置，其特征在于，包括安装在最终接头推出段（1）上的锁定装置固定部分，安装在最终接头主体段（2）上的锁定装置可调部分，以及安装在锁定装置固定部分上的液压锁定及解锁系统（3）；锁定装置固定部分、锁定装置可调部分之间通过销轴（4）连接，销轴（4）与液压锁定及解锁系统（3）连接；

锁定装置可调部分包括两个第一底板（61），第一底板（61）上表面设有第一竖板（62），第一底板（61）上在第一竖板（62）两侧对称设有若干组第一条形孔（63），第一底板（61）通过第一条形孔（63）处的第一调节螺栓（64）安装在最终接头主体段（2）上，第一竖板（62）上穿接有第一调节螺杆（65），两个第一竖板（62）之间设有第一调节连接板（66），第一调节螺杆（65）的端部焊接在第一调节连接板（66）对应的侧壁上且第一调节螺杆（65）上在第一竖板（62）背向第一调节连接板（66）的侧面上旋紧有第一螺母（67），第一调节连接板（66）上方设有调节顶耳板（68）且下方设有调节底耳板（69），调节顶耳板（68）、调节底耳板（69）通过第一固定螺栓（610）与第一调节连接板（66）连接固定，调节顶耳板（68）、调节底耳板（69）上对应开设有供销轴（4）插接的销轴孔；

或者，锁定装置可调部分包括第二底板（81），第二底板（81）上开设有若干个第二条形孔（82），第二底板（81）通过第二条形孔（82）处的第二调节螺栓（83）安装在最终接头主体段（2）上，第二底板（81）上设置有第二调节连接板（84），第二调节连接板（84）上通过若干个第二固定螺栓（85）安装有调节耳板（86），调节耳板（86）上开设有供销轴（4）插接的销轴孔，第二底板（81）上表面在第二调节连接板（84）的两侧均设有两个第二立板（87），调节耳板（86）上表面两侧对应第二立板（87）设有第三立板（88），第三立板（88）面向第二立板（87）的侧面上固定有第二调节螺杆（89），第二调节螺杆（89）穿设在第二立板（87）上，第二调节螺杆（89）上在第二立板（87）背向第三立板（88）的侧面上旋紧有第二螺母（810）。

2.根据权利要求1所述的一种可适应多向对接偏差的无人解锁锁定装置，其特征在于，

当锁定装置可调部分包括第一底板（61）时，锁定装置固定部分包括固定在最终接头推出段（1）上的水平固定板（51），水平固定板（51）上设有竖直固定板（52），竖直固定板（52）一侧设有插接耳板（53），插接耳板（53）上开设有供销轴（4）插接的销轴孔，竖直固定板（52）与水平固定板（51）之间设有加强板（54）。

3.根据权利要求2所述的一种可适应多向对接偏差的无人解锁锁定装置，其特征在于，插接耳板（53）插接在调节顶耳板（68）、调节底耳板（69）之间并通过销轴（4）插入对应的销轴孔内实现连接。

4.根据权利要求3所述的一种可适应多向对接偏差的无人解锁锁定装置，其特征在于，调节顶耳板（68）、调节底耳板（69）之间的竖直距离大于插接耳板（53）的厚度。

5.根据权利要求4所述的一种可适应多向对接偏差的无人解锁锁定装置，其特征在于，第一竖板（62）与第一底板（61）形成倒T形结构。

6.根据权利要求1所述的一种可适应多向对接偏差的无人解锁锁定装置，其特征在于，

当锁定装置可调部分包括第二底板（81）时，锁定装置固定部分包括由上板（71）、下板（72）、左板（73）和右板（74）组成的框形结构，上板（71）、下板（72）上对应开设有供销轴（4）插接的销轴孔，上板（71）、下板（72）背向锁定装置可调部分的侧面之间设有封闭板（75），下板（72）固定在最终接头推出段（1）上，封闭板（75）与最终接头推出段（1）之间设有两个加劲板（76）。

7.根据权利要求6所述的一种可适应多向对接偏差的无人解锁锁定装置，其特征在于，调节耳板（86）插接在上板（71）、下板（72）之间并通过销轴（4）插入对应的销轴孔内实现连接。

8.根据权利要求7所述的一种可适应多向对接偏差的无人解锁锁定装置，其特征在于，上板（71）、下板（72）之间的距离大于调节耳板（86）的厚度。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的一种可适应多向对接偏差的无人解锁锁定装置，其特征在于，液压锁定及解锁系统（3）包括固定在锁定装置固定部分上的支架（31）以及设置在支架（31）上的液压千斤顶装置（32），液压千斤顶装置（32）与销轴（4）连接固定。

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