CN203716129U - 一种用于桁架型桩腿的插销式升降装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种用于桁架型桩腿的插销式升降装置,属于自升式海上风电工程船升降技术领域。目的在于,设计一种与三角形或四边形剖面桁架型桩腿配合的用于桁架型桩腿的升降装置,以实现自升式海上风电工程船升降船、插拔桩。具体包括:上环梁、下环梁、升降液压缸、上环梁插销液压缸、下环梁插销液压缸、上环梁销、下环梁销、导向装置、桁架型桩腿、主弦管、销孔。此设计不仅使公差要求更低,传动效率更高,制造及维护成本更低,国产化程度更高的插销式升降装置得以应用于具有桁架型桩腿的自升式海上风电工程船,及其它自升式钻采平台或自升式起重设备,同时也使桁架型桩腿上无需焊接齿条,大大降低了桩腿自身的制造成本和施工难度,从总体上提高了产品的经济性。

Description

一种用于桁架型粧腿的插销式升降装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种用于桁架型桩腿的插销式升降装置,也可应用于自升式钻采平台及其它自升式起重设备的升降装置,属于自升式海上风电工程船升降技术领域。
背景技术
[0002] 自升式海上风电工程船作业时由桩腿支撑而站立在海平面以上从而避免水动力载荷直接作用于主船体。常用桩腿的结构型式主要有壳体型和桁架型两种,当工作水深达到或超过150-200英尺时,相对于壳体型桩腿而言,桁架型桩腿受环境载荷作用相对更小、重量相对更轻。即,桁架型桩腿更适用于在较深水域工作的海上风电工程船。
[0003] 常用的升降装置有插销式升降装置与齿轮齿条升降装置两种,桁架型桩腿通常搭配齿轮齿条升降装置,但传统带齿条桁架型桩腿因对齿条材质要求高、精度要求高、焊接难度大而导致制造成本高,齿条与桩腿主弦管的焊接精度和质量控制也是桩腿制造过程中的一大难点。
[0004] 另一方面,插销式升降装置通常搭配壳体型桩腿,该装置由液压系统、环梁、插销等部件协同运作,配合桩腿上的销孔以实现对船体或平台的升降作业。相对于齿轮齿条升降装置而言,插销式升降装置具有公差要求低、传动效率高、制造及维护成本低、国产化程度高等优点。
发明内容
[0005] 本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点不足并利用插销式升降装置的优点,设计一种可与三角形或四边形剖面桁架型桩腿配合的用于桁架型桩腿的升降装置,以实现自升式海上风电工程船升降船、插拔桩。
[0006] 为达到上述目的,本实用新型采用下列技术方案:
[0007] 在自升式海上风电工程船主船体和三角形或四边形剖面带销孔桁架型桩腿连接部位设置插销式升降装置。具体包括:上环梁、下环梁、升降液压缸、插销液压缸、插销、导向
装置。
[0008] 其特征是:上环梁和下环梁形状需结合桁架型桩腿三角形或四边形剖面形状选取适当结构形式,并结合各载况工作载荷校核其结构强度。下环梁与主船体连接为整体,上环梁可相对于主船体在垂直方向运动。升降液压缸位于上环梁和下环梁之间,其缸体末端和活塞杆末端分别与上、下环梁铰接。升降液压缸结合桁架型桩腿主弦管位置进行布局,其数量及缸径需结合各载况工作载荷经由计算选取,其工作行程需结合桁架型桩腿销孔间距选取。插销液压缸分别与上、下环梁连接,其数量及位置与桁架型桩腿主弦管销孔相匹配。插销由插销液压缸驱动,可实现相对于桁架型桩腿主弦管销孔的插拔运动。在上环梁或下环梁与桁架型桩腿主弦管缝隙之间设导向装置,该装置由耐磨材料制成,并与上环梁或下环梁固定。
[0009]自升式海上风电工程船到达预定工作海域,向下释放桁架型桩腿直到其底部插入海床并站稳,由插销式升降装置驱动主船体向上爬升脱离海面直至预定高度。插销式升降装置配合桩腿使自升式海上风电工程船在该海域的整个施工周期中保持稳定站立状态。施工结束后,主船体降至设计吃水状态,插销式升降装置驱动桁架型桩腿将其从海床中拔出,并在迁航过程中将桩腿固定于主船体。
[0010] 由于采取上述技术方案使本实用新型与已有技术相比具有如下优点及效果:
[0011] 该升降装置便于与带销孔的桁架型桩腿配合使用,不仅使公差要求更低、传动效率更高、制造及维护成本更低、国产化程度更高的插销式升降装置得以应用于具有桁架型桩腿的自升式海上风电工程船,及其它自升式钻采平台或自升式起重设备,同时也使桁架型桩腿上无需焊接齿条,大大降低了桩腿的制造成本和施工难度,从总体上提高了产品的经济性。
附图说明
[0012] 图1为本实用新型单一主弦管处插销液压缸、插销及导向装置结构图。
[0013] 图2为本实用新型三角形桁架型桩腿,升降液压缸收缩状态结构图。
[0014] 图3为本实用新型三角形桁架型桩腿,升降液压缸伸出状态结构图。
具体实施方式
[0015] 下面结合附图对本实用新型做进一步说明:
[0016] 本实施例所述的一种用于桁架型桩腿的插销式升降装置如图1所示,在自升式海上风电工程船主船体和带销孔桁架型桩腿连接部位设置插销式升降装置,它包括有上环梁
1、下环梁2、升降液压缸3、上环梁插销液压缸4、下环梁插销液压缸5、上环梁销6、下环梁销
7、导向装置8、桁架型桩腿9、主弦管10和销孔11,下环梁2与主船体焊接为一个整体,上环梁I由升降液压缸3驱动可相对于主船体做垂向运动,上环梁I和下环梁2根据桁架型桩腿9剖面形状确定结构形式,结合各载况工作载荷校核其结构强度并优化构件尺寸,升降液压缸3位于上环梁I和下环梁2之间,在对应每根主弦管10处并排布置两台升降液压缸3,其活塞杆末端与上环梁I铰接、缸体末端和下环梁2铰接,升降液压缸3的工作行程略大于主弦管10上相邻销孔11的垂向间距,上环梁插销液压缸4及上环梁销6位于上环梁I之中,在对应主弦管10上每个销孔11处对称布置两组上环梁插销液压缸4及上环梁销6,上环梁插销液压缸4驱动上环梁销6可实现相对于销孔11的插拔运动,下环梁插销液压缸5及下环梁销7位于下环梁2之中,在对应主弦管10上每个销孔11处对称布置两组下环梁插销液压缸5及下环梁销7,下环梁插销液压缸5驱动下环梁销7可实现相对于销孔11的插拔运动,销孔11的孔径略大于上环梁销6及下环梁销7的外径,在上环梁I与主弦管10的缝隙之间设置由耐磨材料制成的导向装置8,并与上环梁2固定,在下环梁3与主弦管10的缝隙之间设置由耐磨材料制成的导向装置8,并与下环梁2固定。
[0017] 所述升降装置在升船作业时的操作流程为:
[0018] I)升船作业的初始状态为:各桁架型桩腿9底端均已插入海床,主船体有吃水。此时,各升降液压缸均处于收缩状态,上环梁I和下环梁2的垂向间距相当于桁架型桩腿9相邻销孔11的间距,各上环梁插销液压缸4均处于收缩状态,各上环梁销6均位于销孔11之外,各下环梁插销液压缸5均处于伸出状态,各下环梁销7均位于销孔11中并承担垂向载荷;
[0019] 2)升降液压缸3的活塞杆伸出一个工作行程,抬升上环梁I ;
[0020] 3)上环梁插销液压缸4的活塞杆伸出,驱动上环梁销6插入桁架型桩腿9对位销孔11中,因销孔11的孔径略大于上环梁销6的外径,在此过程中上环梁销6和对位销孔11之间不发生接触,即没有摩擦;
[0021] 4)升降液压缸3的活塞杆略微收缩,驱动上环梁I略微下降,直到上环梁销6下边缘接触对位销孔11下边缘,此时上环梁销6和下环梁销7共同承担垂向载荷;
[0022] 5)升降液压缸3的活塞杆继续略微收缩,驱动主船体略微抬升,使下环梁销7与对位销孔11脱离接触即可,在此过程中垂向载荷的承担者已经由下环梁销7过渡为上环梁销6 ;
[0023] 6)下环梁插销液压缸5的活塞杆收缩,将下环梁销7拔出对位销孔11 ;
[0024] 7)升降液压缸3的活塞杆收缩,抬升主船体,直到升降液压缸3回收到初始状态;
[0025] 8)下环梁插销液压缸5的活塞杆伸出,驱动下环梁销7插入对位销孔11中,因销孔11的孔径略大于下环梁销7的外径,在此过程中下环梁销7和对位销孔11之间不发生接触,即没有摩擦;
[0026] 9)为升降液压缸3的有杆腔适当降压,主船体由重力驱动略微下降,并带动升降液压缸3活塞杆略微伸长,直到下环梁销7下边缘接触对位销孔11下边缘,此时上环梁销6和下环梁销7共同承担垂向载荷,在此过程中升降液压缸3的作用相当于液压刹车,为保持主船体下降的速度及稳定性提供适当阻力;
[0027] 10)升降液压缸3的活塞杆略微伸出,驱动上环梁I略微抬升,使上环梁销6与对位销孔11脱离接触即可,在此过程中垂向载荷的承担者已经由上环梁销6过渡为下环梁销
7 ;
[0028] 11)上环梁插销液压缸4的活塞杆收缩,将上环梁销6拔出对位销孔11,至此,各液压缸及插销均已回到步骤I)的初始状态,主船体相对于桁架型桩腿9向上爬升了一个截距;
[0029] 12)重复步骤2)至11)直到主船体完全脱离水面并达到预定高度,此时主船体无浮力,下环梁销7承担垂向载荷,并在自升式海上风电工程船施工过程中始终承担垂向载荷。
[0030] 所述升降装置在降船作业时的操作流程为:
[0031] I)降船作业的初始状态为:主船体完全脱离水面站立,此时,各升降液压缸均处于收缩状态,上环梁I和下环梁2的垂向间距相当于桁架型桩腿9相邻销孔11的间距,各上环梁插销液压缸4均处于收缩状态,各上环梁销6均位于销孔11之外,各下环梁插销液压缸5均处于伸出状态,各下环梁销7均位于销孔11中并承担垂向载荷;
[0032] 2)上环梁插销液压缸4的活塞杆伸出,驱动上环梁销6插入桁架型桩腿9对位销孔11中,因销孔11的孔径略大于上环梁销6的外径,在此过程中上环梁销6和对位销孔11之间不发生接触,即没有摩擦;
[0033] 3)升降液压缸3的活塞杆略微收缩,驱动上环梁I略微下降,直到上环梁销6下边缘接触对位销孔11下边缘,此时上环梁销6和下环梁销7共同承担垂向载荷;[0034] 4)升降液压缸3的活塞杆继续略微收缩,抬升主船体,使下环梁销7与对位销孔11脱离接触即可,在此过程中垂向载荷的承担者已经由下环梁销7过渡为上环梁销6 ;
[0035] 5)下环梁插销液压缸5的活塞杆收缩,将下环梁销7拔出对位销孔11 ;
[0036] 6)为升降液压缸3的有杆腔适当降压,主船体由重力驱动下降,直到升降液压缸3伸展到将近最大行程的状态,在此过程中升降液压缸3的作用相当于液压刹车,为保持主船体下降的速度及稳定性提供适当阻力;
[0037] 7)下环梁插销液压缸5的活塞杆伸出,驱动下环梁销7插入对位销孔11中,因销孔11的孔径略大于下环梁销7的外径,在此过程中下环梁销7和对位销孔11之间不接触,即没有摩擦;
[0038] 8)为升降液压缸3的有杆腔适当降压,主船体由重力驱动略微下降,并带动升降液压缸3活塞杆略微伸长,直到下环梁销7下边缘接触对位销孔11下边缘,此时上环梁销6和下环梁销7共同承担垂向载荷,在此过程中升降液压缸3的作用相当于液压刹车,为保持主船体下降的速度及稳定性提供适当阻力;
[0039] 9)升降液压缸3的活塞杆略微伸出,抬升上环梁1,使上环梁销6与对位销孔11脱离接触即可,在此过程中垂向载荷的承担者已经由上环梁销6过渡为下环梁销7 ;
[0040] 10)上环梁插销液压缸4的活塞杆收缩,将上环梁销6拔出对位销孔11 ;
[0041] 11)升降液压缸3的活塞杆收缩,直到升降液压缸3回收到初始状态至此,各液压缸及插销均已回到步骤I)的初始状态,主船体相对于桁架型桩腿9下降了一个截距;
[0042] 12)重复步骤2)至11)直到主船体达到设计吃水,在此过程中垂向载荷的承担者已经由下环梁销7过渡为主船体浮力。
[0043] 对于放桩、插桩、拔桩作业,其主要区别在于垂向载荷不再是主船体自重,而是桁架型桩腿自重或海床对桁架型桩腿底端的反作用力或两者兼有。放桩、拔桩过程中,上环梁销6或下环梁销7与对位销孔11系上边缘接触,为避免上环梁销6或下环梁销7在插拔时与销孔11产生摩擦,升降液压缸3通过小幅度伸长或收缩活塞杆以微调上环梁I位置的方向和顺序也不尽相同。鉴于其操作流程均可类比升船、降船作业操作流程以获得,本实施例中不再展开做详细叙述。
[0044] 以上所述之实例只为本实用新型之较佳实施例,并非以此限制本实用新型的实施范围,故凡依本实用新型之形状、原理所作的变化,均应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (1)

1.一种用于桁架型桩腿的插销式升降装置,它包括有上环梁(I)、下环梁(2)、升降液压缸(3)、上环梁插销液压缸(4)、下环梁插销液压缸(5)、上环梁销(6)、下环梁销(7)、导向装置(8)、桁架型桩腿(9)、主弦管(10)和销孔(11),其特征在于:下环梁(2)与主船体连接为整体,上环梁(I)可相对于主船体在垂直方向运动;升降液压缸(3)位于上环梁(I)和下环梁(2 )之间,其缸体末端和活塞杆末端分别与上环梁(I)和下环梁(2 )铰接;对应桁架型桩腿(9)每根主弦管(10)位置处并排布置两台升降液压缸(3),其工作行程略大于桁架型桩腿(9)的销孔(11)间距;上环梁插销液压缸(4)及下环梁插销液压缸(5)分别与上环梁(I)和下环梁(2)连接,其数量及位置与桁架型桩腿主弦管(10)上的销孔(11)相匹配;上环梁销(6)及下环梁销(7)由插销液压缸驱动,可实现相对于销孔(11)的插拔运动;在上环梁(I)或下环梁(2)与主弦管(10)缝隙之间设导向装置(8),该装置由耐磨材料制成,并与上环梁(I)或下环梁(2)固定。
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