CN220809718U - 一种人工操作的快速解脱系泊装置 - Google Patents

Abstract

一种人工操作的快速解脱系泊装置，有固定在地面的底座，底座上固定有斜角式挡板和框架式支架，斜角式挡板位于支架中心，支架支撑有螺栓止动器，螺栓止动器位于斜角式挡板上方。螺栓止动器包括有螺柱和螺母，螺母套在螺柱上，螺柱顶部插入焊接有锤击杆，卸扣的扣顶栓有链环，链环套在第一挡板上，螺柱底部抵住链环，卸扣另一端连接与系泊缆连接。本发明为人工操作，不依赖任何控制设备，不受高温环境影响，在火灾发生时，具有足够的稳定性，能够确保一次性释放缆绳成功。通过斜角式挡板、螺柱制动器和锤击杆三处省力结构形式，将系泊缆绳快速解脱的力逐步缩小至人工可以达到的水平。

Description

一种人工操作的快速解脱系泊装置

技术领域

本发明属于船舶建造及设计领域，具体涉及一种人工操作的快速解脱系泊装置。

背景技术

二十一世界以来，随着经济的发展及人们环保意识的提高，清洁能源越来越受到各国人们的青睐。天然气作为一种碳氢化合物，具有燃烧热值高、清洁无污染及应用广泛等优点，近年来发展势头异常迅猛。

海上LNG的开发主要是FLNG模式，即集海上天然气开采、液化、储存、外输于一体的浮式装备。

现今已经投产及正在制造的FLNG，LNG的外输方式均采用旁靠外输，即LNG运输船旁靠系泊在FLNG的一侧，二者的距离很近，FLNG将LNG输送至LNG运输船。

由于LNG为易燃易爆液体，其蒸发气为天然气，也是易燃易爆气体，FLNG和LNG运输船均有发生火灾和燃爆的风险。当FLNG和LNG运输船二者之一发生火灾时，为保证另一条船的安全，需要将LNG运输船快速拖离FLNG。但LNG运输船由系泊缆绳牢固的系泊在FLNG一侧，为了实现LNG运输船的快速拖离，需要一种能够使系泊缆绳快速解脱的装置。

目前普遍使用的是一种液压驱动的系泊缆绳快速解脱装置，该装置操作便捷，可以做到系泊缆绳一键解脱。但同时该装置的缺点也十分明显，因为该装置操作依赖液压动力装置，而液压油对温度较为敏感，同时液压管线、液压泵站以及相关控制电缆等均会在火焰、高温和爆炸下出现不同程度的损伤。天然气起火传播速度极快，一旦该装置出现故障，基本没有维修的时间，无法实现FLNG和LNG运输船的快速解脱，从而造成火灾的船间扩散，带来更严重的经济损失和人员伤亡。即使将液压驱动改为电动，也仍然无法满足在紧急火情、高温和爆炸情况下安全使用的要求。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种人工操作的快速解脱系泊装置，旨在达到在紧急情况下，人工操作的装置不会因火灾、高温或爆炸而对设备的稳定性带来影响的目的，其所采用的技术方案是：

一种人工操作的快速解脱系泊装置，有固定在地面的底座，所述底座上固定有斜角式挡板和框架式支架，所述斜角式挡板位于所述支架中心，所述支架支撑有螺栓止动器，所述螺栓止动器位于所述斜角式挡板上方。

所述斜角式挡板顶部带有凹槽，所述凹槽由两个挡板形成，两个所述挡板分别是第一挡板和第二挡板，所述第一挡板靠近海面设置，所述第二挡板远离海面设置，所述第一挡板高度高于所述第二挡板高度，所述第一挡板顶部呈弧形。

所述螺栓止动器包括有螺柱和螺母，所述螺母套在所述螺柱上，所述螺母两侧对称固定有肘板，所述肘板与所述支架顶部焊接，所述螺柱顶部插入有锤击杆，所述锤击杆与所述螺柱焊接固定。

卸扣的扣顶栓有链环，所述链环套在所述第一挡板上，所述螺柱底部抵住所述链环，所述卸扣另一端连接与系泊缆连接。

上述一种人工操作的快速解脱系泊装置，更近一步地，所述凹槽呈V型，所述第一挡板的斜面与水平面形成的倾角为60°，所述第一挡板的高度H不大于S、不小于2R。

其中，S为螺柱在螺母中的行程。

R为所述凹槽的半径。

上述一种人工操作的快速解脱系泊装置，更近一步地，所述螺柱长度满足螺柱最小行程：S≥2R×tan60°-R＝2.464R。

其中，其中，S为螺柱在螺母中的行程。

R为所述凹槽的半径。

上述一种人工操作的快速解脱系泊装置，更近一步地，所述锤击杆为钢制杆件，采用屈服强度为690MPa的高强钢，锤击杆直径为50mm，长度为1000mm。

上述一种人工操作的快速解脱系泊装置，更近一步地，所述斜角式挡板底部穿过所述支架，嵌入所述底座内。

上述一种人工操作的快速解脱系泊装置，更近一步地，所述支架内部净宽不小于400mm，内部净高不小于400mm。

上述一种人工操作的快速解脱系泊装置，更近一步地，所述底座固定在码头或者船舶甲板上。

上述一种人工操作的快速解脱系泊装置，更近一步地，所述锤击杆水平放置。

本发明一种人工操作的快速解脱系泊装置，其优点在于：

1.本发明为人工操作，不依赖任何控制设备，不受高温环境影响，在火灾发生时，具有足够的稳定性，能够确保一次性释放缆绳成功。

2.本发明通过斜角式挡板、螺柱制动器和锤击杆三处省力结构形式，将系泊缆绳快速解脱的力逐步缩小至人工可以达到的水平，设计合理、紧凑、巧妙。

3.本发明成本远低于现今普遍应用的液压或电动系泊缆绳快速解脱装置，具备良好的经济性。

附图说明

图1是本发明系泊装置示意图(中纵剖面)；

图2是本发明系泊装置示意图(中横剖面)；

图3是斜角式挡板示意图(侧视图及正视图)；

图4是螺柱制动器示意图(侧视图同正视图)；

图5是本发明系泊装置快速解脱过程示意图(侧视图)；

图6是以链环为研究对象的受力分析图(侧视图)；

图7是以螺柱和螺母的螺纹为研究对象的受力分析图(局部展开图)；

其中：1-底座、2-支架、3-斜角式挡板、4-螺柱制动器、4-1-螺柱、4-2-螺母、4-3-肘板、5-锤击杆、6-链环、7-卸扣，A-系泊缆绳、B-码头或甲板，L1-支架的内部净高、L2-支架的内部净宽、H-斜面顶端至底端的距离、R-斜角式挡板凹槽半径＝链环横截面半径、S-螺柱制动器中螺柱的行程、Fl-系泊缆绳拉力、Fz-螺柱制动器中螺柱的轴向力、Fc-斜角式挡板提供的支持力、Fu-摩擦力、Fq-驱动力、Fc1-螺母螺纹提供的支持力、Fr-人工锤击力、α为牙型半角。

具体实施方式

结合附图对本发明做进一步说明。

一种人工操作的快速解脱系泊装置，首先通过一种特殊的斜角式挡板和螺柱制动器组合的结构形式，将系泊缆绳的锁紧力转化为螺柱制动器的轴向力，螺柱制动器的轴向力为系泊缆绳拉力在螺柱方向上的分力。再通过螺纹结构将螺柱制动器轴向力降低为径向力，又通过把手处的杠杆原理，将径向力进一步降低，以达到人工能够操作的程度，从而使本发明装置更加安全可靠。

如图1、2所示，有固定在甲板的底座，底座上固定有斜角式挡板和框架式支架，斜角式挡板位于支架中心，支架支撑有螺栓止动器，螺栓止动器位于斜角式挡板上方。

斜角式挡板顶部带有凹槽，凹槽由两个挡板形成，两个挡板分别是第一挡板和第二挡板，第一挡板靠近海面设置，第二挡板远离海面设置，第一挡板高度高于第二挡板高度，第一挡板顶部呈弧形。

螺栓止动器包括有螺柱和螺母，螺母套在螺柱上，螺母两侧对称固定有肘板，肘板与支架顶部焊接，螺柱顶部插入有锤击杆，锤击杆与螺柱焊接固定。

卸扣的扣顶栓有链环，链环套在第一挡板上，螺柱底部抵住链环，卸扣另一端连接与系泊缆连接。

底座具有足够强度，支撑整个系泊装置，下端安装于码头或者船舶甲板上，上端与支架和斜角式挡板焊接。

支架为箱型框架结构，下端与底座焊接，内部安装斜角式挡板，上部安装螺柱制动器。箱型结构内部净宽不得小于400mm，内部净高不得小于400mm，即图2中L1≥400mm，L2≥400mm，如图2所示。以满足维护和检修的空间要求，同时确保链环不被卡死。箱型结构外部应具有足够加强，使箱型结构具有足够的强度。

斜角式挡板下端嵌入支架底部，并分别与支架底部和底座焊接，以增加焊接面积，提高强度。斜角式挡板顶部设有一个凹槽，放置链环使用，其凹槽的凹入半径R与链环横截面半径R相同。凹槽前端为一个斜面，斜面倾角为60°，斜面顶端至底端的距离H不大于S，同时不小于2R。斜面端部为圆弧，便于链环解脱。斜角式挡板如图3所示。

螺柱制动器包括螺柱、螺母和肘板三部分，如图4所示。螺柱制动器的螺柱底部抵住链环，起到链环制动作用；螺母嵌入支架顶端；肘板焊接在支架顶部，将螺柱制动器固定在支架上，如图1和图2所示。螺柱为8.8级，M100，承受轴向力不小于260t，满足绝大部分系泊缆绳系泊力的要求。螺母外侧焊接有四个肘板，肘板再与支架焊接。螺母与螺柱配套，同样为8.8级，螺纹长度满足螺柱行程需求。螺柱的行程应不小于按下式计算的结果：

螺柱行程S≥2R×tan60°-R＝2.464R。

锤击杆为钢制杆件，采用屈服强度为690MPa的高强钢，穿过螺柱制动器的螺柱顶端，并焊接固定。锤击杆剖面为直径50mm的圆，长度1000mm，端部可以承受1吨力的击打，远远超过人力持锤击打力的范畴，因此人力持锤击打锤击杆的端部，不会造成锤击杆的损坏。

链环的安全作业载荷与螺柱制动器相匹配，不小于260t。链环一端被斜角式挡板和螺柱制动器夹住，另一端与卸扣连接。

卸扣的安全作业载荷与螺柱制动器相匹配，不小于260t。卸扣一端与链环连接，另一端与系泊缆绳连接。

当本发明系泊装置正常系泊作业时，打开卸扣，将系泊缆绳放入卸扣内，再关闭卸扣，实现系缆作业。

当本发明需要快速解脱时，人员用锤子敲击锤击杆的端部，使螺柱制动器的螺柱向上运动，系泊缆绳拉动卸扣，进而拉动链环，链环沿斜角式挡板的斜坡滑出本发明系泊装置，实现系泊缆绳的快速解脱。快速解脱工况，卸扣和链环连同系泊缆绳一同解脱。快速解脱过程如图5所示。

本发明为了使人员用锤子敲击锤击杆就能打开螺柱制动器，设置了三级降低系泊力的结构形式，分别为斜角式挡板、螺柱制动器和锤击杆。计算校核如下：(系泊力按照目前国际主流17万立方米LNG船的系泊缆绳最小破断力130吨为准，即系泊缆绳拉力Fl＝130t。)

斜角式挡板将系泊力分解为螺柱制动器的轴向力，如图6所示。因为斜角式挡板斜面倾角为60°，所以Fz＝Fl×tan30°＝130×0.58＝75.4t。

由上可知，螺柱制动器中螺柱的轴向力Fz为75.4t。以螺柱为研究对象，将螺纹局部拉直，如图7所示。如图可知，Fq+Fz×sinα＝Fu，高强钢摩擦系数取0.142，α＝8°，Fu＝0.15Fz×cosα，由此得到Fq＝0.1t。

锤击杆处受力即为杠杆，螺柱轴线为支点，锤击杆端部距离支点500mm，螺柱受力处距离支点为50mm，可知人工锤击力约为Fr＝0.1Fq＝10kg，即可使螺柱向上运动。人工锤击很容易达到10kg，因此本发明系泊装置可人工操作系泊缆绳的快速解脱。

Claims (8)

1.一种人工操作的快速解脱系泊装置，其特征在于，有固定在地面的底座，所述底座上固定有斜角式挡板和框架式支架，所述斜角式挡板位于所述支架中心，所述支架支撑有螺栓止动器，所述螺栓止动器位于所述斜角式挡板上方；

所述斜角式挡板顶部带有凹槽，所述凹槽由两个挡板形成，两个所述挡板分别是第一挡板和第二挡板，所述第一挡板靠近海面设置，所述第二挡板远离海面设置，所述第一挡板高度高于所述第二挡板高度，所述第一挡板顶部呈弧形；

所述螺栓止动器包括有螺柱和螺母，所述螺母套在所述螺柱上，所述螺母两侧对称固定有肘板，所述肘板与所述支架顶部焊接，所述螺柱顶部插入有锤击杆，所述锤击杆与所述螺柱焊接固定；

卸扣的扣顶栓有链环，所述链环套在所述第一挡板上，所述螺柱底部抵住所述链环，所述卸扣另一端连接与系泊缆连接。

2.根据权利要求1所述的一种人工操作的快速解脱系泊装置，其特征在于，所述凹槽呈V型，所述第一挡板的斜面与水平面形成的倾角为60°，所述第一挡板的高度H不大于S、不小于2R；

其中，S为螺柱在螺母中的行程；

R为所述凹槽的半径。

3.根据权利要求1或2所述的一种人工操作的快速解脱系泊装置，其特征在于，所述螺柱长度满足螺柱最小行程：S≥2R×tan60°-R＝2.464R；

其中，其中，S为螺柱在螺母中的行程；

R为所述凹槽的半径。

4.根据权利要求1所述的一种人工操作的快速解脱系泊装置，其特征在于，所述锤击杆为钢制杆件，采用屈服强度为690MPa的高强钢，锤击杆直径为50mm，长度为1000mm。

5.根据权利要求1所述的一种人工操作的快速解脱系泊装置，其特征在于，所述斜角式挡板底部穿过所述支架，嵌入所述底座内。

6.根据权利要求1所述的一种人工操作的快速解脱系泊装置，其特征在于，所述支架内部净宽不小于400mm，内部净高不小于400mm。

7.根据权利要求1所述的一种人工操作的快速解脱系泊装置，其特征在于，所述底座固定在码头或者船舶甲板上。

8.根据权利要求1所述的一种人工操作的快速解脱系泊装置，其特征在于，所述锤击杆水平放置。