JPS6034645B2 - ラック・ピニオン式昇降装置のイコライジング装置 - Google Patents

ラック・ピニオン式昇降装置のイコライジング装置

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JPS6034645B2
JPS6034645B2 JP3209980A JP3209980A JPS6034645B2 JP S6034645 B2 JPS6034645 B2 JP S6034645B2 JP 3209980 A JP3209980 A JP 3209980A JP 3209980 A JP3209980 A JP 3209980A JP S6034645 B2 JPS6034645 B2 JP S6034645B2
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JP
Japan
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pinion
lifting device
hull
hydraulic
connecting metal
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JP3209980A
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賢一 小野田
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Kawasaki Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Kawasaki Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6034645B2 publication Critical patent/JPS6034645B2/ja
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02BHYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B17/00Artificial islands mounted on piles or like supports, e.g. platforms on raisable legs or offshore constructions; Construction methods therefor
    • E02B17/04Equipment specially adapted for raising, lowering, or immobilising the working platform relative to the supporting construction
    • E02B17/08Equipment specially adapted for raising, lowering, or immobilising the working platform relative to the supporting construction for raising or lowering
    • E02B17/0818Equipment specially adapted for raising, lowering, or immobilising the working platform relative to the supporting construction for raising or lowering with racks actuated by pinions

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は昇降式海上作業台のラック・ピニオン式昇降装
置のィコラィジング装置に係るものである。
従来この種作業台は第1図に示す如く、海底1から水面
上に直立した支持脚2に沿って、昇降菱置3を作動して
船体4を海面上適当な高さに移動保持せしめ、所要の海
上作業を行なうように構成されている。
この種作業台に装備されるラック・ピニオン式昇降装置
は作業台の支持脚に設けられたラック列と噛合ったピニ
オンを減速装置を介して、電動機で減速、回転させるこ
により、支持脚2と船体4を相対的に昇降させる装置で
ある。海上作業台の稼動水深が70〜100肌にもなる
と、作業台も大型のものとなり、支持脚2の全長Lも9
0〜120のに達し、その横断面形状も大きくなる。こ
の大きな横断面形状を有する支持脚2は波浪、潮流によ
る外力を減ずるため、一般的に支柱2′を水平材2″で
結合したトラス構造に作られ、大型のものになると、支
柱2′の間隔が9〜10肌にも達する。この種大型のト
ラス構造の支持脚2に対して、昇降装置3は支柱2′に
設けられたラック6に噛合うように各支柱2′ごとに独
立して設けられる。この昇降装置3は、通常複数個のピ
ニオン駆動装置からなり、第4図、第5図においては一
体構造のピニオンフレーム7に上下方向に一定間隔毎に
2組の主ピニオン軸8が一対の逆向きラック6に対して
、相対向して設けられている。
各組の主ピニオン軸8には前記ラック6と噛合う主ピニ
オン9が1組一体に装着され、またこの主ピニオン軸8
には大歯車10が一体に装着されている。大歯車1川こ
は前記ピニオンフレーム7に支承された平歯車減速機1
1の中間ピニオン(図示せず)が噛合ってり、この平歯
車減速機11には独立減速機12のピニオン(図示せず
)が噛合い、更にこの独立減速機にはスプリングセット
式のブレーキ付電動機13が連結されている。以上のよ
うな構造であるので、電動機13を駆動すると、その回
転力は独立減速機12、平歯車減速機11を通じて、回
転速度は減速され、回転力は増大されて、主ピニオン9
に伝わり、船体4と支持脚2を相対的に昇降させる。作
業時あるいは曳航時、すなわち電動機停止時には、電動
機に取付けられたスプリングセット式のディスクブレー
キによりピニオンにかかる荷重を支持する。従来この種
昇降装置3の船体4への取付方法としては、ピニオンフ
レーム7を船体4に直接溶接し接合するか、第5図に示
すように、ピニオンフレーム7に取付けられたフレーム
ガイド14でラック6をはさみ込み、ピニオンフレーム
7がラック6からはずれないようにするとともに、ピニ
オンフレーム7の上下にゴムクッション15a,15b
を船体4とジャッキングフレーム5との間に介装して、
ラック6からの荷重が支持脚2の重量一を支えるときに
は主ピニオン9、ピニオンフレーム7、下部ゴムクッシ
ョン15bを通じて船体4に、船体4の重量を支えると
きには主ピニオン9、ピニオンフレーム7、上部ゴムク
ッション15a、ジャッキングフレーム5を通じて船体
4に伝わるように据え付けるのが一般的である。ゴムク
ッション15a,15bは昇降停止時、支持脚2の周り
に設けられた複数の独立昇降装置3に加わる荷重を均等
化させるとともに、昇降停止時、ピニオンに加わる衝撃
を緩和することの効果を期待して設けられている。しか
しながら、最近のように作業台の作業条件が厳しくなる
と、第6図に示すように波浪、潮流、風勢等による外力
Pによって、支持脚2に作用する垂直変動荷重R,,R
2も当然増大する。
また支持脚2は、ジャッキングフレーム5の上部に設け
られた上部レグガィド16、船体4の下部に設けられた
下部レグガィド17にガイドされて、船体4と相対的に
昇降できるようになっているが、前記外力Pによって、
支持脚2には海底地盤からの横反力F、上下レグガィド
16,17よりレグガィド反力f,,らが作用する。そ
の結果、支持脚2には曲げモーメントが働くので、支持
脚2は変形し、第7図に示すように、外力Pが作用しな
いとき(実線で示す)と、作用するとき(破線で示す)
とでは、昇降装置3の取付位置において6の上下変位を
生ずる。作業条件が厳しくなると、この上下変位6も当
然大きくなる。昇降停止後、第7図の実線で示す支持脚
形状であったものが、外力Pの作用によって支持脚2に
作用する垂直変動荷重の増大とともに、第7図の破線で
示す支持脚形状に変化し、昇降装置3の取付位置におい
て上下動変位差8が増大すると、前記ゴムクッション1
5aのたわみを利用しても、支持脚2の周り‘こ設けら
れた複数の独立昇降装置3に加わる荷重を均等化させる
ことが困難となってくる。このため昇降装置3のピニオ
ン数を昇降荷重によって決定するピニオン数よりも、昇
降停止後、作業状態下で作用すると考えられる外力Pの
垂直変動荷重R,,R2の支持脚2の周りに設けられた
複数の独立昇降装置3間へのバラッキ具合を考慮して増
大させねばならない等の欠点があた。また前述のピニオ
ン数を増大させる代わりに、ピニオンにかる変動荷重を
ピニオンに均等に支持させるようにした海洋構造物昇降
装置が特関昭54一41503号公報に提案されている
前記昇降装置は、ピニオン駆動装置を支持する枠体とプ
ラットフオームとの間に周径でかつロッド側を揃えた複
数個の油圧シリンダを介装し、上記油圧シリンダのロッ
ド側及びヘッド側をそれぞれ同一油圧源に蓮らなる油圧
回路で並列に接続したものである。しかしながら、前記
昇降装置は枠体とプラットフオームをアィプレート接続
しているために、枠体とプラットフオームの間に大きな
スペースを必要とし、またロッド側を枠体側に接続して
も、プラツトフオーム側に接続してもピニオン間の荷重
の均等化が必要となるプラットフオームを海面上に保持
している状態では、常に有効面積の小さいロッド側で荷
重を支えることになるためシリンダボアー径が大きくな
る。また前記昇降装置では、油圧シリンダーのロッド側
及びヘッド側をそれぞれ同一の油圧源に蓬らなる油圧回
路で並列に接続しているが、これはピニオン駆動装置全
てが、1つの枠体に支持されている場合にのみ成り立つ
回路であり、第3図に示すように1つの支持脚2に複数
個の独立の昇降装置3が配置されている場合に、前記油
圧回路を適用すると、昇降時、昇降装瞳間にわずかでも
負荷のアンバランスが生じた場合には、昇降装置3を全
て油圧シリンダーの中間位置に保持することが困難とな
る等の欠点がある。本発明は上記諸欠点に鑑みてなされ
たので、支持荷重の小さな支持脚を支持している時には
ゴムクッションで各支持脚周りの各独立昇降装置間の荷
重を均等化させ、支持荷重と変動荷重が大きく、かつ各
独立昇降装置間に不均等荷重が生じようとする作業時に
は油圧シリンダのヘッド側を利用して荷重を均等化させ
、各支持脚周りの昇降装置が複数の独立昇降装置で構成
されていても各独立昇降装置間の荷重を均等化させるこ
とができるようなラック・ピニオン式昇降装置のィコラ
ィジング装置を提供することを目的とする。
以下、本発明を前記第1図及び第2図の昇降式海上作業
台のラック・ピニオン式昇降菱層に適用した場合の実施
例について図面に基いて説明する。
第8図は本発明のィコラィジング装置を装備した昇降装
置の正面図、第9図は第8図のD一D矢視図、第10図
は第9図のE−B矢視図である。
第8図において、3は第4図、第5図で説明したのと同
じ複数個のピニオン駆動装置を内蔵する昇降装置、7は
複数個のピニオン駆動装置を支持するピニオンフレーム
、18は前記ピニオンフレ−ムの下部に取付けられた上
部接続金物、19は前記上部接続金物の底板、20‘ま
前記底板19を上部接続金物18に結合するためのピン
、21は前記底板19に内蔵し、かつ底板19が前記ピ
ン20周りに回転しないように前底板19の外端を拘束
し、更に前記底板19の上下動が可能なるように、船体
4に取付けられた下部接続金物、22は前記下部接続金
物の天板、23は前記上部接続金物の底板19と前記下
部接続金物の天板22との間に介装された油圧シリンダ
ー、24は前記油圧シリンダーのピストン25の先端に
取付けられた球面座、26は前記油圧シリンダー23を
前記底板19に据え付けるに際し、油圧シリンダー23
を位置決めするために前記底板19の上面に設けられた
位置決め用はめ込み穴、27は前記油圧シリンダー23
の回転を防止するために設けられた回り止めピン、28
は前記上部接続金物の底板19と船体4の間に介装され
たゴムクツションである。第11図は本発明のイコラィ
ジング装置を、第3図に示したものと同様のトラス構造
の支持脚2の周りに配置された昇降装置3に適用した場
合における昇降装置と油圧シリンダ23の配置を示すも
のである。第12図は油圧シリンダー23に油圧流を供
給または排出するための油圧制御回路を示すもので、電
動機29、主油圧ポンプ30、補助油圧ポンプ31、圧
力制御弁32,33、方向切換弁34,35,36,3
7ab,37比、チェック弁38,3,9、パイロット
チェック弁40a,4b,40c、ストップ弁41,4
2,43,44、流量制御弁45、蓄圧器46、圧力計
47,48,49,50、これらを各々連結する送油管
51,52,53a,53b,53c,54a,54b
,54c,55、ゴムホース56a,56b,56c、
及びオイルタンク57から構成されている。
なお独立昇降装置3a〜cに各々対応する油圧シリンダ
ー23a〜cのヘッド側hのみに送油管は接続され、こ
のヘッド側h‘こ通ずる回路は全て並列に接続されると
ともに、この並列回路を各々独立昇降装置23a〜cご
とに独立並列回路54a〜cとするため、昇降装置3a
,3b間の並列回路54a,54bに方向制御弁37a
bが、昇降装置3b,3c間の並列回路54b,54c
間に方向制御弁37bcが設けられている。また各々の
独立並列回路54a〜cに対応して送油管53a〜cに
パイロットチェック弁40a〜cが設けられている。次
に上記構成の場合の作用について説明する。
まず油圧制御回路について説明する。電動機29を起動
すると主油圧ポンプ30、補助油圧ポンプ31が作動し
、主油圧ポンプの圧油は送油管51に流れるが、この時
電磁方向制御弁35が無励磁のときは、圧油は圧力制御
弁32を通ってオイルタンク57に戻り、励磁している
ときには、圧油は圧力制御弁32の設定値ま圧力が高く
なる。補助油圧ポンプの圧油は電磁方向制御弁36が無
励磁のときは、圧油は圧力制御弁33の設定値まで高く
なり、蓄圧器46に蓄えられる。電磁方向制御弁34の
d側を励磁すると、圧油は送油管51,52,53a〜
c、パイロットチェック弁40a〜c、送油管54a〜
c、ゴムホース56a〜cを経て、油圧シリンダ23a
〜cのヘッド側hに流入して、ピストン25を押し上げ
る。逆に油圧シリンダー23a〜cのヘッド側h‘こ圧
力がたっている状態、すなわち船体4の重量を昇降装置
3が支えている状態において、電磁方向制御弁34のe
側及び電磁方向制御弁36を励磁すると、パイロットチ
ェック弁40a〜cは関となり、ヘッド側hの圧油はゴ
ムホース56a〜c、送油管54a〜c、パイロットチ
ェック弁40a〜c、送油管52,55、流量制御弁4
5を経てタンクへ戻り、油圧シリンダー23a〜cのピ
ストン25は船体4の重量によって押し下げられる。流
量制御弁45は船体4の重量によってピストン25が押
し下げられる速度を調節するために設けられている。パ
イロットチェック弁40a〜cは、油圧シリンダー23
a〜cのヘッド側hに圧力がたっている状態において、
方向制御弁36が無励磁のとき、ヘッド側hの圧油が方
向制御弁34からの油の洩れを防止するために設けられ
ている。電磁方向制御弁37ab,37比は昇降装置3
a〜cのピニオン駆動装置の電動機13と連動して作動
し、電動機13が作動しているとき、電磁方向制御弁3
7ab,37bcは励磁され、ヘッド側hの並列回路は
独立昇降装置3a〜cごとに独立並列回路となる。電動
機13が停止しているとき、電磁方向制御弁37ab,
37bcは無励磁となり、独立昇降装置3a〜cの油圧
シリンダーのヘッド側hは全て並列回路で結ばれること
になる。次にィコラィジング装置の使用方法について説
明する。船体4が海面に浮上している状態においては支
持脚2の重量は、昇降装置3、上部接続金物18、ゴム
クッション28を通じて船体4に伝わる。この状態で油
圧ポンプ30を作動させ油圧シリンダ−23のピストン
25が下部接続金物の天板22に当たり、ヘッド側hの
圧力が5〜10kg/の上昇するまでピストンを押上げ
る。これで、各独立昇降装置3a〜cの各油圧シリンダ
ー23a〜cのピストンレベルをそろえることができる
。支持脚2が海底1に到達し船体4を持ち上げ始めると
、ラック6からの荷重は、昇降装置3、上部接続金物1
8、油圧シリンダー23、下部接続金物21を通じて船
体4に伝わる。第13図aは昇降装置3が支持脚2から
船体4の重量を支え始めた状態を示す。
前述のごとく油氏シリンダーのピストンレベルを前もっ
てそろえておいたこと及び方向制御弁37ac,37b
が昇降装置3a〜cのピニオン駆動装置の電動機13と
運動して作動し、電動機13が作動しているときは油圧
シリンダー23a〜cの並列回路が各独立昇降装置3a
〜cごとに独立並列回路になることから、各独立昇降装
置間に負荷バランスの違いが生じてもピストンのレベル
が違ってくるこはない。昇降装置3が支持胸2から船体
4の重量を支え始めると、油圧シリンダー23a〜cに
は船体4とゴムクッション28のたわみ反力が加わって
くるので、圧力計50が所定圧まで上昇すると昇降装置
3の作動を停止し、油圧シリンダー23a〜cのヘッド
側hの圧油を抜き、上部接続金物の底板19とゴムクッ
ション28との間に所要スキマ6,、を設けるとともに
、ピストンレベルを油圧シリンダーの中間位置にそろえ
る。この時、ピニオン駆動装置の電動機13は停止して
いるので油圧シリンダー23a〜cのヘッド側h‘ま全
て並列回路で結ばれるが、支持脚2を基準として船体4
が全体的に下降するので、油圧シリンダー23a〜cの
ピストンレベルが違ってくるこはない。第13図bは船
体4を海面上所定高さまで持ち上げた状態で作業中であ
るときのイコライジング装置の状態を示す。
この状態で、波浪、潮流、風勢等外力Pにより垂直変動
荷重R,,R2が生じ、かつ支持脚2の垂直変位差6が
生じ各独立昇降装置3a〜c間のレベルが違ってきても
、油圧シリンダー23a〜cのヘッド側hは全て並列回
路で結ばれているので各独立昇降装置3a〜cに均等に
荷重をかけることができる。本発明に係るラック・ピニ
オン式昇降装置のィコラィジング装置は前記のように構
成されているので次の効果がある。
上記した昇降式海上作業台における昇降荷重には支持脚
昇降荷重と船体昇降荷重とがあるが、前者にくらべて後
者の方が数倍〜1ぴ音大きいのが普通である。
また作業時には上記船体荷重に加えて作業時に伴なう荷
重及び波浪、潮流、風勢等の外力による大きな垂直変動
荷重が各独立昇降装置にかかってくると同時に、支持脚
の垂直変位差により各独立昇降装置に不均等荷重がかか
ろうとする。本発のィコラィジング装置によれば、以上
説明したように、支持荷重の4・ごな支持脚を支持して
いる時にはゴムクッショで各支持脚周りの各独立昇降装
置間の荷重を均等化させることができる。
支持荷重と変動荷重が大きく、かつ各独立昇降装置間に
不均等荷重が生じようとする作業時、すなわち船体を支
持している時は、油圧シリンダーのヘッド側を利用して
荷重を均等化させることができる上、各支持脚周りの昇
降装置が複数の独立昇降装置で構成されていても、各独
立昇降装置間の荷重を均等化させることができる。即ち
、昇降装置3の下部に取付けられた上部接続金物の底板
19と船体4に取付けられた下部接続金物の夫板22の
間にピストンとチューブから構成されている油圧シリン
ダー23を介装しているので、支持脚2が海底1に接地
し昇降装置3が支持荷重の大きな船体4を支持している
状態では、船体4の重量は油圧シリンダー23のヘッド
側hの圧力によって支持されることになり、油圧シリン
ダーを昇降装置3と船体4にアィプレート接続する方法
に較べて、油圧シリンダーのボア−径を小さくすること
ができるとともに、昇降装置3と船体4の取付間隔を小
さくすることができ、かつ支持脚長さもその分短かくす
ることがでかきる。
また支持脚2周りの各独立昇降装置3a〜cの油圧シリ
ンダー23a〜cのヘッド側hに通ずる回路は全て並列
に接続されると同時に、各独立昇降装置間の並列回路に
方向制御弁37ab,37bcが設けられ、この方向制
御弁37ab,37比が昇降装置3のピニオン駆動装置
の電動機13と連動して、電動機が作動している時は並
列回路は各独立昇降装置ごとの並列回路となり、かつ電
動機が停止している時は全ての油圧シリンダーのヘッド
側hが並列回路で接続されるので、各油圧シリンダーの
ピストンレべをそろえることができ、各支持脚周りの昇
降装置が複数の独立昇降装置で構成されていても各独立
昇降装置間の荷重を均等化させることができる。また圧
力計50を設ける場合には、作業時に各支持脚に作用す
る船体荷重は圧力計5川こより、正確にその荷重の大き
さを検出することができる。また本ィコラィジング装置
を装備しない昇降装置と較べれば、ィコラィジング装置
を装備しない昇降装置はピニオン数が外力Pの垂直変動
荷重R,,R2及びその各支持脚周りの各昇降装置への
不均等荷重で決定され、かつ単に昇降荷重で決定される
ピニオン数よりも多くのピニオン数を必要とするのに対
し、本ィコラィジング装置を装備すれば、ピニオン数は
昇降荷重のみによって決定できることになり、コストの
高いピニオン駆動装置を減ずるこができるばかりでなく
、確実な昇降荷重によって、計画、設計を行なうので装
置が信頼性の高いものとなる。
また本イコラィジング装置を取付けるこにより、船体昇
降時の荷重は昇降装置、本ィコラィジング装置を通して
船体に伝わることになるので、場合によっては、上部レ
グガィド16を船体上部に設けることにより、ジャッキ
ングフレーム5を省略できる等、本発明は多くの利点を
有している。
【図面の簡単な説明】
第1図は昇降式海上作業台が作業中の側面図、第2図は
昇降式海上作業台の平面図、第3図は支持脚周りに配置
された従来の昇降装置の平面図、第4図は支持脚に取付
けられた従来の昇降装置の拡大平面図で左図は第5図の
A−A矢視図、右図は第5図のB−B矢視図、第5図は
従来の昇降装置の正面図で第4図のC−C矢視図、第6
図は昇降式海上作業台が作業時に外力を受ける場合の説
明図、第7図は支持胸が変形することを説明する側面図
、第8図は本発明のィコラィジング装置を装備した昇降
装置の正面図、第9図は第8図のD−D矢視図、第10
図は第9図のE−E矢視図、第11図は本発明のィコラ
ィジング装置を装備した支持脚の平面図、第12図は本
発明のィコラィジング装置の油圧制御回路図、第13図
は本発明のィコライジング装置の使用説明図である。 L・・・・・・支持脚の全長、P・…・・外力、F・・
・・・・横反力、R,,R2・・・・・・垂直変動荷重
、f,,f2・・・・・・レグガィド反刀、6・・・・
・・支持脚の垂直変位差、6.・・・・・・スキマ、1
・・・・・・海底面、2・・・・・・支持脚、2′・・
・・・・支柱、2″・・・・・・水平材、3,3a,3
b,3c…・・・昇降装置、4・・・・・・船体、5・
・・・・・ジャッキングフレーム、6……ラック、7…
…ピニオンフレーム、8・・・・・・主ピニオン軸、9
…・・・主ピニオン、10・・・・・・大歯車、11・
・・・・・平歯車減速機、12・・・・・・独立減速機
、13・・・…電動機、14・・・・・・フレームガイ
ド、15a,15b……ゴムクツシヨン、16・・・…
上部レグガィド、17・・・・・・下部レグガイド、1
8・・・・・・上部接続金物、19・・・…底板、20
…・・・ピン、21・・・・・・下部酸続金物、22…
…夫板、23,23a,23b,23c・・・・・・油
圧シリンダー、24・・・・・・球面座、25・・・・
・・ピストン、26・・・…はめこみ穴、27……回り
止めピン、28・・・・・・ゴムクッション、29・・
・・・・電動機、30・・・・・・主油圧ポンプ、31
・・・…補助油圧ポンプ、32,33・・・…圧力制御
弁、34,35,36,37ab,37b……方向制御
弁、38,39・・…・チェック弁、40a,40b,
40c……パイロットチェック弁、41,42,43,
44……ストップ弁、45・・・・・・流量制御弁、4
6・・・・・・蓄圧器、47,48,49,50……圧
力計、51,52,53a,53b,53c,54a,
54b,54c,55・・…・送油管、56a,56b
,56c……ゴムホース、57……オイルタンク。矛’
図才2図矛3図 矛4図 労よ図 矛6図 矛7図 矛8図 牙0図 矛′1図 オ′2図 オ′3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 船体を貫通する支持脚に長手方向に配設された複数
    のラツクと、上記ラツクに噛み合う複数のピニオン駆動
    装置を各ピニオンフレームに内蔵してなる複数の昇降装
    置とを備えた昇降式海上作業台のラツク・ピニオン式昇
    降装置において、上記各昇降装置のピニオンフレーム下
    部に油圧シリンダを据付けるための底板を有する上部接
    続金物を固着するとともに、船体上部には天板を有する
    下部接続金物を固着して上記上部接続金物の底板を下部
    接続金物の天板の直下で上下動可能に組合わせ、上記各
    上部接続金物の底板と上記各下部接続金物の天板との間
    に油圧シリンダを介装し、上記各上部接続金物の底板と
    船体との間にゴムクツシヨンを介装し、上記支持脚周り
    に配設された上記複数の油圧シリンダの全てのヘツド側
    を同一油圧源に連なる油圧回路で並続に接続するととも
    に、各昇降装置の油圧シリンダに対応する並列回路間に
    ピニオン駆動装置の電動機の作動と連動して作動する方
    向制御弁を設けたことを特徴とするラツク・ピニオン式
    昇降装置のイコライジング装置のイコライジング装置。
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