设有集装箱船专用吊机的集装箱船

摘要

本发明涉及一种集装箱船用吊机及装有该吊机的船。吊机包括行走基座和桥式起重机；起重机包括横梁、行车和起吊装置，吊机还设有快速智能对准单元以解决高效起吊问题；起重机通过立脚与行走基座上的立柱配合，在行走基座与起重机横梁间设有串联液压系统供横梁快速大幅度升降，以解决通航限高、集装箱船装货量及潮汐的升降等因素与吊机所占空间之间的矛盾；所述横梁上还设有悬臂和悬臂牵引装置可控制悬臂的下垂和悬展，工作时悬臂悬展与横梁对接供行车行走，航行时放下；本发明在行走基座上设有代替机械运动的水流配重系统，以满足高加速度作业对吊机的稳定要求；装有本吊机的集装箱船，能在普通码头作业，大幅提高集装箱船的适用范围和工作效率。

说明书

技术领域

本发明涉及集装箱运输船，具体涉及一种设有集装箱专用吊机的集装箱船。

背景技术

随着全球化的日益深化，全球各地区、国家之间的发展很不平衡，贸易快速上升，货物运输往来数量剧增, 集装箱海运作为更为经济、安全的大规模运输方式也得到了大力发展。现有的集装箱船在装卸集装箱的过程中均是通过装备在码头上的集装箱吊机进行吊装，在没有集装箱专用吊机的码头很难装卸集装箱，但集装箱运输的高效与便捷又使人难以拒绝，然而，目前所有的集装箱船上并没有设置集装箱吊机，究其原因，主要有以下三大问题难以解决：第一，由于通航标准对船舶的限高要求，使得集装箱船的装货高度与吊机所占高度空间的矛盾难以调和，即如果按常规技术将集装箱吊机搬上集装箱船，则吊机的最高点不能高于相应船级别的最高尺寸标准，否则会与桥梁发生碰撞，而集装箱吊机与其能吊装的最高一层集装箱的顶部距离较大，一般相当于两层集装箱高度，因而如若简单地将集装箱吊机搬上集装箱船，则该船的运货能力将减少两层集装箱，这样的运力减少幅度将是无法接受；第二，如果在集装箱船上装备集装箱吊机，若要将集装箱从船舱吊上码头或从码头吊入船舱，集装箱吊机必须有伸向船舶两侧（即码头）的吊臂，并且吊臂的伸出长度必须大于集装箱宽度加上船与码头间的安全操作距离，一般不小于5米，然而船上的构筑物侧向外伸如5米及以上，对航行安全将会是一极大的隐患，是不允许的；第三，集装箱吊机的吊头对准集装箱吊孔的对准速度是影响吊装效率的重要因素，因而要提高吊装效率就需要有新手段；第四，由于潮汐的作用，使得船舷相对于码头地面（工作面）的高度会随着潮位的变化而变化，因而对集装箱船上的集装箱吊机的工作高度也提出了相应的要求，如果在低潮位的时候吊机起吊高度不够，则装卸集装箱操作将无法实现；第五，由于采用伺服电机控制吊机系统，可以高加速度地快速起吊，但高加速度将产生超重力的力矩，因而需要通过在悬臂工作面的对侧进行配重，以保持吊机的稳定和安全。

发明内容

本发明的目的在于为了克服现有技术的不足而提供一种由集装箱船自带并可适用于在普通码头装卸集装箱的设有集装箱专用吊机的集装箱船。

为了实现上述目的，本发明公开了一种设有集装箱专用吊机的集装箱船，包括集装箱船本体，其特征在于：所述集装箱船本体上还设有集装箱船专用吊机；所述集装箱船专用吊机包括行走基座和桥式起重机；所述行走基座两侧设置有垂直立柱，所述桥式起重机包括横梁、行车和起吊装置，所述行车设置在横梁上并可沿所述横梁上的轨道往复行走；所述横梁两端设有与所述行走基座的立柱相配的立脚，所述桥式起重机通过立脚与立柱的配合可升降地设置在所述行走基座上，所述起吊装置挂置在行车上，起吊装置还设有自动对准系统，所述自动对准系统包括机器视觉单元和智能对准控制单元，所述机器视觉单元采集所述起吊装置的运动规律信息并反馈至所述智能对准控制单元，所述智能对准控制单元实时控制所述起吊装置，对集装箱进行准确定位及吊装；所述横梁两端立脚外侧均设有与横梁分体设置的悬臂，所述悬臂一端与所述横梁的端部铰接，所述专用吊机还设有悬臂牵引装置控制所述悬臂的下垂和悬展，所述悬臂在悬展状态下与横梁呈对接供所述行车行走；所述集装箱船专用吊机还设有行走控制单元、升降控制和托举系统及锁止机构，所述集装箱船本体上货舱舱口的两侧设有吊机移动轨道，所述集装箱船专用吊机通过所述行走基座与吊机移动轨道配合设置在所述集装箱船本体上，所述行走控制单元控制所述集装箱船专用吊机沿吊机移动轨道行走，所述升降控制和托举系统及锁止机构控制所述桥式起重机的升降及锁止。

作为本发明的进一步设置，所述集装箱船专用吊机还设有吊机平衡配重调节装置，所述吊机平衡配重调节装置包括分别设置在所述行走基座两侧的第一储水箱和第二储水箱、水泵系统及其水泵控制装置，所述水泵控制装置根据装卸方向控制水泵系统运作调节第一储水箱和第二储水箱中蓄水量。

作为本发明的进一步设置，所述行走基座为框架式结构，两端各设有两个垂直立柱；所述横梁两端同样各设有两个与所述行走基座的立柱分别相配的立脚，所述立脚或垂直立柱上沿纵向设置有多个滚轮，使所述立脚和垂直立柱之间构成滚动配合；所述锁止机构设置在立柱与立脚之间，用于将所述横梁锁定在预定的位置。

作为本发明的进一步设置，所述悬臂为梯形体的框架结构，所述悬臂的下边与所述横梁的端部铰接，所述悬臂下边另一端角沿斜边方向延伸出一段延长段，所述悬臂牵引装置包括牵引绳，牵引绳的牵引端与延长段端部连接，所述悬臂牵引装置采用逆向自锁式减速机构传动。

作为本发明的进一步设置，所述升降控制和托举系统共设有四组液压推顶机构，分别设置在行走基座四角，每组液压推顶机构包括叠置的上液压组和下液压组两对共四个液压缸，所述上液压组和下液压组同轴串联设置，所述上液压组和下液压组中分别包括上液压缸和下液压缸，所述上液压组和下液压组中的上液压缸和下液压缸的液压杆分别相对设置，且液压杆端部互相铰接，所述上液压组的上液压缸底座固定在横梁立脚侧面的凸台上，所述下液压组中的下液压缸底座固定在所述行走基座上，所述上液压组的下液压缸底座和下液压组中的上液压缸底座固定在同一基板的上下两面，所述基板设置在一垂直导向机构中，所述垂直导向机构设置在所述立柱的侧面。

作为本发明的进一步设置，所述垂直立柱上设有限位块容腔，所述限位块容腔中设有受所述升降控制和托举系统控制可伸缩的限位块，所述限位块可部分伸出至所述垂直立柱侧壁外，所述立脚上设有与所述限位块的外露部分相配的卡止结构，所述卡止结构为卡孔或限位面，且所述限位块的外露部分处于所述立脚上卡止结构移动的轨迹中构成所述锁止机构。

作为本发明的进一步设置，所述限位块容腔中设有电磁线圈及复位弹簧，所述限位块采用导磁材料制成，所述升降控制和托举系统通过控制电磁线圈电源达到控制所述限位块的伸缩构成所述锁止机构。

作为本发明的进一步设置，所述行车与横梁之间设有行车滚轮及行走齿轮与齿条配合完成往复行走驱动及定位，所述行车的驱动装置与行走齿轮之间采用逆向自锁式减速机构传动。

作为本发明的进一步设置，所述吊机移动轨道包括平行设置的成型钢轨和齿条，所述行走基座设有若干行走滚轮、行走齿轮及行走驱动机构，所述若干行走滚轮设置在行走基座底部与所述成型钢轨配合，所述行走驱动机构与所述行走齿轮呈驱动连接，所述行走齿轮与所述齿条配合，所述集装箱船专用吊机与吊机移动轨道之间为齿轮与齿条配合完成往复行走驱动及定位。

作为本发明的进一步设置，所述齿条设置在所述成型钢轨的外侧，所述齿条外侧平行固定设有截面呈『形的条形护罩，所述条形护罩从外侧将所述行走齿轮罩护在其中构成防侧倾结构。

作为本发明的进一步设置，所述集装箱船的驾驶楼设置在集装箱船本体靠近船首的位置，货舱设置在驾驶楼后侧。

本设有集装箱专用吊机的集装箱船通过在船体上设置集装箱船专用吊机，在集装箱船专用吊机设置可升降的横梁、铰接在横梁端部的悬臂，使得本集装箱船专用吊机可以在进行吊装时升高横梁，展开悬臂，航行时将降下横梁，由此解决了通航标准对船舶的限高要求和集装箱船的装货高度与吊机所占高度空间之间的矛盾；此外，由于设置了铰接在横梁端部的悬臂，在进行码头吊装作业时，可以将悬臂展开以满足作业需求，航行时将放下悬臂，消除了对航行安全隐患。安装有所述集装箱船专用吊机的集装箱船，将能够在不具有集装箱专用吊机的普通码头完成集装箱装卸，极大地提高了集装箱船的适用工作范围，对于改变欠发达地区的经济发展方式起到了关键的作用。另外，再加上采用了自动对准系统及伺服电机快速运行系统，在吊装同样的集装箱时，其在空中的运行线路要远小于普通码头用集装箱吊机，其工作效率远高于常规集装箱吊装系统。

下面结合附图对本发明作进一步描述。

附图说明

附图1为本发明集装箱船专用吊机具体实施例立体结构示意图之一；

附图2为本发明集装箱船专用吊机具体实施例立体结构示意图之二；

附图3为本发明集装箱船专用吊机具体实施例立体结构示意图之三；

附图4为本发明集装箱船专用吊机具体实施例立体结构示意图之四；

附图5为本发明集装箱船专用吊机具体实施例立体结构示意图之五；

附图6为附图5为I部局部放大图；

附图7为本发明行走基座具体实施例立体结构示意图；

附图8为本发明桥式起重机具体实施例立体结构示意图；

附图9为本发明集装箱船具体实施例主视示意图；

附图10为附图9为II部局部放大图；

附图11为本发明集装箱船具体实施例俯视视示意图；

附图12为附图11为III部局部放大图；

附图13为本发明集装箱船专用吊机具体实施例主视图；

附图14为附图13为IV部局部放大图。

具体实施方式

如图1-5所示，本发明的设有集装箱专用吊机的集装箱船包括集装箱船本体和集装箱船专用吊机；所述集装箱船专用吊机包括行走基座1和桥式起重机2。如图7所示，所述行走基座1两侧设置有垂直立柱101，为了减轻重量及降低成本，所述行走基座1优选为框架式结构，两端各设有两个垂直立柱101，行走基座1两侧垂直立柱101之间的间距与集装箱船的宽度相适配；如图7所示，所述桥式起重机2包括横梁201、行车202和起吊装置203，所述横梁201设有两条相互平行的水平梁体2011，梁体2011上设有供行车202行走的行车轨道2012，所述行车202设置在横梁201的水平梁体2011上，并可沿所述横梁201上的行车轨道2012往复行走，所述行车202与横梁201之间设有行车滚轮及行走齿轮205与行走齿条206配合完成往复行走驱动及定位，所述行车的驱动装置与行走齿轮之间采用逆向自锁式减速机构传动，即采用动力只能沿主动部件向从动部件一个方向传动的机构进行传动，进而达到能自行锁紧定位的目的，本具体实施例中采用蜗轮蜗杆传动机构进行传动，所述蜗轮蜗杆传动机构中的蜗杆水平设置，以降低高度。

所述起吊装置203挂置在行车202上，所述横梁201两端设有与所述行走基座1的立柱101相配的立脚204，所述桥式起重机2通过立脚204与立柱101的配合可升降地设置在所述行走基座1上。本具体实施例中，所述横梁201两端同样各设有两个与所述行走基座1的立柱101分别相配的立脚204，所述立柱101（或垂直立脚204）上沿纵向设置有多个滚轮102，所述垂直立脚204（或立柱101）上设有纵向设置的滚动平面2041，使所述立脚204和垂直立柱101之间构成滚动配合。为了适应在水面上操作，避免由于船舶摇晃影响所述横梁201与行走基座1稳定升降运行，所述立脚204或垂直立柱101上的多个滚轮102的设置优选从前后左右四个横向方向与所述滚动平面2041配合，形成对横梁201在横向四个方向的限位。本具体实施例中，四条所述垂直立柱101分设在行走基座1的四角，由U型钢（或工型钢）制成，行走基座1同一端的垂直立柱101的U型开口相对，所述多个滚轮102设置在行走基座1两侧垂直立柱101的相对的侧面上，所述立脚204由截面呈L形的角钢制成，所述立脚204的直角靠内侧设置，内侧面构成所述滚动平面2041，滚轮102抵在所述滚动平面2041上形成滚动配合并限位，防止横梁201在横向四个方向偏移。

集装箱船专用吊机还设有行走控制单元3、升降控制和托举系统4及锁止机构5控制所述桥式起重机2升降及锁止。所述行走控制单元3包括中央处理单元，中央处理单元根据外部输入指令或内部预设程序控制行走基座1的行走机构运行，完成对专用吊机的移动控制，所述行走控制单元3可以设置在控制室中或集装箱船专用吊机上。所述行走控制单元3可以采用计算机控制系统，所述行走机构优选采用伺服电机及蜗轮蜗杆传动，驱动行车202与横梁201之间通过齿轮行走与行走齿条206配合完成往复行走驱动及定位。

所述专用吊机设有升降控制和托举系统4控制所述横梁201的升降，以满足通航标准对船舶的限高要求及集装箱船吊机对装货高度的需求，本升降控制和托举系统4，如本具体实施例所示，优选采用液压推顶机构，结构更为简单且效率更高。

由于现在的集装箱船装运量越来越大，集装箱堆叠也越来越高，常规液压推顶机构其行程将难以适应，同时也不利于加快升降速度，提高工作效率。为了解决上述问题，本具体实施例中，升降控制和托举系统4包括四组液压推顶机构，分别设置在行走基座1四角的四个垂直立柱101中，每组液压推顶机构包括叠置的上液压组401和下液压组402两对共四个活塞式或柱塞式液压缸，所述上液压组401和下液压组402同轴串联设置，四个液压缸的中心轴线呈一条直线设置，所述上液压组401和下液压组402中的上液压缸和下液压缸的液压杆分别相对设置，且液压杆端部互相铰接，所述上液压组401的上液压缸底座固定在横梁201立脚204侧面的凸台207上，所述下液压组402中的下液压缸底座固定在所述行走基座1上，所述上液压组401的下液压缸底座和下液压组402中的上液压缸底座固定在同一基板403的上下两面，所述基板403设置在一垂直导向机构中，所述垂直导向机构设置在所述立柱101的侧面；如将所述基板403通过双限位轨道与所述行走基座1的垂直立柱101相配合构成，本具体实施例中，所述升降控制和托举系统4沿三角槽钢设置，所述基板403上设有导槽404，所述三角槽钢上设有垂直方向设置、与所述导槽404相配的导条405构成所述垂直导向机构。

为了使所述横梁201稳定锁定在最高位置进行吊装操作，本专用吊机设置有所述锁止机构5，本发明中所述锁止机构5包括在所述垂直立柱101上设有限位块容腔501，所述限位块容腔501中设有受所述升降控制和托举系统4控制可伸缩的限位块502，所述限位块502可部分伸出至所述垂直立柱101侧壁外，所述立脚204上设有与所述限位块502的外露部分相配的卡止结构，所述卡止结构为卡孔208或限位面（如立脚204的上端面或下端面），且所述限位块502的外露部分处于所述立脚204上卡止结构移动的轨迹中构成所述锁止机构5。

本具体实施例中，在所述垂直立柱101上靠近上端和下端的位置分别均设有限位块容腔501，所述限位块容腔501的开口朝向立脚204一侧，所述限位块容腔501中设有电磁线圈及复位弹簧（图中未示出），所述限位块502采用导磁材料制成，所述限位块处于电磁线圈中，复位弹簧处于所述限位块502的内侧端并与其相抵设置，所述卡孔设置在所述立脚204与所述限位块容腔501的开口相对的面上，本具体实施例中立脚204上一上一下共设置两个卡孔208，分别与横梁201上升高位（上工作位置）及低位（下工作位置）对应。当需要上升或下降横梁201时，所述升降控制和托举系统4通过控制液压推顶系统将横梁201重量平衡后再启动电磁线圈，吸引所述限位块502内缩，外端部脱离所述卡孔208而解锁，然后驱动横梁201上升或下降，当横梁201上升或下降到位后，与高位（上工作位置）及低位相对应的卡孔208与限位块端部相对，在复位弹簧的弹性作用下，所述限位块的外端部进入所述卡孔208中而锁止。

为了避免在航行时专用吊机过宽，不符合航行安全要求，本专用吊机的横梁201两端立脚204外侧均设有与横梁201分体设置的悬臂6，所述悬臂6一端与所述横梁201的端部铰接，所述专用吊机还设有悬臂牵引装置7控制所述悬臂6的下垂和悬展，所述悬臂6在悬展状态下与横梁201呈对接供所述行车202行走。本具体实施例中，所述悬臂6截面轮廓形状为梯形体，整体为框架结构，所述悬臂6的宽度与横梁201宽度相等，所述悬臂6截面的下边与所述横梁201的端部铰接，所述悬臂6的下边上同样设有与横梁201上相同的行车轨道2012。所述悬臂6下边另一端角沿斜边方向延伸出一段延长段601，所述悬臂6牵引装置包括牵引绳8，牵引绳8的牵引端与延长段601端部连接，延长段601的设置可以使悬臂6牵引装置牵引更加省力，所述悬臂6牵引装置采用逆向自锁式减速机构传动，本具体实施例中同样采用蜗轮蜗杆传动机构进行传动，所述蜗轮蜗杆传动机构中的蜗杆水平设置，以降低高度。

为了进一步提高集装箱吊装效率，所述起吊装置203优选还设有自动对准系统。所述自动对准系统包括机器视觉单元和智能对准控制单元，智能对准控制单元可以设置在总控室，所述机器视觉单元采集所述起吊装置203的运动规律信息并反馈至所述智能对准控制单元，所述智能对准控制单元实时控制所述起吊装置203，对集装箱进行准确定位及吊装；所述行车202设置在横梁201上并可沿所述横梁201上的行车轨道2012往复行走；

所述机器视觉单元包括视觉对准机构和吊索收放机构14，所述视觉对准机构包括微型摄像单元13和图像处理单元，所述图像处理单元也可以设置在总控室，所述自动对准系统根据图像处理单元对微型摄像单元13所采集到的图像数据的处理结果，控制所述吊索收放机构14调整吊索的长度及行车202位置，使得吊装时上下层集装箱准确对齐吊装。其中微型摄像单元13可以采用市售CCD数码摄像装置等，优选在所述起吊装置203的四角均设置有微型摄像单元13。

为了平衡吊装时吊机重心的偏离，所述集装箱船专用吊机优选还设有吊机平衡配重调节装置9起到配重平衡作用，所述吊机平衡配重调节装置9包括分别设置在所述行走基座1两侧的第一储水箱901和第二储水箱902、水泵系统903及其水泵控制装置904，所述水泵控制装置904根据装卸方向控制水泵系统903运作调节第一储水箱901和第二储水箱902中蓄水量。如船体为右侧靠码头停泊装卸时，所述水泵控制装置904控制所述水泵将水抽向设置在左侧的储水箱（如第一储水箱901）；反之，如船体为左侧靠码头停泊装卸时，所述水泵控制装置904控制所述水泵将水抽向设置在右侧的储水箱（如第二储水箱902），起到配重的作用。采用上述吊机平衡配重调节装置9，相较于传统的机械式移动配重块的平衡配重方式具有简单可靠、运行平稳迅速、成本低等特点。

如图9-12所示，本发明所述集装箱船专用吊机的集装箱船包括集装箱船本体10，所述集装箱船本体10上舱口1001的两侧设有吊机移动轨道，所述集装箱船专用吊机通过所述行走基座1与吊机移动轨道配合设置在所述集装箱船本体10上，所述行走控制单元3控制所述集装箱船专用吊机沿吊机移动轨道行走，所述吊机移动轨道包括平行设置的成型钢轨11和齿条12，所述行走基座1设有若干行走滚轮104、行走齿轮103及行走驱动机构，所述若干行走滚轮104设置在行走基座1底部与所述成型钢轨11配合，所述行走驱动机构与所述行走齿轮103呈驱动连接，所述行走齿轮103与所述齿条12配合，所述集装箱船专用吊机与吊机移动轨道之间为齿轮与齿条配合完成往复行走驱动及定位。

所述齿条12设置在所述成型钢轨11的外侧，所述齿条12外侧优选平行固定设有截面呈『形的条形护罩15，所述条形护罩15从外侧将所述行走齿轮103罩护在其中构成防侧倾结构，如图13、14所示。

为了进一步利用船体空间，提高运输经济效益，所述集装箱船的驾驶楼1002优选设置在集装箱船本体10靠近船首的位置，货舱设置在驾驶楼1002后侧，将货舱设置在驾驶楼1002后侧的好处是可充分利用船形结构的直形段，以增加适合船用集装箱吊机吊装的作业空间。