一种移动机构及用于承托海上工作平台的船舶举升系统

摘要

本申请一种移动机构及用于承托海上工作平台的船舶举升系统，属于海洋工程领域，包括导轨沿其长度方向间隔设有多个插孔；承重架滑动设置于导轨；运动块滑动设置于导轨；插销与运动块活动连接，以在收缩位置和止动位置之间切换，插销处止动位置时能够伸入插孔，插销在与第一方向相反的一侧设有抵接斜面，运动块受朝向第二方向推力作用下，插孔的孔壁与抵接斜面抵接并将插销推动至收缩位置，插销处于收缩位置时脱离插孔，第一方向与第二方向相反；第一驱动件设置于运动块与插销之间；伸缩缸连接运动块与承重架；插销不仅起到传动的作用，还能在移动后起到锁止的作用，锁止方式可靠，尤其适用于这种重载工况下，减小因现有齿轮齿条锁止失效的可能。

说明书

技术领域

本发明涉及海洋工程领域，尤其涉及一种移动机构及用于承托海上工作平台的船舶举升系统。

背景技术

海上工作平台是指高出海面且具有水平台面的一种桁架构筑物，供进行生产作业或其他活动用，例如：海上钻井平台或油气开采平台等。目前的海上工作平台多采用桩式平台，其由承台好桩基构成，构筑时，将桩基打入海底，其上安装承台(即本申请中的工作平台)。在承台安装至桩基或承台从桩基上拆卸时，一般通过货船将承台运送至桩基处，并利用货船上的举升装置将承台举升或下降至与桩基适配的高度。尤其是将承台从桩基上拆除的过程中，先将空的货船移动至承台的下方，然后再将承台与桩基分离，使得举升装置承托承台，然后将承台运出。然而，货船运输承台的过程中，由于货船不免会受到波浪的冲击，使得货船与承台跟随波浪运动，但由于承台与货船的举升装置之间并无连接。因此，往往产生承台与货船的举升装置之间产生滑移，从而导致承台在货船上的压力不平衡，严重时出现翻船或承台落水。而且，在货船运输承台时，尤其是需要将承台从桩基上拆下时，需要将货船先停留在承台的下方，然而，由于波浪的冲击，货船会来回震荡，从而导致货船与承台之间不断撞击，造成货船以及举升装置的损伤。

发明内容

本申请解决的问题是现有的用于运输海上工作平台的船舶上的举升装置在波浪冲击下，导致船舶上的举升装置与海上工作平台之间产生滑移，从而导致海上工作平台对船舶的压力不平衡，严重时出现翻船或承台落水的问题；而为了减小海上工作平台与船舶之间的滑移，一般将举升装置在船体的前后以及左右方向设置成可移动式来补偿波浪冲击带来海上工作平台的移动，但现有的举升装置在船体前后、左右方向的驱动一般是采用电机及齿轮齿条传动实现举升装置的移动，在锁止时，通过电机的启停和齿轮齿条的啮合力进行锁止，但齿轮齿条啮合锁止在这重载工况下很容易发生锁止失效，导致发生安全问题，本申请设计一种移动机构及用于承托海上工作平台的船舶举升系统能够解决上述问题，其具体采用的技术方案为：

一种移动机构，包括

导轨，导轨沿其长度方向间隔设有多个插孔；

承重架，承重架滑动设置于导轨；

运动块，运动块滑动设置于导轨；

插销，插销与运动块活动连接，以在收缩位置和止动位置之间切换，插销处止动位置时能够伸入插孔，以止动运动块相对导轨朝第一方向滑动，插销在与第一方向相反的一侧设有抵接斜面，运动块受朝向第二方向推力作用下，插孔的孔壁与抵接斜面抵接并将插销推动至收缩位置，插销处于收缩位置时脱离插孔，以使得运动块能够朝向第二方向移动，第一方向与第二方向相反。

第一驱动件，设置于运动块与插销之间，以提供插销向止动位置移动的力；

伸缩缸，连接运动块与承重架。

优选的，插销在运动块内沿垂直导轨的方向线性移动，使得插销能够插入插孔。

优选的，运动块内沿垂直导轨的方向设有阶梯孔，对应阶梯孔在远离插孔的一端的运动块上设有端盖，第一驱动件为弹簧，插销的一端具有轴肩，插销的轴肩设置于阶梯孔的过渡位置，弹簧设置于插销与端盖之间的阶梯孔内，以使得弹簧能够将插销压入插孔。

优选的，插销具有换向部，换向部能够相对插孔转动并在运动块上具有第一位置和第二位置，运动块上具有限位件，用于在第一位置和第二位置时锁止换向部，第一位置时，抵接斜面朝向伸缩缸所在的一侧，第二位置时，抵接斜面背向伸缩缸所在的一侧。

优选的，运动块内设有安装孔，安装孔内可拆卸设有安装块，插销活动设置于安装块，第一驱动件设置于安装块，安装块在安装孔内具有两个安装位置，安装块在两个安装位置时，插销上的抵接斜面的朝向相反。

优选的，安装块设置在运动块靠近导轨的一端，安装块的底部设置安装槽，插销铰接于安装槽，第一驱动件连接于插销与安装块之间并位于插销铰接点的一侧，安装块上设有挡块，挡块位于插销铰接点的另一侧，以使得插销仅能绕其铰接点在第一驱动件所在一侧转动。

一种用于承托海上工作平台的船舶举升系统，举升系统设置于船舶的船体，举升系统包括上述的移动机构，移动机构的导轨沿船体前后方向设置于船体，移动机构的承重架上沿船体左右方向滑动设置有主臂，主臂的一端竖向设有导槽，导槽内设有升降架，和/或，

移动机构的导轨沿主臂的长度方向设置于主臂，移动机构的承重架沿船体前后方向滑动设置于船体，且主臂与移动机构的承重架滑动连接。

优选的，移动机构设置三个，其中两个移动机构的导轨沿船体的前后方向设置，主臂连接于两个移动机构的两个承重架之间，另外一个移动机构的导轨沿船体的左右方向设置于主臂，承重架与其中一个移动机构的导轨滑动连接。

优选的，其中一个承重架设有上支撑轮和下支撑轮，主臂的上侧面和下侧面分别设有轨道槽，上支撑轮滑动设置于上侧面的轨道槽内，下支撑轮滑动设置于下侧面的轨道槽内。

优选的，承重架设有侧向导轮，主臂的前侧面和后侧面分别设有导向槽，侧向导轮分别对应滑动设置于导向槽。

通过上述伸缩缸带动运动块，使得运动块上的插销底端的抵接斜面在伸缩缸提供的第一方向的横向力的作用下依次插入多个插孔，在插销每插入一个插孔后，伸缩缸便改变伸缩方向提供与第一方向相反的力，但由于插销不能在与第一方向相反的方向滑动，因此反向促使承重架沿与运动块相同的方向在导轨上移动，进而驱动主臂沿船体的前后方向移动来补偿海上工作平台在波浪冲击下沿与船体在前后、左右方向的滑移，始终保证海上工作平台与主臂之间不发生滑移。插销不仅起到传动的作用，而且还能在移动后起到锁止的作用，锁止方式可靠，尤其适用于这种重载工况下，减小因现有齿轮齿条锁止失效的可能。

附图说明

图1为本发明的立体图；

图2为图1中的I处的放大图；

图3为移动机构的结构示意图；

图4为插销的另一种安装方式的结构示意图；

图5为两个移动机构共用一个承重架的结构示意图；

图6图1中II处的放大图；

图7为升降架的驱动方式的结构示意图。

图中，1、船体，2、第一移动机构，201、导轨，202、运动块，203、承重架，204、横杆，205、插孔，206、挡板，207、第一驱动件，208、阶梯孔，209、插销，210、抵接斜面，211、伸缩缸，212、安装孔，213、安装块，214、安装槽，215、挡块，3、主臂，301、轨道槽，302、导向槽，4、第三移动机构，5、第二移动机构，6、侧向导轮，7、上支撑轮，8、下支撑轮，9、导槽，10、升降架，11、联动架，12、驱动伸缩缸。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式并结合附图，对本发明进行详细阐述。

另外，在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1-7所示，一种移动机构，包括导轨201、承重架203、运动块202、插销209、第一驱动件207和伸缩缸211。

其中，在移动机构2使用时，可以将导轨201固定在固定的台面上，在导轨201沿其长度方向间隔设有多个插孔205。

承重架203滑动设置在导轨201上，此处的导轨201多有对称的两侧为U型槽，承重架203不仅能够在导轨201上滑移，而且两侧的U型槽还能够对承重架203起到一定的限位作用，防止承重架203翘起，滑动架能够相对在受力时沿导轨201移动，在使用时可以将目标物直接或间接的放置或固定在承重架203上，利用承重架203在导轨201上移动实现目标物移动至特定的位置。

运动块202同样也是滑动设置在导轨201上，并且其能够相对导轨201滑动，也能够实现固定在导轨201的目的，在运动块202固定在导轨201时，运动块202在导轨201不能进行滑动。

上述伸缩缸211连接在承重架203与运动块202之间，伸缩缸211用于提供承重架203在导轨201上移动的动力。

对于运动块202在导轨201上滑动或者在导轨201上固定是通过上述插销209实现的。具体的，上述插销209与运动块202活动连接，以实现插销209在收缩位置和止动位置之间切换，插销209处止动位置时能够伸入插孔205，以止动运动块202相对导轨201在第一方向滑动。而对于插销209如何从插孔205内脱出，具体是通过设置在插销209的底端面的抵接斜面210实现的，插销209在插入插孔205时，抵接斜面210与插孔205的孔壁抵接，抵接斜面210设置在插销209的与第一方向相反的一侧，因此，当运动块202及插销209受到伸缩缸211提供的在第一方向相反的力时(也就是第二方向)，其中，第一方向与第二方向在附图3中标示，即力的方向垂直插销209的长度方向，插销209就会沿抵接斜面210向第二方向水平移动，同时在抵接斜面210的作用下插销209向上移动脱出插孔205，插销209在脱出插孔205时即为插销209的收缩位置。而当插销209插入插孔205时，如果运动块202及插销209受到伸缩缸211提供的沿第一方向的力时，插销209不能从插孔205内脱出，反而使得承重架203沿导轨201在第二方向上滑动。

因此，通过伸缩缸211提供沿第二方向的力将运动块202上的插销209依次插入每个插孔205，在每插入一个插孔205后，伸缩杠再提供沿第一方向的力驱动承重架203沿第二方向移动，如此，伸缩缸211便会驱动承重架203在导轨201上滑动，实现承重架203位置的变化，进而实现承重架203上的目标物的移动。

对于插销209在运动块202内的活动，以实现插销209插入插孔205是通过上述第一驱动件207来实现的，第一驱动件207设置在插销209与运动块202之间，用于提供插销209向止动位置移动的力，当插销209在伸缩缸211的驱动下沿第二方向移动至下一个插孔205时，第一驱动件207便会将插销209插入插孔205内，实现运动块202与导轨201之间的止动。

需要说明的是，在本申请中，承重架203的重量远大于运动块202的重量，因此，在承重架203和运动块202同时滑动设置在导轨201上的时，伸缩缸211提供沿第二方向的力时，会出现运动块202及其上的插销209脱出插孔205并沿导轨201滑动，而非承重架203在导轨201上滑动。

通过这种方式对承重架203的驱动，更适用于承重架203上重载的工况，因为插销209不断插入插孔205的过程配合伸缩缸211不仅起到驱动承重架203的作用，而且插销209与插孔205还能够起到在某一位置的锁止，在锁止时，插销209可以旋转90°，使得插销209上的抵接斜面210的朝向在伸缩缸211的左侧或右侧，使得插销209无论在第一方向上受力还是在第二方向上受力均不能脱出插孔205，锁止方式可靠，尤其是对于重载工况，更能提供一种可靠的锁紧力，减小锁紧力失效的可能。

另外，这种驱动承重架203的方式，能够直接利用插销209插入插孔205的方式实现承重架203在某一位置的停止，减少因电控可能造成的故障。

进一步的，对于插销209活动设置在运动块202内，具体的是插销209在运动块202内沿垂直导轨201的方向线性移动，使得插销209能够插入插孔205，那么第一驱动件207则是驱动插销209在垂直导轨201的方向移动，实现插销209插入插孔205。

进一步的，对于插销209在运动块202内沿垂直导轨201的方向移动，具体实现方式为，在运动块202内沿垂直导轨201的方向设有阶梯孔208，对应阶梯孔208上端的运动块202上设有端盖，端盖封闭阶梯孔208的上端，如此便形成阶梯孔208底端开放，上端封闭的状态，阶梯孔208的上段孔径大于下段孔径，第一驱动件207为弹簧，弹簧则放置在阶梯孔208对应上段的位置，插销209设置在阶梯孔208对应下段的位置，同时插销209的上端具有轴肩，插销209的轴肩抵接在阶梯孔208的过渡位置，弹簧位于插销209的上方，插销209在伸缩缸211提供的横向力作用下沿其抵接斜面210向上移动的同时压缩弹簧，在进入下一个插孔205时，弹簧的弹力再将插销209压入插孔205。

在可替换的实施例中，上述插销209在运动块202内沿垂直导轨201的方向移动，也可以通过如下方式实现，具体的，上述安装孔212为直孔，端盖同样将安装孔212的上端封闭，弹簧和插销209放置在安装孔212内，弹簧位于插销209的上端，因为，在插销209整个运动过程中都会与导轨201接触，所以，插销209不会从安装孔212内脱出。

进一步的，为了实现承重架203能够双向移动，插销209上还具有换向部，在本实施例中，插销209的上端向上伸出端盖设置，换向部则设置在插销209伸出端盖的一端换向部为一个垂直插销209设置的横杆204，在端盖上设有限位件，用于限位横杆204的转动，在本实施例中，上述限位件为设置在端盖上且十字限位槽，该十字限位槽可以直接在端盖上开槽，也可以通过在端盖上设置多个挡板206，在本实施例中设置四个挡板206，四块挡板206与挡板206之间具有间隙，间隙则形成了十字限位槽，当横杆204在转动180°后卡入十字限位槽实现横板的限位，旋转90°则实现了运动块202的锁止。由此，在双向运动时，插销209在横板的带动下具有两个位置，即第一位置和第二位置，第一位置和第二位置时，插销209下端的抵接斜面210朝向相反的方向，第一位置时，抵接斜面210朝向伸缩缸211的一侧，第二位置时，抵接斜面210背向伸缩缸211的一侧。

换向时：人工向上拉动横杆204，使得横杆204脱离限位槽，然后再转动180°再次将横杆204卡入限位槽内，从而实现插销209下端的抵接斜面210的换向，通过插销209下端的抵接斜面210的换向，进而实现承重架203在导轨201上的双向滑动。

在一个实施例中，上述插销209上的抵接斜面210的换向也可以通过下述方式实现，具体的，在运动块202内设有安装孔212，安装孔212内可拆卸设有安装块213，插销209活动设置在安装块213上，第一驱动件207也设置在安装块213，需要改变抵接斜面210的朝向，使之抵接斜面210与之前朝向相反时，可以将安装块213从安装孔212内拆卸，然后将安装块213转动180°，再将安装块213安装在安装孔212，如此便实现了插销209上的抵接斜面210的方向的改变，实现承重架203的在导轨201上的双向滑动。

上述安装块213在安装孔212内的可拆卸连接可以是螺栓固定拆卸连接，也可以是在安装孔212内设置对称的两个卡槽，安装块213上设置卡凸，在安装块213转动180°后，仍然能够将安装块213上的卡凸卡在卡槽内。

在一个实施例中，如图4所示，插销209在运动块202上的活动设置也可以采用以下方式实现，具体的，安装块213设置在运动块202靠近导轨201的一端，安装块213的底部设置安装槽214，插销209铰接在安装槽214，第一驱动件207连接在插销209与安装块213之间并位于背向插销209的抵接斜面210方向的一侧(即上述第一方向)，安装块213上同样设有挡块215，挡块215位于朝向插销209的抵接斜面210方向的一侧(即上述第二方向)，两侧相对，如此能够实现插销209仅能绕其铰接点在第一驱动件207所在一侧转动。在本实施例中，对于伸缩缸211驱动承重架203的在导轨201上滑移的方式与上述实施例中的方式相同，在此不对其赘述。

本申请还保护一种用于承托海上工作平台的船舶举升系统，如图1所示的，举升系统设置在船舶的船体1，举升系统包括上述的移动机构2，移动机构2设置三个，为了便于描述，在本实施例中，将沿船体1前后移动的移动机构称为第一移动机构2和第二移动机构5，将沿船体1左右移动的移动机构称为第三移动机构4，其中第一移动机构2的导轨和第二移动机构5的导轨201沿船体1前后方向设置于船体1，这第一移动机构2和第二移动机构5的承重架203之间沿船体1左右方向滑动设置有主臂3，在主臂3的一端竖向设有导槽9，导槽9内设有升降架10，升降架10能够在导槽9内上下升降，如此，主臂3既能相对船体1在前后方向移动，又能相对船体1在左右方向移动，同时升降架10还能实现上下方向移动，实现三个维度的移动。

对于主臂3在上述第一移动机构2的承重架203和第二移动机构5的承重架上的移动是靠第三移动机构4实现的，具体的，第三移动机构4的导轨201沿主臂3的长度方向设置在主臂3上，而第三移动机构4的承重架203与第二移动机构5的承重架203共用一个，该移动机构2可以驱动主臂3在第一移动机构2的承重架203上和第二移动机构5的承重架203上沿左右方向移动。

当船体1在运输海上工作平台时，例如：钻井平台或油气开采工作平台，无论是海上工作平台的安装或拆卸，都需要船体1的运输，在运输时，船体1在波浪能的冲击下会带动船体1及其上的海上工作平台颠簸，为了防止海上工作平台与船体1发生滑移而发生安全事故，海上工作平台放置在主臂3上，当波浪冲击时，主臂3相对船体1前后左右、同时升降架10上下升降移动，能够保持海上工作平台基本不动，只有船体1在波浪冲击下发生晃动，减小事故发生的可能。

当然，可替换的，上述移动机构2也可以设置一个，用于主臂3在船体1左右方向移动的驱动，此移动机构2的导轨201设置在主臂3上，承重架203滑动设置在船体1上，同时主臂3与此承重架203滑动设置，而对于该承重架203在船体1上沿前后方向移动则可以通过其他驱动机构实现，例如电机带动齿轮齿条实现，或电机带动丝杠的方式实现等等。

或者，上述移动机构2设置两个，用于主臂3在船体1前后方向移动的驱动，此两个移动机构2的导轨201沿船体1的长度方向设置，主臂3滑动设置在两个承重架203之间，对于主臂3在两个承重架203上左右移动则可以利用其它驱动机构实现，例如同上述的电机带动齿轮齿条实现，或电机带动丝杠的方式实现等等。

进一步的，在第一移动机构2上的承重架203上设有上支撑轮7和下支撑轮，上支撑轮7设置两组，每组包括两个轮体，能够承受较大的压力，每组上支撑轮7均铰接在承重架203上，(下支撑轮由于视角原因未画出)，主臂3的上侧面和下侧面分别设有轨道槽301，上述两组上支撑轮7滑动设置在主臂3的上侧面的轨道槽301内，对于主臂3而言，主臂3在第一移动机构2的一端所受的力主要为向上的力，主臂3的上表面与第一移动机构2的承重架203具有向上的压力，因此，上支撑轮7主要受压力作用，而上支撑轮7能够提供向下的压力，防止主臂3翘起，上支撑轮7铰接能够保证两个轮体在主臂3上翘时与主臂3始终接触，下支撑轮滑动设置于下侧面的轨道槽301内，此处的下支撑轮为单个轮体，其在此处受力较小，因此单个轮体就能满足使用要求，下支撑轮给予主臂3一个支撑力，同时上支撑轮7与下支撑轮设置为滚动体，能够降低主臂3与承重架203之间的摩擦力，方便主臂3在其上滑动。

进一步的，同时，在第一移动机构2的承重架203上还设有侧向导轮6，主臂3的前侧面和后侧面分别设有导向槽302，此处的两个导向槽302为U型槽，侧向导轮6分别对应滑动设置于导向槽302；两个导向槽302位于主臂3的前侧面和后侧面，侧向导轮6能够完全将主臂3夹在其之间，大大减小主臂3在前后方向的晃动，同时侧向导轮6还能够防止主臂3在水平方向内发生扭转，侧向导轮6能够对主臂3起到一定的限位作用。

而对于第二移动机构5上的承重架203而言，如图5所示的，其与第一移动机构2上的承重架203结构稍有不同，其区别在于，第二移动机构5上的承重架203上仅仅设有下支撑轮8，而此处的下支撑轮8设置四组，能够满足此处第二移动机构5受压力较大的需要，每组的下支撑轮8与第一移动机构2承重架203上每组的上支撑轮7结构相同，另外不同的是，四组下支撑轮8每两组为一个整体前后间隔设置在承重架203上，同样，每组下支撑轮8也铰接在承重架203上，在升降架10承托海上工作平台时，由于第二移动机构5靠近升降架10一端，因此升降架10受压时，主臂3另一端会有向上翘起的趋势，而下支撑轮8铰接能够保证两组下支撑轮8始终与主臂3接触，防止主臂3向下的压力全部集中在一个下支撑轮8上，避免单个下支撑轮8被压坏。

另外，如图6所示的，上述升降架10能够沿导槽9在竖直方向升降，从而实现海上工作平台在竖直方向的升降。此处升降多应用在海上工作平台拆卸的过程中，因为正常情况下，海上工作平台是利用桩基固定在海平面上，在需要拆卸海上工作平台时，先将船体1停止在海上工作平台的下方，然后在拆卸海上工作平台使其被策划能够将架所支撑。在船体1承托海上工作平台之前，船体1由于波浪的冲击会不断撞击海上工作平台，此时就需要通过升降架10不断升降来补偿波浪造成的冲击，当波浪冲击使得船体1涨高时，此时的升降架10下降，避免与海上平台撞击，当波浪冲击使得船体1下降时，此时可以下降升降架10。

对于上述升降架10的驱动，具体的，在主臂3上铰接有驱动伸缩缸12和联动架11，驱动伸缩缸12可采用气缸或油缸，联动架11铰接在主臂3上，能够绕铰接处转动，驱动伸缩缸12的缸体端铰接在主臂3上，伸缩杆端铰接在联动架11的一端，升降架10上沿垂直升降的方向设有滑轨，滑轨上滑动设有滑块，滑块与联动架11的另一端铰接。当驱动伸缩缸12伸出时，带动联动架11绕其铰接点转动，联动架11驱动升降架10升降的同时，滑块还沿着滑轨水平移动。

上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。

本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。