海上浮吊用六弦杆臂架、浮式起重机和浮吊系统及其应用

摘要

本发明涉及一种海上浮吊用六弦杆臂架、浮式起重机和浮吊系统及其应用，六弦杆臂架(30)包括依次连接的臂架根部(301)、臂架中部(302)和臂架头部(303)；臂架中部(302)包括六根主弦杆以及将主弦杆进行连接的腹杆。起重机还包括回转平台(31)、吊钩(32)、钢丝绳缠绕机构(33)、驱动机构(34)及支撑筒体(35)。浮吊系统还包括海上漂浮体(1)、航行时用于放置起重机上六弦杆臂架的搁架(2)，该系统应用于大型海上构件的打捞、吊装和翻转。与现有技术相比，本发明可降低作用在船体上的载荷，可独立完成长型构件的横向翻身，以适应大型海上构件及风电机组的安装需求。

说明书

技术领域

本发明涉及海上浮吊领域，具体涉及一种海上浮吊用六弦杆臂架、浮式起重机和浮吊系统及其应用。

背景技术

海上风电作为未来风电行业的重点发展方向，市场潜力巨大。一方面，海上风电机组大型化发展趋势愈加明显，各主要风电机组整机制造厂都积极投入大功率海上风电机组的研制工作。另一方面，海上风电逐步向中深水迈进，不断促进海上风电安装船功能优化提升。

为适应海上风机安装作业需求，海上风机安装起重机必须提高自升作业能力，减少对其他辅助船舶的需求，以最大限定地利用可贵的海上作业窗口期，提高单机作业效率。

海上风电是海洋工程的一个重要分支，从海洋工程的发展看，上述要求也是所有海上作业起重机的共同需求。海上作业起重机置于船体甲板上，其重量直接影响了整个船舶的配置。因此如何在保证起重机作业性能的基础上降低其重量，成为一个最重要的问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可降低作用在船体上的载荷，可独立完成长型构件的横向翻身，以适应大型海上构件及风电机组的安装需求的海上浮吊用六弦杆臂架、浮式起重机和浮吊系统及其应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

设计人了解到，现有的海上起重机臂架，通常为8弦杆形式，见图7-8。此臂架由左右两根臂架组成，每一根臂架均为4弦杆截面；两根臂架之间有联系横梁连接，使之成为一个整体。一般的浮吊，只有一个主钩，挂在臂架头部的中间，见图9，载荷由左右两根臂架共同承受。对于需要作业翻身的浮吊，如风电安装起重机，必须配置2个主钩，挂在臂架头部的两侧，见图10。当其中一个主钩吊载时，载荷作用这一侧的臂架上，主要由这根臂架的4个主弦杆承受。这一侧的4根主弦杆可组成一个封闭的横截面，具有很好的抗弯、抗扭能力。但由于主弦杆数量多，中间的联系横梁也必须具备足够的刚度和强度，因此这种形式的臂架重量会比较大。

另外，还有的现有技术出现了一种4弦杆形式臂架的浮吊。此种臂架只有一根臂架，由4根主弦杆组成，见图11-12。这种臂架形式的浮吊，一般以海上打捞和吊装为主，通常只有一个主钩，挂在臂架头部的中间，见图13，载荷由4根主弦杆共同承受。由于只有4根主弦杆，因此这种形式的臂架重量一定比8弦杆的要轻。但是，对于需要在海上进行翻身作业的浮吊而言，必须在臂架头部横向挂2个主钩，并且每一个主钩都需要独立吊载，见图14。当其中一个主钩吊载时，载荷作用这一侧的2根主弦杆上，而这2根主弦杆没法形成封闭的截面。如果要承受载荷产生的扭矩和弯矩，只能加大主弦杆的截面。这样的话，会削弱4弦杆形式臂架重量轻的优势。或者只能降低单个主钩工作的吊载重量，又会限制浮吊进行海上翻身的作业能力。

本发明就是基于上述现有技术的缺陷创造性地提出了一种新型的6弦杆臂架形式，具体方案如下：

一种海上浮吊用六弦杆臂架，该六弦杆臂架包括依次连接的臂架根部、臂架中部和臂架头部；

所述的臂架中部包括六根主弦杆以及将主弦杆进行连接的腹杆。

进一步地，所述的主弦杆包括三根上主弦杆，具体包括上主弦杆a、上主弦杆b和上主弦杆c，还包括三根下主弦杆，具体包括下主弦杆A、下主弦杆B和下主弦杆C。

进一步地，所述的臂架中部的第2n个截面上的下主弦杆A与第2n+1个截面上的上主弦杆a通过腹杆相连，第2n个截面上的下主弦杆C与第2n+1个截面上的上主弦杆A通过腹杆相连；

第2n+1个截面上的上主弦杆a与第2n+2个截面上的下主弦杆A通过腹杆相连，第2n+1个截面上的上主弦杆c与第2n+2个截面上的下主弦杆C通过腹杆相连；

第2n个截面上的下主弦杆A和下主弦杆C同时与第2n+2个截面上的下主弦杆B通过腹杆相连，第2n个截面上的上主弦杆a和上主弦杆c同时与第2n+2个截面上的上主弦杆b通过腹杆相连。

进一步地，在同一截面上，上主弦杆a、上主弦杆b、上主弦杆c、下主弦杆C、下主弦杆B和下主弦杆A通过腹杆顺次连接；

所述的上主弦杆b同时与下主弦杆A、下主弦杆B和下主弦杆C通过腹杆相连；或者所述的下主弦杆B同时与上主弦杆a、上主弦杆b和上主弦杆c通过腹杆相连。在臂架左右侧受力不均匀时，会产生非常大的扭矩。由于此臂架由6根主弦杆组成，无论重量位于哪一侧，此扭矩都可由这一侧的4根主弦杆组成的封闭截面承受。

进一步地，所述的主弦杆为圆管或方管。对于大起重量的吊机，主弦杆也可以是焊接箱体。

一种包含所述海上浮吊用六弦杆臂架的浮式起重机，该起重机包括回转平台、吊钩、钢丝绳缠绕机构、驱动机构及支撑筒体。所述的臂架根部与回转平台转动连接。所述的吊钩设置在臂架头部。所述的驱动机构位于回转平台上，可使起重机回转，并通过钢丝绳缠绕机构实现吊钩升降及臂架变幅。

进一步地，所述钢丝绳缠绕机构还包括钢丝绳、滑轮组及滑轮架。

进一步地，所述的吊钩包括位于六弦杆臂架两侧，横向布置，可各自独立转动并可分别独立工作的第一主钩和第二主钩。

2个主钩可共同工作，也可独立单独工作。不仅可实现货物起吊，也可无需其他吊机协助，仅用自身的2个主钩协同工作，就可实现货物的翻身。当货物需要翻身时，一个主钩作为主吊吊起货物，另一个主钩作为挂钩挂住货物的另一端。当货物重量从作为主吊的主钩转移到作为挂钩的主钩上时，货物就可以实现翻身。在这个过程中，货物重量会作用于臂架横截面的一侧，会产生非常大的扭矩。由于此臂架由6根主弦杆组成，无论货物重量位于哪一侧，此扭矩都可由这一侧的4根主弦杆组成的封闭截面承受。

一种包含所述浮式起重机的浮吊系统，该系统还包括海上漂浮体、航行时用于放置起重机上六弦杆臂架的搁架，所述的搁架和支撑筒体均固设在海上漂浮体上。海上漂浮体通常为大型船只。

一种如上所述的浮吊系统的应用，该系统应用于大型海上构件的打捞、吊装和翻转。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明的臂架结构强度高、重量轻，可满足横向排列的两个主钩各自独立满载作业的需求；

(2)本发明的臂架主弦杆形式多样，可以是圆管、方管或焊接箱体，可适应不同大小作业起重量的需求；

(3)本发明的臂架形式的浮吊可降低作用在船体上的载荷，可独立完成长型构件的横向翻身，以适应大型海上构件及风电机组的安装需求。

附图说明

图1为实施例中浮吊系统的侧视图；

图2为实施例中浮吊系统的俯视图；

图3为实施例中六弦杆臂架的俯视-侧视图；

图4为实施例中圆管六弦杆臂架的截面图；

图5为实施例中吊钩合并时示意图；

图6为实施例中吊钩分开时示意图；

图7为现有技术中八弦杆臂架的示意图；

图8为现有技术中八弦杆臂架的截面图；

图9为现有技术中八弦杆臂架挂有单个主钩的示意图；

图10为现有技术中八弦杆臂架挂有两个主钩的示意图；

图11为现有技术中四弦杆臂架的示意图；

图12为现有技术中四弦杆臂架的截面图；

图13为现有技术中四弦杆臂架挂有单个主钩的示意图；

图14为现有技术中四弦杆臂架挂有两个主钩的示意图；

图15为实施例2中方管六弦杆臂架的截面图；

图16为实施例3中焊接箱体为主弦杆的六弦杆臂架的截面图；

图中标号所示：海上漂浮体1、搁架2、六弦杆臂架30、臂架根部301、臂架中部302、臂架头部303、回转平台31、吊钩32、第一主钩321、第二主钩322、钢丝绳缠绕机构33、驱动机构34、支撑筒体35。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

一种浮吊系统，如图1-2，该系统包括浮式起重机、海上漂浮体1、航行时用于放置起重机上六弦杆臂架的搁架2，搁架2和回转平台31均固设在海上漂浮体1上，海上漂浮体1为大型船只。该系统应用于大型海上构件的打捞、吊装和翻转。

浮式起重机包括六弦杆臂架30、回转平台31、吊钩32、钢丝绳缠绕机构33、驱动机构34及支撑筒体35，臂架根部301与回转平台31转动连接，吊钩32设置在臂架头部303。驱动机构34位于回转平台31上，可使起重机回转，并通过钢丝绳缠绕机构33，实现吊钩32升降及臂架30变幅。

吊钩32包括位于六弦杆臂架两侧，如图5-6，横向布置，可各自独立转动并可分别独立工作的第一主钩321和第二主钩322。

六弦杆臂架30，如图3，包括依次连接的臂架根部301、臂架中部302和臂架头部303；臂架中部302包括六根主弦杆以及将主弦杆进行连接的腹杆。主弦杆为圆管。

主弦杆包括三根上主弦杆，具体包括上主弦杆a、上主弦杆b和上主弦杆c，还包括三根下主弦杆，具体包括下主弦杆A、下主弦杆B和下主弦杆C。

臂架中部302的第2n个截面上的下主弦杆A与第2n+1个截面上的上主弦杆a通过腹杆相连，第2n个截面上的下主弦杆C与第2n+1个截面上的上主弦杆A通过腹杆相连；

第2n+1个截面上的上主弦杆a与第2n+2个截面上的下主弦杆A通过腹杆相连，第2n+1个截面上的上主弦杆c与第2n+2个截面上的下主弦杆C通过腹杆相连；

第2n个截面上的下主弦杆A和下主弦杆C同时与第2n+2个截面上的下主弦杆B通过腹杆相连，第2n个截面上的上主弦杆a和上主弦杆c同时与第2n+2个截面上的上主弦杆b通过腹杆相连。

在同一截面上，如图4，上主弦杆a、上主弦杆b、上主弦杆c、下主弦杆C、下主弦杆B和下主弦杆A通过腹杆顺次连接；上主弦杆b同时与下主弦杆A、下主弦杆B和下主弦杆C通过腹杆相连。

2个主钩可共同工作，也可独立单独工作。不仅可实现货物起吊，也可无需其他吊机协助，仅用自身的2个主钩协同工作，就可实现货物的翻身。当货物需要翻身时，一个主钩作为主吊吊起货物，另一个主钩作为挂钩挂住货物的另一端。当货物重量从作为主吊的主钩转移到作为挂钩的主钩上时，货物就可以实现翻身。在这个过程中，货物重量会作用于臂架横截面的一侧，会产生非常大的扭矩。由于此臂架由6根主弦杆组成，无论货物重量位于哪一侧，此扭矩都可由这一侧的4根主弦杆组成的封闭截面承受。

实施例2

如图15，与实施例1的不同之处在于，本实施例中六弦杆臂架的主弦杆为方管。

实施例3

如图16，与实施例1的不同之处在于，本实施例中六弦杆臂架的主弦杆为焊接箱体。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。