CN103787208A - 用于自升式工作平台的桁架式起重机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于自升式工作平台的桁架式起重机，包括船体、船体甲板、穿设在船体中的桩腿、以及起重机，所述起重机包括起重机底座和起重机吊臂，所述起重机还包括一固定在船体甲板上的桁架式底座，所述起重机底座固定在桁架式底座的上端，当所述桩腿伸出船体甲板位置最高时，所述起重机吊臂可绕过桩腿。本发明中，通过桁架式底座将起重机抬升到一定高度，使得船体无论在何种水域进行工作时都能保证起重机的吊臂绕过桩腿，从而消除桩腿伸出船体甲板这一部分的高度对起重机吊臂回转的影响，进而保证起重机在任何工况下都能够实现全回转起重作业；另外，由桁架式底座构成的起重机结构简单，且造价低。

Description

用于自升式工作平台的桁架式起重机

技术领域

本发明涉及一种海洋工程起重机械，特别是涉及一种用于自升式工作平台的桁架式起重机。

背景技术

随着海上风电以及石油开采行业的迅猛发展，使用海洋工程起重机械进行安装和维护海上平台的需求量日益增加，同时对海洋工程起重机械也提出了更高的要求。应用于海上自升式工作平台的起重机都要满足以下三个重要指标：舷外跨距、起吊高度以及全回转起重作业能力。目前，应用于海上自升式工作平台的海洋工程起重机械型式多样，主要型式有桅杆式、A架式和绕桩式等。其中，桅杆式和A架式起重机均需要在船体的甲板上设置基座，且为了满足舷外跨距和起吊高度这两个指标，通常做法是有限提高基座高度、以及增加起重机的吊臂长度。但上述操作会增加自升式工作平台的重量和重心高度，导致成本大大增加，特别是，当自升式工作平台在我国沿海浅吃水及潮间带风电场施工时，自升式工作平台会随着海面变浅而下降，故桩腿没在海水中的部分较少，而桩腿伸出自升式工作平台的部分较多，进而导致起重机受到桩腿伸出平台部分高度的影响，即起重机在此情况下很难实现全回转起重作业。

为了解决上述问题，近年来出现了一种绕桩式起重机，如中国实用新型专利说明书CN202766146U公开了一种大型绕桩式海上平台起重机，包括插在主甲板上的桩腿，所述桩腿上套有桩靴，所述桩靴置于所述主甲板上，所述桩靴上设有基座，所述基座上设有回转支承装置，所述回转支承装置上方设有回转平台，所述回转平台的一侧设有司机室和机房，所述回转平台上依次设有臂架变幅绞车、主起升绞车、副起升绞车，所述回转平台上还设有人字架，所述人字架的顶端设有人字架顶部滑轮组，所述回转平台连接有臂架，所述臂架的顶端设有臂架头部滑轮组，所述臂架的顶端下方设有主吊钩、副吊钩和变幅吊钩。但是，该大型绕桩式海上平台起重机造价及其昂贵，对于自升式工作平台的投资预算及建造周期都产生很大的影响。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种结构简单、造价成本低、且能实现全回转起重作业的用于自升式工作平台的桁架式起重机。

为实现上述目的，本发明提供一种用于自升式工作平台的桁架式起重机，包括船体、船体甲板、穿设在船体中的桩腿、以及起重机，所述起重机包括起重机底座和起重机吊臂，所述起重机还包括一固定在船体甲板上的桁架式底座，所述起重机底座固定在桁架式底座的上端，当所述桩腿伸出船体甲板位置最高时，所述起重机吊臂可绕过桩腿。

优选地，所述桁架式底座的高度为50～70m。

进一步地，所述桁架式底座包括多根竖直放置的主弦杆，相邻两根主弦杆之间设有多根上下分布的水平撑杆，所述水平撑杆和主弦杆形成多个方形体单元，每个方形体单元中设有位于该方形体单元体对角线上的侧向斜撑杆；所述主弦杆与水平撑杆、主弦杆与侧向斜撑杆、水平撑杆与侧向斜撑杆均为焊接连接。

优选地，所述主弦杆穿过船体甲板后伸入至船体底部，且主弦杆和船体舱壁焊接连接。

进一步地，所述桁架式底座的上端焊接有一水平布置的封板，该封板位于多根主弦杆所围成的框架内，所述起重机底座为一圆筒体、且焊接在所述封板上。

优选地，所述主弦杆、水平撑杆和侧向斜撑杆均为高强度钢材。

如上所述，本发明涉及的用于自升式工作平台的桁架式起重机，具有以下有益效果：

本发明中，通过桁架式底座将起重机抬升到一定高度，使得船体无论在何种水域进行工作时都能保证起重机的吊臂绕过桩腿，从而消除桩腿伸出船体甲板这一部分的高度对起重机吊臂回转的影响，进而保证起重机在任何工况下都能够实现全回转起重作业；另外，由桁架式底座构成的起重机结构简单，且造价低。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的侧视图。

图3为本发明的另一实施例。

图4为图1中桁架式底座的结构示意图。

图5为图4的A-A向剖视图。

图6为本发明中桁架式底座和船体的连接示意图。

图7为本发明中桁架式底座和起重机底座的连接示意图。

元件标号说明

1    船体

11   船体甲板

12   船体舱壁

2    桩腿

3    起重机

31   起重机底座

32   起重机吊臂

4    桁架式底座

41   主弦杆

42   水平撑杆

43   方形体单元

44   侧向斜撑杆

5    封板

6    大肘板

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1和图2所示，本发明涉及一种用于自升式工作平台的桁架式起重机，包括船体1、船体甲板11、穿设在船体1中的桩腿2、以及起重机3，所述起重机3包括起重机底座31和起重机吊臂32，所述起重机3还包括一固定在船体甲板11上的桁架式底座4，所述起重机底座31固定在桁架式底座4的上端，当所述桩腿2伸出船体甲板11位置最高时，所述起重机吊臂32可绕过桩腿2。优选地，所述桁架式底座4的高度为50～70m，当然，根据现场的具体情况，所述桁架式底座4的高度可适当调整。

本发明中，所述船体1、船体甲板11、起重机3构成自升式工作平台，该自升式工作平台漂浮在海面上，并随着海面水位的高低而上下起伏，故当自升式工作平台在浅吃水区或在锚泊定位工况下，桩腿2伸出船体甲板11的位置最高，即桩腿2从船体甲板11中伸出的长度最长；当自升式工作平台在起升工况下时，其需要通过桩腿2定位，故桩腿2伸出船体甲板11的位置最低，即桩腿2从船体甲板11中伸出的长度最短。本发明通过桁架式底座4将起重机3底盘抬升到一定的高度，并且在桩腿2从船体甲板11中伸出的长度为最长的工况下，该高度能够使得起重机吊臂32绕过桩腿2，即起重机吊臂32在旋转过程中不会与桩腿2碰撞，进而确保自升式工作平台不管处于何种工况，无论应用何种形式的起重机，起重机都能够实现全回转作业，以达到全回转起重作业的要求。另外，采用桁架式底座4能够极大降低成本，从而有效解决起重机舷外跨距、起吊高度、全回转起重作业和成本之间的矛盾。

进一步地，由于桁架式底座4的高度为50～70m，其高度较高，故在起重机3全回转作业的过程中，起重机3会对桁架式底座4施加垂向载荷和较大的倾覆力矩，且桁架式底座4高度越高，其所受的载荷和力矩就越大，故对桁架式底座4的强度和刚度要求就越高。为了满足强度和刚度的要求，本实施例中，如图1、图4和图5所示，所述桁架式底座4包括多根竖直放置的主弦杆41，且多根主弦杆41呈阵列状均匀布置，相邻两根主弦杆41之间设有多根上下分布的水平撑杆42，所述水平撑杆42和主弦杆41形成多个方形体单元43，该方形体单元43的边长即为一根水平撑杆42的长度，每个方形体单元43中设有位于该方形体单元43体对角线上的侧向斜撑杆44；所述主弦杆41与水平撑杆42、主弦杆41与侧向斜撑杆44、水平撑杆42与侧向斜撑杆44均为焊接连接，且各节点及主弦杆41应力通过有限元方法分析计算，使桁架式底座4在其使用期间内不会出现疲劳损伤。所述桁架式底座4采用上述结构后，其结构强度大大增强，且有效将起重机3对其施加的力传递给船体甲板11和船体1，并由海水的浮力来平衡，从而保证整个自升式工作平台的结构强度和作业稳定性。

另外，所述主弦杆41的个数由起重机3的重量大小来决定，本发明中提供两种不同型号的桁架式底座4，实施例一，如图4和图5所示，所述主弦杆41有16根，按左右4根、前后4根来排列，相邻的两根主弦杆41之间均焊接有一水平撑杆42；实施例二，如图3所示，所述主弦杆41有9根，按左右3根、前后3根来排列，相邻的两根主弦杆41之间均焊接有一水平撑杆42。另外，上下相邻的两个方形体单元43中，两根侧向斜撑杆44的倾斜方向一致，而左右相邻或前后相邻的两个方形体单元43中，两根侧向斜撑杆44的倾斜方向相反，进一步保证桁架式底座4的结构强度，确保对起重机3形成有效的支撑。

优选地，为了减轻桁架式底座4的重量，所述桁架式底座4采用海洋工程专用的高强度钢材，即主弦杆41、水平撑杆42和侧向斜撑杆44均为高强度钢材。

进一步地，由于起重机3被桁架式底座4抬高后，起重机3重心和桁架式底座4重心的位置偏高，在船体运动、风载荷以及吊重的作用下，桁架式底座4根部将承受很大的载荷，所以为了保证桁架式底座4和船体1之间的连接强度，桁架式底座4与船体1的连接结构为：如图6所示，所述主弦杆41穿过船体甲板11后伸入至船体1底部，且主弦杆41和船体舱壁12焊接连接。另外，有些主弦杆41伸入船体1内部后不与船体舱壁12接触，此时，可通过大肘板6过渡，即在主弦杆41和船体甲板11的连接处、主弦杆41与船体1底部的连接处均焊接大肘板6，以确保桁架式底座4和船体1的连接强度，且大肘板6还能有效将桁架式底座4根部所受的载荷分散到船体1结构中，避免受力过于集中。优选地，如图6所示，在桁架式底座4的根部，相邻两根主弦杆41之间还可焊接位于船体甲板11上端面上的大肘板6，进一步加强结构强度。

进一步地，桁架式底座4和起重机底座31的具体连接结构为：如图7所示，在桁架式底座4的上端焊接一水平布置的封板5，该封板5位于多根处于外围的主弦杆41所围成的框架内，所述起重机底座31为一圆筒体、且焊接在所述封板5上。优选地，可在桁架式底座4的上端，相邻两根主弦杆41之间焊接大肘板6，在主弦杆41和起重机底座31之间焊接大肘板6，以增加连接的可靠性，并有效传递载荷。

优选地，当桁架式底座4中主弦杆41与水平撑杆42、主弦杆41与侧向斜撑杆44、水平撑杆42与侧向斜撑杆44焊接后、以及在桁架式底座4与起重机底座31、船体1焊接后，还需要对各焊接点或焊缝进行拍照探伤，观察焊缝内是否有焊渣或气泡，即确定每个焊接点或焊缝质量是否合格，若不合格，则进行修补、重焊等作业，直至所有的焊接点、焊缝质量都符合要求，进而确保整体结构的强度和质量。

综上所述，本发明具有以下有益效果;

1、采用桁架式底座4将起重机3底盘抬高，使起重机3达到全回程起重作业的要求；

2、采用桁架式底座4，与传动的底座相比，其重量大大减轻，且桁架结构稳定性好，对于受较大垂直载荷和倾覆力矩的结构比较有利；

3、通过有限元的方式对整个桁架结构进行受力分析，对其结构进行优化，逐层减小构件尺寸，内部主弦杆41的尺寸可比外围主弦杆41的尺寸小，以减少桁架式底座4的重量，充分利用材料；

4、通过有限元建模分析结构静强度，使得桁架式底座4整体和局部的稳定性均可满足要求；

5、焊接后对焊缝和焊接点进行探伤，保证桁架式底座4的质量，以保证作业的顺利进行。

所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.一种用于自升式工作平台的桁架式起重机，包括船体（1）、船体甲板（11）、穿设在船体（1）中的桩腿（2）、以及起重机（3），所述起重机（3）包括起重机底座（31）和起重机吊臂（32），其特征在于：所述起重机（3）还包括一固定在船体甲板（11）上的桁架式底座（4），所述起重机底座（31）固定在桁架式底座（4）的上端，当所述桩腿（2）伸出船体甲板（11）位置最高时，所述起重机吊臂（32）可绕过桩腿（2）。

2.根据权利要求1所述的桁架式起重机，其特征在于：所述桁架式底座（4）的高度为50～70m。

3.根据权利要求1所述的桁架式起重机，其特征在于：所述桁架式底座（4）包括多根竖直放置的主弦杆（41），相邻两根主弦杆（41）之间设有多根上下分布的水平撑杆（42），所述水平撑杆（42）和主弦杆（41）形成多个方形体单元（43），每个方形体单元（43）中设有位于该方形体单元（43）体对角线上的侧向斜撑杆（44）；所述主弦杆（41）与水平撑杆（42）、主弦杆（41）与侧向斜撑杆（44）、水平撑杆（42）与侧向斜撑杆（44）均为焊接连接。

4.根据权利要求3所述的桁架式起重机，其特征在于：所述主弦杆（41）穿过船体甲板（11）后伸入至船体（1）底部，且主弦杆（41）和船体舱壁（12）焊接连接。

5.根据权利要求3所述的桁架式起重机，其特征在于：所述桁架式底座（4）的上端焊接有一水平布置的封板（5），该封板（5）位于多根主弦杆（41）所围成的框架内，所述起重机底座（31）为一圆筒体、且焊接在所述封板（5）上。

6.根据权利要求3所述的桁架式起重机，其特征在于：所述主弦杆（41）、水平撑杆（42）和侧向斜撑杆（44）均为高强度钢材。

Images