一种单桩运输翻转系统的制作方法

本发明属于海上风电单桩设备，尤其涉及一种单桩运输和翻转系统。

背景技术：

1、近些年，随着海上风电行业的蓬勃发展，海上风机不断升级换代，朝着大型化，深水化的方向不断发展。作为风机基础的单桩也越来越重，尺寸也越做越大。传统的施工方案，单桩在码头装船,海上搬运装载以及翻桩过程中都需要起重机独立完成，因此对起重机的起重能力依赖严重。一方面，起重机的起重能力要求越大，其机身尺寸也会相应增大，所占甲板面积也就更大，这样会降低驳船的单桩存储及运输能力；另一方面，风电场一般都建设在风力资源比较丰富的地方，考虑到海上起重作业的恶劣环境，完全利用起重机施工进行施工，其效率偏底，安全稳定性也较差。此外，单桩的运输鞍座一般也是根据单桩尺寸定制而成，一旦单桩的设计尺寸发生改变，运输鞍座将不再适用，造成资源的严重浪费。

2、为此，我们提出了一种单桩运输及翻转系统，以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明提供了一种单桩运输翻转系统，用于解决传统施工方案中运输鞍座通用性差，对起重设备依赖严重，作业风险大等问题。一种单桩运输翻转系统，包括驳船本体、底部支撑鞍座、顶部支撑鞍座、滑移系统、翻转系统、起重设备和单桩本体；所述底部支撑鞍座和顶部支撑鞍座分别安装在驳船本体上方两侧，用于共同存储及运输单桩本体；所述滑移系统安装在底部支撑鞍座和顶部支撑鞍座之间，用于单桩本体的搬运；所述翻转系统安装底部支撑鞍座一侧，相对的一侧安装有单独的顶部支撑鞍座，以配合翻转系统共同支撑单桩本体；起重机位于顶部支撑鞍座一侧，用于单桩本体的装船以及协助翻转系统对单桩本体进行翻转。

2、作为本发明的进一步技术方案，所述的底部支撑鞍座通过螺栓连接固定在驳船本体上方的基座上；底部支撑鞍座上方设置有夹紧装置，夹紧装置的距离可以通过滑移系统进行调整，夹紧装置的角度可以通过角度调整系统进行调整，由此夹紧装置可以匹配不同的单桩本体尺寸。

3、作为本发明的进一步技术方案，所述的顶部支撑鞍座通过螺栓连接固定在驳船本体上方的基座上；顶部支撑鞍座上安装有一根横梁，夹紧装置安装在横梁顶部；横梁上面沿垂直方向均匀布置多组工作孔位，在高度调整系统的作用下实现高度调整；夹紧装置的角度可以通过角度调整系统进行调整，以匹配不同的单桩本体尺寸。

4、作为本发明的进一步技术方案，所述的滑移系统布置于顶部支撑鞍座和底部支撑鞍座之间，且船舶本体上方设置有专门的轨道可供滑移系统滑行；滑移系统由下至上分别包括滑车本体、伸缩箱、平台支架、预置梁和夹紧装置；滑车本体与伸缩箱、平台支架之间采用嵌套的方式，在主顶升系统的作用下可沿轨道垂直滑动，实现一级和二级顶升；预置梁上面沿垂直方向均匀布置多组工作孔位，在次级顶升系统的作用下可沿平台支架上的轨道垂直滑动，实现三级顶升；夹紧装置安装在预置梁上方，夹紧装置的角度可以通过角度调整系统进行调整，以匹配不同的单桩本体尺寸。

5、作为本发明的进一步技术方案，所述的翻转系统包括基座、底座、伸缩臂、折叠架、预置架、主顶升液压缸、托架、抓斗和滑箱。基座安装在驳船本体上方，分为左右两个，且与底部支撑鞍座同侧；底座安装在基座上方，通过高强螺栓与基座相连；伸缩臂和折叠架分别通过销轴连接的形式安装在基座的顶部铰点和底部铰点，伸缩臂的外端与折叠架相连，通过伸缩臂伸缩推动折叠架实现翻转系统俯仰动作；托架安装在两个折叠架之间，且与折叠架通过销轴连接的形式相连；预置架安装在折叠架的外侧，且与折叠架及托架共用一根销轴；预置架的顶部铰点与托架相连，可将预置架完全固定在托架上，预置架端部与主顶升液压缸相连，主顶升液压缸的另一端与折叠架底部铰点相连；通过主顶升液压缸的往复运动，推动预置架带动托架实现翻转系统的翻转动作。抓斗呈“u”字形，嵌套在托架内部，抓斗上均匀布置多组工作孔位，用来满足不同工作位置调整的需求；滑箱嵌套在抓斗两根悬臂外部，滑箱与抓斗通过销轴进行连接，滑箱与抓斗之间安装有液压缸，通过液压缸的往复运动实现对抓斗位置的调整；抓斗底部设置有“v”形梁结构，用于承托单桩本体；“v”形梁结构上设置有夹紧装置，用于夹持单桩本体，防止在翻桩过程中滑移脱落。

6、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

7、1.本发明的顶部支撑鞍座与底部支撑鞍座上均设置有夹紧装置，且夹紧装置的角度及间距可根据单桩本体的尺寸进行调整，既可以提高单桩本体在存储及运输过程中的稳定性，又可以解决支撑鞍座的通用性问题，避免传统支撑鞍座无法支撑不同尺寸单桩本体而造成的资源浪费。

8、2.通常单桩本体顶部直径小于底部直径，这就造成了存储时单桩顶部与底部距离甲板的高度不一致。本发明的顶部支撑鞍座的高度可以根据单桩本体的尺寸进行调整以补偿高度差，使单桩始本体终处于水平的状态，从而提高了单桩本体在存储及运输过程中的稳定性。

9、3.本发明的滑移系统高度可调，当高度下降至最低时，滑移系统可以从存储的单桩本体底下自由通过。码头装船时，起重机只需要将单桩本体放置在离自身最近的支撑鞍座上即可。滑移系统可滑移至单桩底部，将单桩顶升至一定高度后搬移至其他的支撑鞍座上，这就大大降低了对起重机起重能力的要求。起重机和滑移系统协同作业，提高了工作效率，降低了成本。

10、4.本发明的滑移系统高度可调，当高度上升至最高时，滑移系统可托举单桩本体越过翻转系统。海上施工时，滑移系统可将支撑鞍座上的单桩本体顶升至最高位置，搬运并装载到翻转系统当中。与传统的施工方式相比，这一过程由滑车搬运完全替代了起重作业，降低了对起重机起重能力的要求，也降低了海上起重作业的风险。

11、5.翻转系统作为翻桩过程的旋转支点，可以提供稳定的支撑，使得整个翻桩过程更加平稳连续。

12、6.单桩本体翻转过程中，位于翻转系统托架及抓斗上的夹紧装置可以始终保持对单桩本体的稳定夹持，防止单桩本体的滑移或者脱落，从而提高了翻桩过程的安全性。

技术特征：

1.一种单桩运输翻转系统，其特征在于：包括驳船本体(1)、底部支撑鞍座(2)、顶部支撑鞍座(3)、滑移系统(4)、翻转系统(5)、起重设备(6)和单桩本体(7)；所述底部支撑鞍座(2)和顶部支撑鞍座(3)分别安装在驳船本体(1)上方两侧；所述滑移系统(3)安装在底部支撑鞍座(2)和顶部支撑鞍座(3)之间；所述翻转系统(4)安装在驳船本体(1)上方，且与底部支撑鞍座(2)同侧；所述翻转系统(4)对侧安装单独的顶部支撑鞍座(3)，与翻转系统(4)配合使用；所述起重设备(6)安装在驳船本体(1)上方，且与顶部支撑鞍座(3)同侧。

2.如权利要求1所述的单桩运输翻转系统，其特征在于：所述底部支撑鞍座(2)和顶部支撑鞍座(3)以两个为一组的形式成对出现，且均匀布置在驳船本体(1)两侧。底部支撑鞍座(2)和顶部支撑鞍座(3)共同支撑单桩本体(7)。

3.如权利要求2所述的单桩运输翻转系统，其特征在于：所述底部支撑鞍座(2)包括基座(21)、鞍座本体(22)、夹紧装置(23)、滑移系统(24)和角度调整系统(25)；所述基座(21)安装在驳船本体(1)上方；所述鞍座本体(22)安装在基座(21)上方，且与基座(21)通过高强螺栓连接；所述夹紧装置(23)安装在鞍座本体(22)上方，且两个为一组；所述滑移系统(24)安装在夹鞍座本体(22)上方，用于调整夹紧装置(23)的间距以匹配单桩本体(7)的尺寸；所述角度调整系统(25)安装在夹紧装置(23)的两侧，用于调整夹紧装置(23)的角度以匹配单桩本体(7)的尺寸。

4.如权利要求2所述的单桩运输翻转系统，其特征在于：所述顶部支撑鞍座(3)包括基座(31)、鞍座本体(32)、横梁(33)、夹紧装置(34)、角度调整系统(35)和高度调整系统(36)；所述基座(31)安装在驳船本体(1)上方；所述鞍座本体安装在基座(31)上方，且与基座(31)通过高强螺栓连接；所述横梁(33)安装在鞍座本体(32)中间，且与鞍座本体(32)通过销轴形式进行连接；所述横梁(33)上设置有不同高度的多组工作孔位，用于配合不同高度的设置需求；所述高度调整系统(36)与横梁(33)相连，另一端与鞍座本体(32)相连，用于调整横梁(33)高度以匹配单桩本体(7)的存储高度；所述夹紧装置(34)安装在横梁(33)上方，且两个为一组；所述角度调整系统(35)安装在夹紧装置(34)的两侧，用于调整夹紧装置(34)的角度以匹配单桩本体(7)的尺寸。

5.如权利要求1所述的单桩运输翻转系统，其特征在于：所述滑移系统(4)布置于底部支撑鞍座(2)和顶部支撑鞍座(3)之间；所述滑移系统(4)有两个，同时工作时可承载单桩本体(7)的全部重量。

6.如权利要求5所述的单桩运输翻转系统，其特征在于：所述滑移系统(4)高度可调；所述滑移系统(4)以最小高度滑行时，可在单桩本体(7)的底部自由通过；所述滑移系统(4)以最大高度滑行时，可托举单桩本体(7)越过翻转系统(5)。

7.如权利要求5所述的单桩运输翻转系统，其特征在于：所述滑移系统(4)包括滑移轨道(41)、滑车本体(42)、滑车牵引系统(43)、伸缩箱(44)、平台支架(45)、预置梁(46)、主顶升系统(47)、次级顶升系统(48)、夹紧装置(49)和角度调整系统(410)。

8.如权利要求7所述的单桩运输翻转系统，其特征在于：所述滑移轨道(41)安装在驳船本体(1)上方，滑车本体(42)安装在滑移轨道(41)上方，并通过滑车牵引系统(43)进行水平滑行。

9.如权利要求7所述的单桩运输翻转系统，其特征在于：所述伸缩箱(44)有两个，安装在滑车本体(42)两侧且嵌套在滑车本体(42)内部，滑车本体(42)设置有专门的轨道可供伸缩箱(44)垂直滑行。

10.如权利要求7所述的单桩运输翻转系统，其特征在于：所述主顶升系统(47)有四个，安装在伸缩箱(44)两侧且嵌套在滑车本体(42)内部。滑车本体(42)设置有专门的轨道可供主顶升系统(47)垂直滑行。

11.如权利要求7所述的单桩运输翻转系统，其特征在于：所述平台支架(45)嵌套在两个伸缩箱(44)的内部，且与伸缩箱(44)顶部通过销轴形式进行连接；所述平台支架(45)嵌套在四个主顶升系统(47)外部，且与主顶升系统(47)通过高强螺栓进行连接。

12.如权利要求7所述的单桩运输翻转系统，其特征在于：所述预置梁(46)安装在平台支架(45)中间，且与平台支架(45)过销轴形式进行连接；所述预置梁(46)上设置有不同高度的多组工作孔位以满足不同高度的设置需求；所述次级顶升系统(48)安装在平台支架(45)上，且另一端与预置梁(46)连接，用于对预置梁(46)高度进行调整。

13.如权利要求7所述的单桩运输翻转系统，其特征在于：夹紧装置(49)安装在预置梁(46)上方，且两个为一组；所述角度调整系统(410)安装在夹紧装置(49)的两侧，用于调整夹紧装置(49)的角度以匹配单桩本体(7)的尺寸。

14.如权利要求1所述的单桩运输翻转系统，其特征在于：所述翻转系统(5)包括基座(51)、底座(52)、伸缩臂(53)、折叠架(54)、预置架(55)、主顶升液压缸(56)、托架(57)、抓斗(58)和滑箱(59)。

15.如权利要求14所述的单桩运输翻转系统，其特征在于：所述基座(51)有两个，安装在驳船本体(1)的上方，且与底部支撑鞍座(2)同侧；底座(52)安装在基座(51)上方，且与基座(51)通过高强螺栓进行连接。

16.如权利要求14所述的单桩运输翻转系统，其特征在于：所述伸缩臂(53)安装在底座(52)的上部铰点，所述折叠架(54)安装在底座(52)下部铰点，且伸缩臂(53)外端与折叠架(54)通过销轴形式连接。

17.如权利要求14所述的单桩运输翻转系统，其特征在于：所述伸缩臂(53)包括背衬铰箱(531)、背衬滑移箱(532)、背衬伸缩杆(533)以及伸缩液压缸(534)；所述背衬滑移箱(532)嵌套在背衬铰箱(531)内部，且背衬滑移箱(532)上设置有专门的轨道可在背衬铰箱(531)内部滑行；所述背衬伸缩杆(533)嵌套在背衬滑移箱(532)内部，且背衬伸缩杆(533)上设置有专门的轨道可在背衬滑移箱(532)内部滑行。

18.如权利要求17所述的单桩运输翻转系统，其特征在于：所述背衬铰箱(531)、背衬滑移箱(532)和背衬伸缩杆(533)三者之间通过销轴形式进行连接；所述背衬滑移箱(532)和背衬伸缩杆(533)之间通过另外一个销轴进行连接；所述背衬伸缩杆(533)上设置有多组工作孔位以满足不同的外伸长度需求；所述伸缩液压缸(534)安装在背衬铰箱(531)和背衬滑移箱(532)之间，通过伸缩液压缸(534)往复运动实现背衬伸缩杆(533)工作孔位的切换，实现伸缩臂(53)伸缩长度变换，进而推动折叠架(54)实现翻转系统(5)的俯仰动作。

19.如权利要求14所述的单桩运输翻转系统，其特征在于：所述托架(57)安装在两个折叠架(54)之间，且与折叠架(54)外端通过销轴形式进行连接。

20.如权利要求19所述的单桩运输翻转系统，其特征在于：所述托架(57)上设置有夹紧装置，包括底部夹紧装置(571)和顶部夹紧装置(572)；所述底部夹紧装置(571)和顶部夹紧装置(572)的工作角度均可调整以匹配单桩本体(7)的尺寸；所述底部夹紧装置(571)和顶部夹紧装置(572)共同作用，防止在翻桩过程中单桩本体(7)滑移脱落。

21.如权利要求14所述的单桩运输翻转系统，其特征在于：所述预置架(55)安装在折叠架(54)外侧，且主铰点与折叠架(54)和托架(57)共用同一个销轴；所述预置架(55)顶部铰点与托架(57)相连，用于将预置架(55)完全固定在托架(57)上；所述预置架(55)端部与主顶升液压缸(56)相连，主顶升液压缸(56)的另一端与折叠架(54)底部的铰点相连；所述主顶升液压缸(56)往复运动，推动预置架(55)绕折叠架(54)端部铰点转动，进而推动托架(57)实现翻转系统(5)的翻转动作。

22.如权利要求21所述的单桩运输翻转系统，其特征在于：所述托架(57)上设置有多组工作孔位，以配合预置架(55)的不同工作角度需求。

23.如权利要求14所述的单桩运输翻转系统，其特征在于：所述抓斗(58)呈“u”字形，嵌套在托架(57)中；所述滑箱(59)有两个，分别嵌套在抓斗(58)的两侧悬臂外部；抓斗(58)上设置有均匀布置的多组工作孔位，通过销轴连接的形式分别与托架(57)和滑箱(59)相连；所述托架(57)和滑箱(59)用滑箱液压缸(591)连接，通过滑箱液压缸(591)的往复运动实现抓斗(58)的位置调整。

24.如权利要求14所述的单桩运输翻转系统，其特征在于：所述抓斗(58)底部设置有“v”形梁结构(581)，用于承托单桩本体(7)的底部；所述“v”形梁结构(581)设置有夹紧装置(582)，用于夹持单桩本体(7)，防止在翻桩过程中单桩本体(7)滑移脱落。

技术总结本发明提供一种单桩运输翻转系统，包括驳船本体、支撑鞍座、滑移系统、翻转系统和起重设备。本发明中，支撑鞍座成对均匀布置于驳船本体两侧，用于单桩的水平存储。根据单桩直径调节支撑鞍座上夹紧装置的角度，可以实现对不同直径单桩的稳定夹持，提高运输过程中的稳定性。滑移系统布置于支撑鞍座之间，使用时，滑移小车在轨道上移动，实现单桩的搬运和装载。翻转系统与起重设备分别布置于船舶本体两侧，在起重设备的协助下，实现单桩从水平状态到垂直状态的翻转。本发明中，单桩的搬运及装载由滑移系统独立完成，无需起重设备介入，降低了海上作业风险，提高作业稳定性。技术研发人员：林少滨受保护的技术使用者：凯若普（厦门）技术服务有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/23