一种升降机构的制作方法

本发明涉及自升式海洋平台领域，特别涉及一种升降机构。

背景技术：

自升式平台是一种配备多种功能的海洋工程设备，具有强大的海上油气生产开发和支持能力，可以兼顾近海施工、海上风电安装、桥梁架设、水工作业、岛礁建设等工程应用。自升式平台包括船体、多个桩腿以及与多个桩腿一一对应的升降机构。多个桩腿分布在在船体的边缘，升降机构设置在对应的桩腿和船体之间，船体或桩腿在升降机构的作用下实现自由升降。作业时桩腿下伸到海底，站立在海床上，利用桩腿托起船体，并使船体底部离开海面一定的距离。

液压插销式升降机构是最常见的一种升降机构。液压插销式升降机构包括上环梁、下环梁和提升油缸，上环梁和下环梁分别套装在桩腿上，提升油缸的一端与上环梁连接，提升油缸的另一端与下环梁连接，下环梁安装在船体上，下环梁和上环梁内均安装有插销组件。升降机构通过上环梁内的插销组件和下环梁内的插销组件交替承载、以及提升油缸的伸缩实现升降动作。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

下环梁直接焊接在船体上，升降机构无法从船体上拆卸。升降机构出现故障时不方便对升降机构进行维修和更换，自升式平台长期在海上固定作业时升降机构也会一直处于闲置状态，导致升降机构的利用率较低。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种升降机构，能够解决现有技术升降机构的利用率较低的问题。所述技术方案如下：

本发明实施例提供了一种升降机构，所述升降机构应用于自升式平台，所述自升式平台包括船体和桩腿，所述升降机构包括上环梁、下环梁、至少两个提升油缸、以及与所述提升油缸一一对应的上插销组件和下插销组件；所述上环梁、所述下环梁和所述船体沿所述桩腿的轴向依次套设在所述桩腿外，各个所述提升油缸的有杆端和无杆端分别与所述上环梁和所述下环梁连接，各个所述上插销组件分别固定在所述上环梁上，各个所述下插销组件分别固定在所述下环梁上，同一个所述提升油缸对应的上插销组件和下插销组件之间的连线与所述桩腿的轴向平行，所述桩腿上设有供所述上插销组件或所述下插销组件插入的插销孔；所述升降机构还包括至少两个螺杆以及与所述螺杆一一对应的上螺母、中螺母和下螺母；各个所述螺杆沿所述桩腿的轴向设置，且所述螺杆依次穿过所述上环梁、所述下环梁和所述船体；同一个所述螺杆对应的上螺母、中螺母和下螺母沿所述螺杆的长度方向依次套装在所述螺杆上，且所述上螺母位于所述上环梁远离所述下环梁的一侧，所述中螺母位于所述上环梁和所述下环梁之间，所述下螺母位于所述船体远离所述下环梁的一侧。

可选地，所述至少两个螺杆和所述至少两个提升油缸沿所述上环梁的周向分布，所述螺杆的数量为所述提升油缸的数量的两倍，所述至少两个提升油缸均匀插入在所述至少两个螺杆之间，且各个所述提升油缸两侧的螺杆与所述提升油缸之间的距离相等。

可选地，所述螺杆的数量等于所述提升油缸的数量，所述至少两个螺杆和所述至少两个提升油缸沿所述上环梁的周向交替分布。

可选地，所述上环梁和所述下环梁上均设有座板，所述座板上设有供所述螺杆穿过的通孔。

优选地，所述座板的两侧设有加强板。

可选地，所述上插销组件和所述下插销组件均包括插销油缸、连杆和插销；所述连杆沿所述桩腿的轴向延伸，所述连杆的第一端、中部和第二端均设有沿同一方向延伸的通孔，每个所述通孔内设有销轴；所述连杆的第一端的通孔内的销轴通过所述插销油缸固定在所述上环梁或所述下环梁上，所述连杆的中部的通孔内的销轴通过直杆固定在所述上环梁或所述下环梁上，所述连杆的第二端的通孔内的销轴与所述插销固定连接；所述连杆的第二端的通孔为条形，所述条形的长度方向与沿所述桩腿的轴向平行。

可选地，所述上环梁和所述下环梁上均设有与所述提升油缸铰接的耳板。

可选地，所述上环梁和所述下环梁与所述桩腿之间的间隙均为4mm～6mm。

可选地，所述螺杆与所述上环梁、所述下环梁和所述船体之间均设有柔性垫圈。

可选地，当所述船体漂浮在海面上时，所述中螺母和所述下螺母之间的距离大于所述下环梁和所述船体的厚度之和。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过增设至少两个螺杆以及与螺杆一一对应的上螺母、中螺母和下螺母，实现了升降机构的模块化设计，与平台接口简单，只需拆卸螺母即可将升降机构整体移除，升降机构的拆卸十分方便，极大的提高了升降机构的利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种升降机构的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的升降机构在船体漂浮时的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的升降机构在船体升降时的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种升降机构的俯视图；

图5是本发明实施例提供的另一种升降机构的俯视图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明实施例提供了一种升降机构。图1为本发明实施例提供的一种升降机构的结构示意图，图2为本发明实施例提供的升降机构在船体漂浮时的结构示意图，图3为本发明实施例提供的升降机构在船体升降时的结构示意图。参见图1～图3，升降机构100应用于自升式平台，自升式平台包括船体200和桩腿300，升降机构100包括上环梁11、下环梁12、至少两个提升油缸20、以及与提升油缸20一一对应的上插销组件31和下插销组件32。

在本实施例中，上环梁11、下环梁12和船体200沿桩腿300的轴向依次套设在桩腿300外，各个提升油缸20的有杆端和无杆端分别与上环梁11和下环梁12连接，各个上插销组件31分别固定在上环梁11上，各个下插销组件32分别固定在下环梁12上，同一个提升油缸20对应的上插销组件31和下插销组件32之间的连线与桩腿300的轴向平行，桩腿300上设有供上插销组件31或下插销组件32插入的插销孔300a。

升降机构100还包括至少两个螺杆40以及与螺杆40一一对应的上螺母41、中螺母42和下螺母43。各个螺杆40沿桩腿300的轴向设置，且螺杆40依次穿过上环梁11、下环梁12和船体200。同一个螺杆40对应的上螺母41、中螺母42和下螺母43沿螺杆40的长度方向依次套装在螺杆40上，且上螺母41位于上环梁11远离下环梁12的一侧，中螺母42位于上环梁11和下环梁12之间，下螺母43位于船体200远离下环梁12的一侧。

下面结合图1～图3先简单介绍一下升降机构的使用方法。

当船体拖动桩腿在海面上航行时，升降机构需要将桩腿固定在船体上。此时，如图2所示，中螺母42和下螺母43将下环梁和船体200夹在中间，下环梁12的下表面与船体200的上表面接触，即中螺母42和下螺母43之间的距离等于下环梁12和船体200的厚度之和。在具体实现时，先将上螺母41搭在上环梁11的上表面上，利用提升油缸20依次带动上环梁11、上螺母41、螺杆40和下螺母43向上运动，直到下螺母43搭在船体200的下表面上；再旋转中螺母42，使中螺母42和下螺母43将下环梁和船体200夹在中间，完成升降机构100与船体200的固定。由于升降机构100通过上插销组件31和下插销组件32与桩腿300固定，因此此时桩腿300通过升降机构100固定在船体200上。

当船体航行到指定地点时，升降机构需要将桩腿下放。此时，如图3所示，中螺母42和下螺母43之间的距离大于下环梁12和船体200的厚度之和，如相差升降机构升降动作的一个节距，具体可以通过旋转中螺母42实现。在下放桩腿300的过程中，当上环梁11上升时，下螺母43未接触船体200的下表面；当上环梁11下降时，中螺母42未接触下环梁12的上表面。这样在桩腿同步下放至海床时，可以利用桩腿可以相对船体200移动一定的距离，因此可以有效避免船体晃动带动桩腿冲击海床引起的事故。

由于各个桩腿300的入泥深度不一致，因此各个桩腿300的插销孔300a无法保持水平，导致下环梁12的下插销组件32无法全部插入插销孔300a。此时通过提升油缸20补偿各个桩腿300的插销孔300a的高度差，将下环梁12的下插销组件32全部插入插销孔300a。

在桩腿下放完成之后，升降机构需要将船体升离海面。此时，如图2所示，中螺母42和下螺母43将下环梁和船体200夹在中间，上螺母41对上环梁11限位，升降机构100固定在船体200上，具体实现过程与船体拖动桩腿在海面上航行时类似，在此不再赘述。

在船体的底面离开海面一定的距离时，需要将船体和桩腿锁定。此时微收缩提升油缸20，使上环梁11与上螺母41脱离，上螺母41的载荷转入中螺母42，完成提升油缸20的卸荷，避免提升油缸20承受载荷，仅由机械元件承受载荷，极大提高了自升式平台的稳定性。

当自升式平台需要长期在指定地点作用时，升降机构会长期处于闲置状态，此时可以在船体和桩腿之间布置锁定装置，如锁紧楔形块，即可拆除升降机构。在具体实现时，可以卸掉下螺母，通过起吊设备，将升降机构整体从桩腿中调出，即可应用到其它平台上。

当船体需要下降时，此时，如图2所示，中螺母42和下螺母43将下环梁和船体200夹在中间，具体实现过程与船体上升时相同，在此不再赘述。

当船体将至海平面时，需要将桩腿从海床中拔出，如图3所示，中螺母42和下螺母43之间的距离大于下环梁12和船体200的厚度之和，具体实现过程与桩腿下放时相同，在此不再赘述。

在桩腿收至合适高度后，可对桩腿进行锁紧，具体实现过程与船体拖动桩腿在海面上航行时相同，在此不再赘述。

综上所述，当船体漂浮在海面上时，中螺母和下螺母之间的距离大于下环梁和船体的厚度之和。

本发明实施例通过增设至少两个螺杆以及与螺杆一一对应的上螺母、中螺母和下螺母，实现了升降机构的模块化设计，与平台接口简单，只需拆卸螺母即可将升降机构整体移除，升降机构的拆卸十分方便，极大的提高了升降机构的利用率。在平台锁紧或者桩腿拖航时，实现了桩腿与平台之间的机械连接，避免了提升油缸不可靠因素的引入，提高了升降机构的锁紧可靠性。在平台漂浮时，桩腿与平台可实现一个节距的自由浮动，避免了桩腿剧烈冲击海床引起的桩腿或平台损伤。

图4为本发明实施例提供的一种升降机构的俯视图，参见图4，在本实施例的一种实现方式中，至少两个螺杆40和至少两个提升油缸20沿上环梁11的周向分布，螺杆40的数量可以为提升油缸20的数量的两倍，至少两个提升油缸20均匀插入在至少两个螺杆40之间，且各个提升油缸20两侧的螺杆与提升油缸20之间的距离相等。此时螺杆均匀分布在提升油缸的两侧，可以均衡承受提升油缸的负载。

图5为本发明实施例提供的另一种升降机构的俯视图，参见图5，在本实施例的另一种实现方式中，螺杆40的数量可以等于提升油缸20的数量，至少两个螺杆40和至少两个提升油缸20沿上环梁11的周向交替分布。此时至少两个螺杆沿上环梁的周向均匀分布，自升式平台整体的平衡性较好。

具体地，提升油缸20的数量可以为四个，升降机构的稳定性好。

可选地，如图1～图3所示，上环梁11和下环梁12上均可以设有座板13，座板13上设有供螺杆穿过的通孔13a。通过设置座板实现上环梁和下环梁与螺杆的连接，直接对现有的上环梁和下环梁进行简单改造即可实现，实现简单方便、成本低廉。

优选地，如图1～图3所示，座板13的两侧可以设有加强板14，以加强座板的强度，提高上环梁和下环梁与螺杆之间连接的稳定性。

可选地，如图1～图3所示，上插销组件31和下插销组件32均可以包括插销油缸33、连杆34和插销35。连杆34沿桩腿300的轴向延伸，连杆34的第一端、中部和第二端均设有沿同一方向延伸的通孔，每个通孔内设有销轴。连杆34的第一端的通孔内的销轴通过插销油缸33固定在上环梁11或下环梁12上，连杆34的中部的通孔内的销轴通过直杆固定在上环梁11或下环梁12上，连杆34的第二端的通孔内的销轴与插销35固定连接；连杆34的第二端的通孔为条形(如腰圆孔)，条形的长度方向与桩腿300的轴向平行。

当插销油缸33伸长时，连杆34绕中部的通孔内的销轴转动，插销35插入插销孔300a中；当插销油缸33缩短时，连杆34绕中部的通孔内的销轴反方向转动，插销35从插销孔300a拔出。与插销和插销油缸同轴设置相比，可以大大缩减环梁的尺寸，节省空间。

可选地，如图1～图3所示，上环梁11和下环梁12均可以设有与提升油缸20铰接的耳板15。通过设置耳板实现与提升油缸的连接，直接对现有的上环梁和下环梁进行简单改造即可实现，实现简单方便、成本低廉；而且与提升油缸铰接，可以容许一定的偏移，更符合实际应用。

可选地，上环梁11和下环梁12与桩腿300之间的间隙可以均为4mm～6mm。环梁与桩腿之间的间隙较小，可以在环梁升降的过程中，起到限位和导向的作用；同时环梁与桩腿之间存在间隙，可以避免螺杆在环梁升降的过程中发生倾斜而施加额外的弯矩作用在螺杆上。

优选地，螺杆40与上环梁11、下环梁12和船体200之间均可以设有柔性垫圈，可以在环梁或螺杆发生倾斜时，补偿螺母与环梁或船体之间的间隙，使螺母与环梁或船体之间的挤压载荷更加均匀。

进一步地，柔性垫圈可以包括同轴设置的钢圈和橡胶圈。钢圈具有定型作用，橡胶圈具有缓冲作用，两者配合可以较好的均匀螺母与环梁或船体之间的挤压载荷。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。