铺管船用舷边起重装置 (一)技术领域
本发明涉及到船用舾装设备，尤其是起艇机、吊艇架、吊艇杆(Davit)，即用缆索有吊臂的起吊装置，具体而言是一种铺管船用舷边起重装置。
(二)背景技术
起艇机是各类船舶不可或缺的舾装设备，并且一般都固定安装在船舷边上。有的起艇机不仅用来起放救生艇，还兼有起吊货物的功能。铺管船是海底管道铺设施工作业专用基本设备，它不仅能把一根根钢管边焊接边铺放到海床上，而且还能完成海上管道对口、海上管道移位、海上作立管及作水平口等多种作业。所以铺管船上用的起艇机(Davit)，必须达到上述海工作业各项特殊要求，而起放救生艇也是其功能之一。我国海洋石油开采起步较晚，但海底管道铺设技术发展较快。1995年胜利油田就自行设计制造出国内第一台“驳载式滩海管沟挖掘机”(专利号95110332.6)，后又研制出“驳载托撬式滩海挖管沟装置”(专利号96116100.0)。这仅是海上铺管作业的挖管沟装置，尚未配备舷边吊机。1999年胜利油田又自行设计制造出国内第一艘“滩浅海铺管船”，具有了铺管船的基本功能。后来又自行研制出国内首台“铺管船用舷边起重装置”，经过多次改进，现已达到了国产和进口铺管船的基本要求。经检索专利文献，有几篇弱相关对比件：“船用艇筏与起货吊机”(200820031069.0)、“舷边倒挂式回转起重机”(200720068096.0)、“小型巡逻艇起吊装置”(200520087119.3)。这些专利产品的结构特征都与本发明显著的不同，都不适用于铺管船海工作业。如果进口铺管船用起吊机，不仅价格昂贵，故障维修费用高，而且一但发生故障，待修停用期长，严重影响工程施工进度。
(三)发明内容
本发明的目的在于自主创新，研制和提供拥有自主知识产权的铺管船用舷边起重装置。专用于铺设海底管道时，完成海上管道对口、海上管道移位、海上作立管及作水平口等海工作业，并节省大量外汇，确保施工进度。
上述目的是由下述技术方案实现的：
铺管船用舷边起重装置包括主体机构、摆臂机构、起升机构、液压源和电控系统五部分。其特征是主体机构由底座、绞车座和吊臂组成。绞车座焊接在底座的中后部，吊臂安装在底座的前部。摆臂机构由液压油缸、下铰座和上铰轴组成。下绞座焊接在绞车座的上顶部，液压油缸的缸套用绞轴安装在下绞座上，上绞轴安装在吊臂双耳板的上部，液压油缸的活塞杆安装在上绞轴上。起升机构由液压绞车、排绳器、排绳滑轮、双定滑轮、三动滑轮、吊钩、钢丝绳、重量传感器和测长传感器组成。液压绞车安装在绞车座内，排绳器在液压绞车上方二者成为一体，排绳滑轮安装在双耳板的上部，双定滑轮安装在双耳板的中下部，三动滑轮和吊钩为一体被钢丝绳悬吊在双定滑轮下方，钢丝绳下端缠绕在液压绞车上，向上经过排绳器再绕过排绳滑轮，向下三次绕过三动滑轮和两次绕过双定滑轮，钢丝绳上端与重量传感器连接，重量传感器安装在双定滑轮右方双耳板上，两个测长传感器安装在排绳滑轮下方双耳板上。液压源由油箱、电机和油泵组成。电机和油泵安装在底座的右部，油箱安装在电机和油泵的上方。电控系统由电控箱、电机启停电路、吊臂摆幅控制电路、吊钩升降控制电路、现场操作台和远程控制台组成。电控箱安装在油箱后方，各控制电路安装在电控箱内，现场操作台安装在底座的左部，远程控制台安装在铺管船总控制室。各种操作按钮安装在现场操作台上。
上述铺管用舷边起重装置的底座，由四周立板、平顶板和加强板焊接组成，平顶板焊接在四周立板上面，若干加强板焊接在与载重物位置相对应的四周立板上。
上述铺管船用舷边起重装置的绞车座，由后侧板、左侧板、右侧板、上顶板和加强板焊接组成，后、左、右侧板焊接到底座平顶板上面，上顶板和加强板焊接到后、左、右侧板上部。
上述铺管船用舷边起重装置的吊臂由主立架、主横梁、双耳板、顶罩、大铰座和大铰轴组成。左、右两个大铰座焊接到底座平顶板的前部左、右角上，大铰轴安装在大铰座中，主立架下端安装在大铰轴上，主横梁焊接在主立架中部，双耳板的下端焊接在主横梁上，双耳板上部与主立架上部焊接，顶罩焊接在双耳板上顶部。
上述铺管船舷边起重装置吊臂的主立架，为“A”字形状，用空心方钢管焊接成型。
上述铺管船舷边起重装置吊臂的双耳板，用左、右两块平钢板、中部的小横梁和顶罩焊接成型。
上述铺管船用舷边起重装置的吊臂摆幅控制电路，由继电器、接近开关和电磁阀组成。两个继电器分别与两个接近开关连接，两个接近开关分别与两个电磁阀连接。
上述铺管船用舷边起重装置的吊钩升降控制电路，由继电器、重量传感器、测长传感器和电磁阀组成。其中一个继电器与重量传感器连接，重量传感器与测长传感器连接，测长传感器与电磁阀连接；另一个继电器与测长传感器连接，测长传感器与另一个电磁阀连接。
按照上述技术方案制造成的铺管船用舷边起重装置，其主要优点是：“A”字型吊臂短而宽，主立架和主横梁较粗而空心，起重量较大而自重较轻；吊臂不需要水平旋转，向外摆幅不需要太大，被吊起的管道能靠近船舷，有利于管端对口、作立管、作水平口和管道移位等；采用双定滑轮和三动滑轮结构方式，钢丝绳多次在定、动滑轮上缠绕变向，相当于6根钢丝绳平均分担被吊物重量，钢丝绳虽然增长，但其直径却减小，本发明用吊重10吨的钢丝绳可吊60吨的重量，并使绞车和电机功率大大减小，与进口设备对比，这也是主要创新之处；其制造成本是同类进口设备价格的十分之一；其自动化程度较高，经久耐用，一旦出现故障，可及时维修，恢复使用，不影响施工进度。由此可见，本发明为我国滩浅海铺管船提供了一种经济而又实用的舷边起重装置，已体现出其技术经济价值和推广应用前景。
(四)附图说明
图1是本发明的左侧主视图(图2的B向视图)。
图2是本发明的前视图(图1的A向视图，省去吊钩部分)。
图3是本发明的电机启停电路图。
图4是本发明的吊臂摆幅控制和吊钩起升控制电路图。
图5是本发明的控制电路组成及连接关系框图。
图6是本发明的操作程序框图。
(五)具体实施方式
结合附图说明一个实施例：
图1、2中，1是底座四周立板，2是底座加强板，3是底座平顶板，4是绞车座左右侧板，5是绞车座后侧板，6是绞车座上顶板，7是液压油缸下铰座，8是吊臂大铰座，9是大铰轴，10是吊臂主立架，11是主横梁，12是吊臂双耳板，13是顶罩，14是液压油缸上铰轴，15是液压油缸套，16是液压油缸活塞，17是绞车液压马达，18是液压绞车，19是排绳器，20是排绳滑轮，21是双定滑轮，22是三动滑轮，23是吊钩，24是钢丝绳，25是重量传感器，26是测长传感器，27是电机和油泵，28是油箱，29是电控箱。
图3中，M1是液压源电机，2SB是电机启动按钮。
图4中，K2～K5是继电器，S1～S5是电磁阀，LS1、LS2接近开关，LS3、LS5是测长传感器，LS4是重量传感器，SA1-1、SA2-1是操作按钮。
由图1、2所示，铺管船用舷边起重装置包括主体机构、摆臂机构、起升机构、液压源和电控系统五部分。其特征是主体机构由底座、绞车座和吊臂组成，绞车座焊接在底座的中后部，吊臂安装在底座的前部。摆臂机构由液压油缸15、16、下铰座7和上铰轴14组成，下铰座7焊接在绞车座的上顶部，液压油缸的缸套15用绞轴安装在下铰座7上，上铰轴14安装在吊臂双耳板12的上部，液压油缸的活塞杆16安装在上铰轴14上。起升机构由液压绞车18、排绳器19、排绳滑轮20、双定滑轮21、三动滑轮22、吊钩23、钢丝绳24、重量传感器25和测长传感器26组成，液压绞车18安装在绞车座内，排绳器19在液压绞车18上方二者成为一体，排绳滑轮20安装在双耳板12的上部，双定滑轮21安装在双耳板12的中下部，三动滑轮22和吊钩23为一体被钢丝绳24悬吊在双定滑轮21下方，钢丝绳24下端缠绕在液压绞车18上，向上经排绳器19再绕过排绳滑轮20，向下三次绕过三动滑轮22和两次绕过双定滑轮21，钢丝绳24上端与重量传感器25连接，重量传感器25安装在双定滑轮21右方双耳板12上，两个测长传感器26安装在排绳滑轮20下方双耳板12上。液压源由油箱28、电机和油泵27组成，电机和油泵27安装在底座的右部，油箱28安装在电机和油泵27上方。电控系统由电控箱29、电机启停电路(图3)、吊臂摆幅控制电路(图4)、吊钩升降控制电路(图4)、现场操作台(图4、5)和远程控制台(图5)组成。电控箱29安装在油箱28后方，各控制电路安装在电控箱29内，现场操作台安装在底座地左部(图中未画)，远程控制台安装在铺管船总控制室，各种操作按钮安装在现场操作台上。
由图1、2所示，该装置的底座由四周立板1、平顶板3和加强板2焊接组成，平顶板3焊接在四周立板1上面，若干加强板2焊接在与载重物位置相对应的四周立板1上。
由图1、2所示，该装置的绞车座由后侧板5、左右侧板4、上顶板6和加强板焊接组成，后侧板5、左右侧板4的下边都焊接到平顶板3上面，上顶板6和加强板焊接到后侧板5和左右侧板4上顶部。
由图1、2所示，该装置的吊臂由主立架10、主横梁11、双耳板12、顶罩13、大铰座8和大铰轴9组成，左、右两个大铰座8焊接到底座平顶板3的前部左、右角上，大铰轴9安装在大铰座8中，主立架10下端安装在大铰轴9上，主横梁11焊接在主立架10的中部，双耳板12的下端焊接在主横梁11上，双耳板12上部与主立架10上部焊接，顶罩13焊接在双耳板12上顶部。
由图2所示，该装置的吊臂主立架10为“A”字形状，用空心方钢管焊接成型。
由图1、2所示，该装置的吊臂双耳板12用左、右两块平钢板、中部的小横梁和顶罩13焊接成型。
由图4、5所示，该装置的吊臂摆幅控制电路，由继电器K4、K5、接近开关LS1、LS2和电磁阀S4、S5组成。继电器K4、K5分别与接近开关SL1、SL2连接，接近开关LS1、LS2分别与电磁阀S4、S5连接。
由图4、5所示，该装置的吊钩升降控制电路，由继电器K2、K3、重量传感器LS4、测长传感器LS3、LS5和电磁阀S2、S3组成。继电器K2与重量传感器LS4连接，重量传感器LS4与测长传感器LS3连接，测长传感器LS3与电磁阀S2连接，另一继电器K3与测长传感器LS5连接，测长传感器LS5与电磁阀S3连接。
图4中的单比例功率放大器CS1，能对DC24V直流电源的输出功率进行放大，确保直流电源超负荷时仍能正常工作。
铺管船用舷边起重装置操作说明：
由图3所示，首先按下操作台上的启动按钮2SB，电机M1启动，再操作图4中的收缆、放缆、缩回、伸出按钮SA1-1、SA2-2，分别使继电器K2、K3、K4、K5吸合，来控制电磁阀S2、S3、S4、S5实现相应动作。操作台上有个十字转换开关，上、下分别控制收缆、放缆；左、右分别控制缩回、伸出。一般情况使用现场操作台，也可使用远程控制台。
由图4、5、6所示，当要求“吊臂摆出”时，使“伸出”按钮SA2-1闭合，继电器K5得电，控制电磁阀S5导通，液压缸顶升，吊臂摆出。当“伸出”按钮SA2-1断开或吊臂摆出幅度“到位”时，接近开关LS2导通，电磁阀S5处于中位工作，液压缸油压处于制动状态。若吊臂摆出不到位，液压缸继续顶升，到位则停止。当要求“吊臂收回”时，使“缩回”按钮SA2-1闭合，继电器K4得电，控制电磁阀S4导通，液压缸回落，吊臂收回。当“缩回”按钮SA2-1断开或吊臂收回到初始位置时，接近开关LS1导通，电磁阀S4处于中位工作，液压缸油压处于制动状态。
由图4、5、6所示，当要求“吊钩下降”时，使“放缆”按钮SA1-1闭合，继电器K3得电，控制电磁阀S3导通，液压绞车正转放缆，吊钩下降。在此同时测长传感器LS5工作，当钢丝绳24放出超过50米时，继电器K3断开，电磁阀S3断电，液压绞车制动。若钢丝绳24放出小于50米，液压绞车继续正转放缆，到50米为止。当要求“吊钩上升”时，使“收缆”按钮LA2-1闭合，继电器K2得电，控制电磁阀S2导通，液压绞车反转收缆，吊钩上升。在此同时测长传感器LS3和重量传感器LS4工作，当钢丝绳24放出长度为零米或吊重量超过60吨时，继电器K2断开，电磁阀S2断电，液压绞车制动。若钢丝绳24放出长度大于零米时，液压绞车继续反转收缆，使吊钩上升到位为止。若吊重量小于60吨，则绞车反转收缆，使吊钩上升到要求的高度为止。当放缆长度达到50米，或收缆时钢丝绳24达到零米都会有报警显示，并自动切断电磁阀S3、S2的电源。重量传感器LS4能实时称量吊重，超过60吨也自动报警。测长传感器LS3、LS5能实时测出钢丝绳24放出长度。