一种近海打桩作业用的小型海上平台的制作方法

专利2025-03-21  15


本发明属于海洋工程,涉及一种近海打桩作业用的小型海上平台。


背景技术:

1、海岸堤坝加固、围填等作业时,有时需要离岸进行打桩施工(海岸操作空间受限或地质条件不允许作业设备移动等情况下),目前,大都采用船载工程机械的方式,然而工程机械作业臂长度有限,且近海水深不够或礁石干扰时,载有工程机械的船舶难也难以胜任,则需要依赖长臂吊机的海上作业平台完成,海上作业平台分为系泊式、固定桩升降式和浮动式,由于打桩位置的切换频率高,系泊式和浮动式符合作业条件。

2、由于吊机臂长,且打桩锤位于远离平台中心的位置,加上打桩锤纵向往复运动,致使非固定桩式海上平台打桩时的维稳成为难题,目前而言,一般以增大吃水量来提高平台的减摇能力,即通过增大平台面积和平台的沉水深度来增大吃水量(增大自重或另外配重),近海作业的水深较浅且不稳定,另外,大平台移位繁琐、各项成本均较高,为此,申请人提出基于海岸堤坝打桩施工的小型近海平台,旨在以较小平台面积为前提,有效增强其抗振减摇能力,体现小型平台低造价、低维护成本等特点。


技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有的技术存在的上述问题,提供一种近海打桩作业用的小型海上平台,本发明所要解决的技术问题是如何使近海作业的海上平台更小、打桩作业时更平稳。

2、本发明的目的可通过下列技术方案来实现:在远离平台作业端的一侧设置平台平衡控制装置,在远离平台作业端一侧产生平衡起锤对平台作业端的下压力,确保平台不会因为起锤而侧倾,另外,采用缆索连接打桩锤的方式,使落锤对平台平稳性影响较小。

3、具体而言,包括平台、设置在平台上的吊臂、连接在吊臂顶部且前出平台作业端一侧的打桩锤、位于平台中部的伸缩缸和位于平台远离作业端的维稳结构,伸缩缸的缸体固定在平台上,伸缩缸的推杆上转动连接有第一固定滑轮,维稳结构包括固定在平台上的导水管、固定在导水管下部开口处的安装板、转动连接在安装板上的叶轮和固定在叶轮轴线处的驱动轴,导水管的开口处转动连接有第二固定滑轮,驱动轴上端具有一蜗杆,吊臂的顶部转动连接有第三固定滑轮,还包括一缆索,所述缆索依次通过第二固定滑轮、第一固定滑轮和第三固定滑轮,缆索靠近导水管的一端与平台之间连接有一拉簧,所述第二固定滑轮上具有与蜗杆配合的蜗轮,伸缩缸下拉缆索中部能同时驱使打桩锤起锤和驱动轴旋转,伸缩缸下拉缆索中部至叶轮旋转时能够使平台之下的海水通过导水管向平台之上输送。

4、该方案之逻辑在于:利用起锤对缆索形成的张紧力,驱使第二固定滑轮旋转,进而使驱动轴旋转,即叶轮旋转,在导水管下端形成负压,海水吸入导水管后从导水管顶部排出,海水由下至上抽离的过程中,对平台靠近导水管一侧具有下压力,该下压力与起锤时平台靠近打桩锤一侧的下压力分别位于平台重心所在竖直线两侧,能够相互部分抵消而维持平台平稳,或者是是减小平台因起锤造成的前倾和摇晃。

5、在落锤时,由于打桩锤采用缆索进行柔性连接,落锤形成打桩撞击力的过程中不会对平台稳定产生较大影响,而叶轮的反向旋转也因为导水管上方为空气而不会对平台产生较大的影响,因此,本方案能够在打桩时维持较好的平稳性,可以大幅度减小平台尺寸,一方面降低成本,另一方面提高平台移位灵活性。

6、进一步的,平台上设置有一延伸臂,延伸臂上固定设置有导锤筒,打桩锤纵向滑动连接在导锤筒内。导锤筒能够确保打桩锤的轨迹,同时,导锤筒还用于与桩体头部的配合,确保击打作用在桩体头部中心位置。

7、进一步的,打桩锤连接在一动滑轮上,缆索靠近打桩锤的一端连接在吊臂的中部。动滑轮的存在,可以减小伸缩缸的功率,增大伸缩杆的推拉位移,使叶轮的旋转持续性更好,另外,可以实现起锤省力。

8、进一步的,伸缩缸缸体位于平台之下,伸缩缸的推杆位于平台之上。伸缩缸可以是液压缸,与导水管均大部分位于平台之下,能够有效降低平台重心。

9、进一步的,导水管包括圆筒和锥筒,圆筒位于锥筒之上,锥筒的大径端朝下。导水管下部的锥形结构,本身就使平台脱水阻力增大,另外,在叶轮旋转时产生的下压力受力面更大,压力更加均匀。

10、进一步的,锥筒的大径端设置隔网。隔网可以避免水下生物对叶轮的干扰,还可以避免尺寸非生物物件进入影响叶轮运行。

11、进一步的,锥筒的侧壁上开设有一调压孔,调压孔内设置有一阀门。

12、进一步的,拉簧的预紧力可调。

13、由于伸缩缸控制缆索张力增大的过程中,拉簧的拉伸幅度有限,且拉伸率随打桩锤的上移逐渐减小,对应的,叶轮的旋转扭矩也逐步减小,这与起锤形成平台前倾压力是对应的,打桩锤起锤瞬间对平台的稳定性影响最大,随后减小,因此,叶轮旋转与之基本维持同步,平台的减摇平衡力也与之适配。

14、拉簧的预紧力的调节,可以调控叶轮的旋转速度,另外,调压孔的开度可以调节导水管内的水压,与拉簧一起,可以对导水管产生的平台平衡力进行调节。

15、不难看出,相比而言,本方案可以在较小尺寸的平台上实现长吊臂打桩作业,打桩过程对平台的平稳性干扰可以自适应的减弱,平衡力无需外力驱动和复杂控制,根据打桩节奏自动施加,平衡力由打桩的起锤力分出,对落锤无影响,适于近海实施的海岸堤坝打桩作业,平台成本低。



技术特征:

1.一种近海打桩作业用的小型海上平台(1),其特征在于,包括平台(1)、设置在平台(1)上的吊臂(2)、连接在吊臂(2)顶部且前出平台(1)作业端一侧的打桩锤(3)、位于平台(1)中部的伸缩缸(4)和位于平台(1)远离作业端的维稳结构,伸缩缸(4)的缸体固定在平台(1)上,伸缩缸(4)的推杆上转动连接有第一固定滑轮(5),维稳结构包括固定在平台(1)上的导水管(6)、固定在导水管(6)下部开口处的安装板(7)、转动连接在安装板(7)上的叶轮(8)和固定在叶轮(8)轴线处的驱动轴(14),导水管(6)的开口处转动连接有第二固定滑轮(12),驱动轴(14)上端具有一蜗杆(10),吊臂(2)的顶部转动连接有第三固定滑轮(13),还包括一缆索(15),所述缆索(15)依次通过第二固定滑轮(12)、第一固定滑轮(5)和第三固定滑轮(13),缆索(15)靠近导水管(6)的一端与平台(1)之间连接有一拉簧(11),所述第二固定滑轮(12)上具有与蜗杆(10)配合的蜗轮(9),伸缩缸(4)下拉缆索(15)中部能同时驱使打桩锤(3)起锤和驱动轴(14)旋转,伸缩缸(4)下拉缆索(15)中部至叶轮(8)旋转时能够使平台(1)之下的海水通过导水管(6)向平台(1)之上输送。

2.根据权利要求1所述的近海打桩作业用的小型海上平台(1),其特征在于,平台(1)上设置有一延伸臂(16),延伸臂(16)上固定设置有导锤筒(17),打桩锤(3)纵向滑动连接在导锤筒(17)内。

3.根据权利要求1或2所述的近海打桩作业用的小型海上平台(1),其特征在于,打桩锤(3)连接在一动滑轮(18)上,缆索(15)靠近打桩锤(3)的一端连接在吊臂(2)的中部。

4.根据权利要求1或2所述的近海打桩作业用的小型海上平台(1),其特征在于,伸缩缸(4)缸体位于平台(1)之下,伸缩缸(4)的推杆位于平台(1)之上。

5.根据权利要求1或2所述的近海打桩作业用的小型海上平台(1),其特征在于,导水管(6)包括圆筒(61)和锥筒(62),圆筒(61)位于锥筒(62)之上,锥筒(62)的大径端朝下。

6.根据权利要求5所述的近海打桩作业用的小型海上平台(1),其特征在于,锥筒(62)的大径端设置隔网。

7.根据权利要求5所述的近海打桩作业用的小型海上平台(1),其特征在于,锥筒(62)的侧壁上开设有一调压孔,调压孔内设置有一阀门(63)。

8.根据权利要求1或2所述的近海打桩作业用的小型海上平台(1),其特征在于,拉簧(11)的预紧力可调。


技术总结
本发明提供了一种近海打桩作业用的小型海上平台,属于海洋工程技术领域。包括平台、设置在平台上的吊臂、连接在吊臂顶部且前出平台作业端一侧的打桩锤、位于平台中部的伸缩缸和位于平台远离作业端的维稳结构,伸缩缸的缸体固定在平台上,伸缩缸的推杆上转动连接有第一固定滑轮,维稳结构包括固定在平台上的导水管、固定在导水管下部开口处的安装板、转动连接在安装板上的叶轮和固定在叶轮轴线处的驱动轴,导水管的开口处转动连接有第二固定滑轮,驱动轴上端具有一蜗杆,第二固定滑轮上具有与蜗杆配合的蜗轮,伸缩缸下拉缆索中部能同时驱使打桩锤起锤和驱动轴旋转,具有维稳性能强、成本低等特点。

技术研发人员:陈绍哲,柏龙武,刘潜兵,代韶华,谌宗文,张鸿,李磊,戴寒光,张扬
受保护的技术使用者:中交第二航务工程勘察设计院有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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