一种船用大件货物或船舶结构的旋转机构的制作方法

1.本实用新型涉及船舶技术领域，尤其涉及一种船用大件货物或船舶结构的旋转机构。


背景技术：

2.参阅图1-8所示，在大件运输船或半潜类船舶上，有时需要在船舶内进行重负载的旋转作业，这个重负载可能是大件的货物；也可以是可移动的船用结构件，如半潜船的浮箱等。以下将以半潜船上浮箱旋转操作为例，在半潜船1＇上，为保证船舶下潜时在尾部有足够浮力，在尾部需要设置可移动的偶数个浮箱2＇，左右舷侧对称布置。可移动的浮箱2＇使用螺栓或焊接的方式与船体连接在一起。而在运输和装载特定货物时,需要将浮箱2＇移动至船舶其他位置。因为浮箱2＇一般延船长方向尺寸大于船宽方向尺寸；而特定情况下，如需要装载特别长的货物(如一艘较长的船舶4＇，但不限于此类货物，也可能为较长的海洋工程结构物)时，需要将浮箱旋转90度(2x)，后布置在船上另一位置，以留出足够的装货空间，以便装运。
3.现有技术中，一般在操作过程中，需要执行多个步骤的操作；
4.a)、首先，将浮箱从固定位置脱离，如果原来使用焊接固定，需要割开原设置好可切割的焊缝；如果原来使用螺栓、螺母固定，需要使用扭矩扳手脱开所有的螺栓螺母；
5.b)、将浮箱延船宽方向运送至船中指定位置，此过程又包括以下操作：i.使用至少4个顶升用液压油缸5＇顶升起整个浮箱2＇；ii.在浮箱下铺设延船舶宽度方向的槽钢轨道6＇，槽钢轨道6＇对准船舶结构强框；而且槽钢轨道上设有若干行走油缸固定孔7＇；iii.在导轨滚动面上涂抹黄油或钙基润滑油后，将至少4个重载滚轮小车8＇推入浮箱底部。将四个顶升用液压油缸5＇缓慢复位，整个浮箱完全搭载在重载滚轮小车上，油缸移开。iv.将行走用液压油缸和其底座板9＇一端使用插销10＇固定在轨道上预留的固定孔7＇上，另一端通过连接板11＇和销轴12＇等固定在浮箱端部预设的眼板13＇上；v.使用行走用液压油缸拖动或推动浮箱，浮箱以重载滚轮小车为轮子，缓慢移动，行走油缸行程走完后(推动时，从最小行程到最大行程；拉动时，从最大行程到最小行程)；vi.拔掉油缸与轨道固定的插销，然后使行走油缸复位，到槽钢轨道上的第二个位置点重新插入插销vii.重复上面iv-vi的操作；周而复始，重载滚轮小车能带着浮箱移动到指定位置。
6.c)、因为本类船舶的货物主要装载在船长方向的中间位置，尾部甲板设计载荷一般较小。而浮箱因为重量较大，其旋转操作的轨道只能铺设在甲板设计载荷较大的船中中间位置；需要将浮箱延船长方向运送至船长中点附近的指定位置，此过程类似于上一个操作，除了ii过程中，需要先移除延船宽方向的轨道，再铺设延船长且对准船舶强纵骨的轨道；
7.d)、在待回转位置，用顶升油缸顶起浮箱后，移除沿船长方向轨道，铺设环形轨道；在环形轨道中设置重载滚轮小车；其他操作类似于过程b)，但行进方向为延圆周运动，通过油缸推或拉，让浮箱缓慢旋转90度。因为行走液压油缸的操作必须在浮箱外进行，因此，环
形轨道尺寸必须大于浮箱尺寸；另一方面，油缸运动的作用为直线运动，而轨道为环形轨道，导致整个操作过程极为缓慢。
8.e)、在旋转到指定位置后，用顶升油缸顶起浮箱后，移除环形轨道，铺设沿船长方向的轨道；然后将浮箱移动至船尾指定位置；具体过程类似过程c)；
9.f)、在移动到指定位置后，用顶升油缸顶起浮箱后，移除沿船长方向的轨道，铺设沿船宽方向的轨道；然后将浮箱移动至船尾指定位置；具体过程类似过程b)；
10.综上所述，现有技术有诸多缺点；主要表现在：
11.1)、为了提供最大的防倾覆力矩，浮箱一般布置在船尾最尾端、最靠近船边处；而环形轨道在使用上又必须大于浮箱，因此，即使船舶尾部有足够强度，也无法在浮箱位置直接铺设轨道；2)、在尾部强度不足时需要移动非常远距离后，才能进行旋转作业，完成旋转后又需要移动非常远距离；3)、在环形轨道的移动速度极为缓慢。


技术实现要素：

12.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种船用大件货物或船舶结构的旋转机构，在满足旋转重负载时所受的船舶尺度和负荷限制条件下，在小的范围内将货物旋转任意角度，以提高作业效率。
13.一种船用大件货物或船舶结构的旋转机构，包括：
14.框架结构，设置在船舶的甲板上，且所述框架结构的位置与所述船舶的强框架位置相对应；
15.回转支承轴承底座，固定在所述框架结构上，所述回转支承轴承底座上安装有回转支承轴承；
16.驱动机构,固定在所述回转支承轴承底座上，所述驱动机构与所述回转支承轴承相连接，且所述驱动机构能够驱动所述回转支承轴承进行旋转；
17.载荷支撑与旋转面,与所述回转支承轴承相连接，所述载荷支撑与旋转面的上表面用于承载大件货物或船舶结构；
18.供能操作与控制机构，经供能及控制线路与所述驱动机构相连接。
19.在其中一个实施例中，所述框架结构包括由纵向框架和横向框架构成的桁架式或板架式结构，所述纵向框架的下端间距与船舶的纵向强框架间距相同，所述横向框架的下端间距与船舶的横向强框架间距相同。
20.在其中一个实施例中，回转支承轴承包括：
21.外圈，所述外圈上设有多个第一螺栓孔，所述外圈经螺栓穿过所述第一螺栓孔与所述回转支承轴承底座固定连接；
22.内圈，同轴设置在所述外圈的内侧，所述内圈上设有多个第二螺栓孔，所述内圈经螺栓穿过所述第二螺栓孔与所述载荷支撑与旋转面固定连接；其中，所述内圈的内侧带有齿条，所述齿条与所述驱动机构的齿轮相啮合；
23.滚动体，设置在所述外圈和所述内圈之间。
24.在其中一个实施例中，所述回转支承轴承底座包括：
25.顶板，所述顶板上设有用于连接所述回转支承轴承的第三螺栓安装孔，所述第三螺栓安装孔与所述第一螺栓孔相对应；且所述顶板上还设有用于连接驱动机构的安装孔和
螺栓孔；
26.圆筒式的上段部，连接在所述顶板的底部；
27.矩形或方型薄壁式的下段部，与所述框架结构固定连接；
28.变截面薄壁式的中间段部，连接在上段部和下段部之间，所述中间段部的上端与上段部的尺寸相一致，所述中间段部的下端与下段部的尺寸相一致；
29.底板，封合固定在所述下段部的底部，所述底板上设有开孔。
30.在其中一个实施例中，所述驱动机构包括相互连接的齿轮和动力部分，所述动力部分固定在顶板上。
31.在其中一个实施例中，所述载荷支撑与旋转面为材质为塑料或合成橡胶材料；所述载荷支撑与旋转面的形状为圆形、矩形或正方形。
32.上述船用大件货物或船舶结构的旋转机构，旋转操作迅速；大幅减少了浮箱旋转操作的时间；并且，省去了铺设环形轨道、沿环形轨道缓慢拖动浮箱的操作过程；同时，可以最大程度地利用船舶现有的强框架，不受船舶甲板均布载荷限制，因此，不必将大件货物或船舶结构移动至甲板均布载荷较大的区域；此外，本实用新型减少了浮箱的移动距离，使整体操作流程大幅简化，提高了整体作业效率。
附图说明
33.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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。
34.图1是现有技术中的半潜船的结构示意图；
35.图2是现有技术中的半潜船浮箱旋转90度后的状态示意图；
36.图3是现有技术中的浮箱起升和移动装置的第一结构示意图；
37.图4是现有技术中的浮箱起升和移动装置的第二结构示意图；
38.图5是现有技术中的浮箱起升和移动装置的第三结构示意图；
39.图6是现有技术中的浮箱沿船宽方向移动的状态示意图；
40.图7是现有技术中的浮箱沿船长方向移动至待旋转区域的状态示意图；
41.图8是现有技术中的浮箱沿环形轨道旋转90度的状态示意图；
42.图9是本实用新型的船用大件货物或船舶结构的旋转机构的结构示意图；
43.图10是本实用新型的船用大件货物或船舶结构的旋转机构的主视图；
44.图11是本实用新型的船用大件货物或船舶结构的旋转机构的俯视图；
45.图12是本实用新型的船用大件货物或船舶结构的旋转机构的左视图；
46.图13是本实用新型的回转支承轴承和回转支承轴承底座的结构示意图；
47.图14是本实用新型的框架结构的结构示意图；
48.图15是本实用新型的回转支承轴承的结构示意图；
49.图16是本实用新型的回转支承轴承底座的结构示意图；
50.图17是本实用新型的驱动机构的结构示意图；
51.图18是本实用新型的供能操作与控制机构的原理图；
52.图19是本实用新型的供能操作与控制机构的结构示意图。
具体实施方式
53.为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。
54.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
55.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。
56.参阅图9-19所示，本实用新型一实施例提供一种船用大件货物或船舶结构的旋转机构，包括：
57.框架结构1，设置在船舶的甲板上，且所述框架结构1的位置与所述船舶的强框架位置相对应；框架结构1用于支撑整个旋转机构并将载荷传递至船舶的强框架上；
58.回转支承轴承底座3，固定在所述框架结构1上，所述回转支承轴承底座3上安装有回转支承轴承2；
59.驱动机构4,固定在所述回转支承轴承底座3上，所述驱动机构4与所述回转支承轴承2相连接，且所述驱动机构4能够驱动所述回转支承轴承2进行旋转；
60.载荷支撑与旋转面5,与所述回转支承轴承2相连接，所述载荷支撑与旋转面5的上表面用于承载大件货物或船舶结构；
61.供能操作与控制机构7，经供能及控制线路6与所述驱动机构4相连接。供能操作与控制机构7用于提供动力、操作和控制。
62.本实用新型一实施例中，回转支承轴承2用于旋转大件货物或船舶结构，可以选用外圈无齿条、内圈带齿条的型式，外圈与回转支承轴承底座3使用螺栓连接在一起，内圈和载荷支撑与旋转面5使用螺栓连接在一起；内圈齿条与驱动机构4的齿轮啮合；回转支承轴承底座3用于支承回转支承轴承2，其与框架结构1相连接，将支承回转支承轴承2所受的载荷传递至框架结构1；并将驱动机构4保护在回转支承轴承底座3内，避免因为下雨或上浪导致驱动机构4的浸水、损坏；并作为驱动机构4的安装底座。驱动机构4可以但不限于为液压马达、电动机带减速齿轮箱、低速电动机、液压泵等；载荷支撑与旋转面5使用螺栓与回转支承轴承2的内圈连接，其上表面与要旋转的大件货物或船舶结构接触，在旋转时支撑其重量，并提供足够的摩擦力保证旋转时不发生相对位移。
63.在本实用新型一实施例中，所述框架结构1包括由纵向框架11和横向框架12构成的桁架式或板架式结构，所述纵向框架11的下端间距与船舶的纵向强框架间距相同，所述横向框架12的下端间距与船舶的横向强框架间距相同。
64.具体地，参阅图14所示，本实用新型中的纵向框架11下端间距dim-b1可以(但非必需)与船舶的纵向强框架间距一致，以实现更好的作用力传递；横向框架12下端间距dim-b2
可以(但非必需)与船舶的横向强框架间距一致，以实现更好的作用力传递；横向框架11和纵向框架12上端间距dim-b3和dim-b4可以根据选取的回转支承轴承2的尺寸进行调整。
65.可选地，纵向框架11和横向框架12为金属结构件组合而成；金属结构件材料可以但不限于为钢、铝等；金属结构件的具体形式可以但不限为型材(如圆管、钢管、工字钢，角钢等)，板式(板结构加加强筋、压筋板等)结构；金属结构件的连接方式可以为焊接、螺栓连接、铆钉连接等。在一些实施例中，框架结构1的材料、构件形式、构件尺寸等还可以根据需要和受力分析进行调整。
66.在本实用新型一实施例中，回转支承轴承2包括：
67.外圈21，所述外圈21上设有多个第一螺栓孔24，所述外圈21经螺栓穿过所述第一螺栓孔24与所述回转支承轴承底座3固定连接；螺栓数量可根据需要承载的载荷和螺栓规格选取。
68.内圈22，同轴设置在所述外圈21的内侧，所述内圈22上设有多个第二螺栓孔25，所述内圈22经螺栓穿过所述第二螺栓孔25与所述载荷支撑与旋转面5固定连接。其中，所述内圈22的内侧带有齿条23，所述齿条23与所述驱动机构4的齿轮41相啮合；
69.滚动体，设置在所述外圈21和所述内圈22之间。滚动体可以但不限于采用现有成熟的滚珠轴承、滚柱轴承等；可以但不限于为单滚珠，双滚珠、双滚柱、三滚柱等；具体采用方式根据实际需要承载的载荷(静态载荷轴向力和转矩)选取。
70.本实用新型中，回转支承轴承2采用了外圈无齿条、内圈带齿条的型式。具体地，回转支承轴承2的直径、轴承形式、轴承尺寸、轴承数量、厚度等参数取决于需要旋转的大件货物或船舶结构的载荷，并选取恰当安全系数。可选地，回转支承轴承带有润滑、密封等必要附件。
71.在本实用新型一实施例中，所述回转支承轴承底座3包括：
72.顶板31，所述顶板31上设有用于连接所述回转支承轴承2的第三螺栓安装孔36，所述第三螺栓安装孔36与所述第一螺栓孔24相对应；且所述顶板31上还设有用于连接驱动机构4的安装孔和螺栓孔37；
73.圆筒式的上段部32，连接在所述顶板31的底部；
74.矩形或方型薄壁式的下段部34，与所述框架结构1固定连接；
75.变截面薄壁式的中间段部33，连接在上段部32和下段部34之间，所述中间段部33的上端与上段部32的尺寸相一致，所述中间段部33的下端与下段部34的尺寸相一致；
76.底板35，封合固定在所述下段部34的底部，所述底板35上设有开孔38。
77.本实用新型中，顶板31可以为板，板的尺寸、厚度根据回转支承轴承2的载荷和安装要求确定；圆筒式的上段部32的外径尺寸根据回转支承轴承2尺寸确定，内径尺寸根据回转支承轴承2的载荷和安装要求确定。
78.在本实用新型一实施例中，所述驱动机构4包括相互连接的齿轮41和动力部分42，所述动力部分42固定在顶板31上。动力部分42为旋转操作提供动力，其上端带有连接齿轮的连接装置。具体包括但不限于：液压马达、电动机带减速齿轮箱、低速电动机、液压泵。齿轮41与回转支承轴承2的内圈22的齿条相啮合。
79.本实用新型一实施例中，供能操作与控制机构7和供能及控制线路6可以根据驱动机构4的形式不同，而采用不同方式。
80.当驱动机构4为液压马达时，供能及控制线路6可以为液压软管，供能操作与控制机构7可以为液压泵站和控制操作阀组。通过液压泵站为液压系统提供液压油和压力，使用液压软管连接液压泵和液压马达，通过控制操作阀组控制液压油的流向，以实现液压马达和连接在其上的齿轮旋转，进而带动与齿轮啮合的回转支承轴承内圈22的旋转；
81.当驱动机构4为低速电动机、电动机带齿轮箱，供能及控制线路6为电缆，控制线缆为控制电缆；供能操作与控制机构7为接线箱与电控箱。通过电控箱控制电动机转动，电动机带动连接在其上的齿轮旋转，进而带动与齿轮啮合的回转支承轴承内圈22旋转；
82.当驱动机构4为液压泵时，供能及控制线路6为电缆，电缆直接连接液压泵的电机；液压泵的控制可以通过为与操纵阀组连接的液压管路控制，也可以采用在液压泵上配备电磁阀，通过控制电缆控制电磁阀进行液压泵的控制。
83.在本实用新型一实施例中，所述载荷支撑与旋转面5为材质为塑料或合成橡胶材料；所述载荷支撑与旋转面5的形状为圆形、矩形或正方形。
84.本实施例中，载荷支撑与旋转面5采用抗压强度高的塑料(包括但不限于环氧、尼龙等材质)或合成橡胶材料(如合成氯丁橡胶等)，其可以承受较大垂向载荷；其上表面与大件货物或船舶结构接触；具有较大摩擦系数，减少在旋转大件货物或船舶结构过程中，因为其旋转或船舶在码头或锚地因为船舶自身运动导致的滑动；载荷支撑与旋转面5配有螺栓孔，使用螺栓固定于回转支承轴承2的内圈22；装配的螺栓低于上表面。
85.综上所述，本实用新型具有以下优点：
86.本实用新型的船用大件货物或船舶结构的旋转机构，旋转操作迅速；大幅减少了浮箱旋转操作的时间；并且，省去了铺设环形轨道、沿环形轨道缓慢拖动浮箱的操作过程；同时，可以最大程度地利用船舶现有的强框架，不受船舶甲板均布载荷限制，因此，不必将大件货物或船舶结构移动至甲板均布载荷较大的区域；此外，本实用新型减少了浮箱的移动距离，使整体操作流程大幅简化，提高了整体作业效率。
87.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
88.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种船用大件货物或船舶结构的旋转机构，其特征在于，包括：框架结构(1)，设置在船舶的甲板上，且所述框架结构(1)的位置与所述船舶的强框架位置相对应；回转支承轴承底座(3)，固定在所述框架结构(1)上，所述回转支承轴承底座(3)上安装有回转支承轴承(2)；驱动机构(4),固定在所述回转支承轴承底座(3)上，所述驱动机构(4)与所述回转支承轴承(2)相连接，且所述驱动机构(4)能够驱动所述回转支承轴承(2)进行旋转；载荷支撑与旋转面(5),与所述回转支承轴承(2)相连接，所述载荷支撑与旋转面(5)的上表面用于承载大件货物或船舶结构；供能操作与控制机构(7)，经供能及控制线路(6)与所述驱动机构(4)相连接。2.如权利要求1所述的船用大件货物或船舶结构的旋转机构，其特征在于，所述框架结构(1)包括由纵向框架(11)和横向框架(12)构成的桁架式或板架式结构，所述纵向框架(11)的下端间距与船舶的纵向强框架间距相同，所述横向框架(12)的下端间距与船舶的横向强框架间距相同。3.如权利要求1所述的船用大件货物或船舶结构的旋转机构，其特征在于，回转支承轴承(2)包括：外圈(21)，所述外圈(21)上设有多个第一螺栓孔(24)，所述外圈(21)经螺栓穿过所述第一螺栓孔(24)与所述回转支承轴承底座(3)固定连接；内圈(22)，同轴设置在所述外圈(21)的内侧，所述内圈(22)上设有多个第二螺栓孔(25)，所述内圈(22)经螺栓穿过所述第二螺栓孔(25)与所述载荷支撑与旋转面(5)固定连接；其中，所述内圈(22)的内侧带有齿条(23)，所述齿条(23)与所述驱动机构(4)的齿轮(41)相啮合；滚动体，设置在所述外圈(21)和所述内圈(22)之间。4.如权利要求3所述的船用大件货物或船舶结构的旋转机构，其特征在于，所述回转支承轴承底座(3)包括：顶板(31)，所述顶板(31)上设有用于连接所述回转支承轴承(2)的第三螺栓安装孔(36)，所述第三螺栓安装孔(36)与所述第一螺栓孔(24)相对应；且所述顶板(31)上还设有用于连接驱动机构(4)的安装孔和螺栓孔(37)；圆筒式的上段部(32)，连接在所述顶板(31)的底部；矩形或方型薄壁式的下段部(34)，与所述框架结构(1)固定连接；变截面薄壁式的中间段部(33)，连接在上段部(32)和下段部(34)之间，所述中间段部(33)的上端与上段部(32)的尺寸相一致，所述中间段部(33)的下端与下段部(34)的尺寸相一致；底板(35)，封合固定在所述下段部(34)的底部，所述底板(35)上设有开孔(38)。5.如权利要求4所述的船用大件货物或船舶结构的旋转机构，其特征在于，所述驱动机构(4)包括相互连接的齿轮(41)和动力部分(42)，所述动力部分(42)固定在顶板(31)上。6.如权利要求1所述的船用大件货物或船舶结构的旋转机构，其特征在于，所述载荷支撑与旋转面(5)的材质为塑料或合成橡胶材料；所述载荷支撑与旋转面(5)的形状为圆形、矩形或正方形。

技术总结
本实用新型公开了一种船用大件货物或船舶结构的旋转机构，包括：框架结构，设置在船舶的甲板上，且所述框架结构的位置与所述船舶的强框架位置相对应；回转支承轴承底座，固定在所述框架结构上，所述回转支承轴承底座上安装有回转支承轴承；驱动机构,固定在所述回转支承轴承底座上，所述驱动机构与所述回转支承轴承相连接，且所述驱动机构能够驱动所述回转支承轴承进行旋转；载荷支撑与旋转面,与所述回转支承轴承相连接，所述载荷支撑与旋转面的上表面用于承载大件货物或船舶结构；供能操作与控制机构，经供能及控制线路与所述驱动机构相连接。本实用新型大幅减少了浮箱旋转操作的时间；使整体操作流程大幅简化，提高了整体作业效率。效率。效率。


技术研发人员：夏玉涛 倪伟平 吴定凡 刘红平 刘碧军 耿继文 郑祖中
受保护的技术使用者：上海船舶研究设计院
技术研发日：2022.11.29
技术公布日：2023/3/30