用于运输细长负载的牵引车单元的制作方法

1.本发明涉及用于运输细长负载(例如，风力涡轮机叶片或风力涡轮机塔架段)的牵引车单元。


背景技术：

2.细长负载(例如，风力涡轮机叶片或塔架节段，或实际上具有类似细长尺寸的其他物品)不能容易地容纳在的传统车辆(例如，铰接式货车)上。这种负载的长度带来了重大挑战。
3.优选的运输模式之一包含牵引车单元和拖车单元。牵引车单元是从动的和可转向的，并安装在负载的一端。拖车单元通常在负载的后半部分(但不在后端)支撑负载的跨距。拖车单元通常是不被驱动的，尽管它可以被驱动，并且可以是可转向的或不是可转向的。负载本身提供牵引车单元和拖车单元之间的连接。拖车单元的主要功能是确保负载的尾端离开地面并被支撑以跟随牵引车。
4.尽管这种布置是有用的，但由于牵引车单元和/或拖车单元缺乏可操作性，问题仍然存在。这在密闭空间中操纵负载使其迅速转向时最为明显。


技术实现要素：

5.提供了一种用于运输细长负载(例如，风力涡轮机叶片或风力涡轮机塔架段)的牵引车单元，其包括：
6.牵引车单元主体；
7.轮组，其包括至少三个接地的轮子，轮子中的一个或多个是从动的，所述轮组支撑、驱动牵引车单元、并使牵引车单元主体转向；以及
8.负载接合机构，其用于安装到和支撑所述细长负载，所述负载接合机构安装在所述牵引车单元主体上；
9.其中，轮组的至少两个轮子是可转向轮，所述可转向轮的方向可以改变以使轮组在对准操作模式和转盘操作模式之间转换；
10.其中，在对准操作模式中，轮组的轮子在处于中性转向位置时彼此对准，使牵引车单元主体在中性转向驱动时遵循直线，并且可转向以将行进方向偏离到所述直线的任一侧；
11.其中，在转盘操作模式中，轮组的轮子相对于彼此定向，轮子的旋转轴线在位于牵引车单元主体的侧面范围内的基本公共竖直轴线处相交，由此当一个或多个轮子在所述转盘操作模式下被驱动时，牵引车单元主体围绕所述公共竖直轴线旋转；
12.其中，所述负载接合机构围绕所述公共竖直轴线枢转地安装在牵引车单元主体上，使得牵引车单元主体在所述转盘操作模式中相对于地面绕公共竖直轴线旋转，同时随着牵引车单元主体旋转，通过负载接合机构相对于牵引车单元主体的反向旋转，使负载接合机构相对于地面保持在固定位置。
13.当处于转盘模式时，通过使负载接合机构在与牵引车单元的旋转中心共用的轴线上枢转，可操作性显着增加。例如，牵引车单元可以在对准模式下移动，拉动其正后方的负载，随后切换到转盘模式并围绕公共轴线旋转90度，同时负载接合机构反向旋转，以使负载相对于地面保持静止。然后对准模式可以重新接合，牵引车单元面向与之前的行进方向成直角的方向，以在垂直于负载本身的轴线的方向上拉动安装在负载接合机构上的负载端部(或者，通过转向，新的行进方向可以偏离到任一侧的90度方向到任何期望的量)。牵引车单元因此可以围绕公共竖直轴线旋转或枢转，并且由于该轴线位于牵引车主体的横向范围(或覆盖区)内，该旋转运动发生时该轴线不会相对于地面平移。
14.将负载接合机构安装在同一公共轴线上的另一个优点是，负载接合机构上承载的负载直接转移到该轴线上，从而避免了对负载进行平衡的需要。
15.该牵引车单元特别适应于和适用于具有与大型风力涡轮机叶片或风力涡轮机塔段相似尺寸和重量的负载。然而，可以通过为被承载的负载提供适当的安装和接合系统来改变负载的确切性质。
16.优选地，负载接合机构通过旋转支架安装在牵引车单元主体上，并且牵引车单元还包括用于使负载接合机构相对于牵引车单元主体围绕所述旋转支架旋转的电机。
17.进一步优选地，所述电机是低压电机。电机优选地提供足够的扭矩以转动和保持负载接合机构，并且在运输负载时允许牵引车单元转动。
18.优选地，牵引车单元包括转向控制器，其用于控制轮组的可转向轮的转向。
19.优选地，所述转向控制器响应于接收到的输入信号，使轮组在所述对准操作模式和转盘操作模式之间切换，并且当处于所述对准操作模式时，响应于根据接收到的转向输入，将转向改变为遵循直线或曲线路径。
20.优选地，转向控制器从远程控制单元接收转向输入。
21.优选地，牵引车单元包括驱动控制器，该驱动控制器响应于接收到的输入信号，控制施加到轮组的从动轮或轮组的每个从动轮的速度和驱动方向(可选地)。
22.优选地，牵引车单元还包括用于控制电机的电机控制器，所述控制器可操作以在处于转盘操作模式中时确定牵引车单元主体围绕公共竖直轴线的角旋转，并使所述负载接合机构以相等且相反的角度量同时反向旋转，以相对于地面使负载接合机构的位置保持静止。
23.电机控制器优选地接收作为输入的信号，该信号指示该从动轮或每个从动轮被驱动的速度，并且产生电机控制信号作为输出，该电机控制信号有效地引起负载接合机构以相等且相等的角度量反向旋转。
24.优选地，轮组包括三个轮子，其中一对布置在牵引车单元主体的一侧，另一个轮子布置在牵引车单元主体的相对侧。
25.此外，优选地，当处于具有中性转向的对准模式时，布置在牵引车单元主体一侧上的一对轮子彼此对准，并且每个都可响应转向输入而转向，而另一个轮子处于固定方向。
26.此外，优选地，沿着牵引车单元主体的一侧布置的这对轮子可转向，以通过将它们的轴线朝向所述公共竖直轴线对准来实现转盘模式，所述公共竖直轴线沿着另一个轮子的轴的对准方向布置，所述公共竖直轴线布置在由三个轮子位置限定的三角形内。
27.优选地，所述轮组包括限定三角形(在平面图中观察时)的三个轮子，并且所述公
共竖直轴线在所述三角形的内心处。
28.优选地，轮组的所有轮子都是从动的。
29.优选地，负载接合机构包括至少一个可液压延伸的臂，该臂可以延伸或缩回以升高和降低安装在负载接合机构上的负载。
30.此外，优选地，所述可液压延伸的臂形成三角形的一边，另外两边由固定长度的构件形成。
31.进一步地，优选地，负载接合机构在所述三角形的顶点处安装在牵引车单元主体上，所述顶点位于其中一边为可液压伸缩的臂的两边之间。
32.此外，优选地，在与所述顶点相对的一边上的固定长度构件是适于安装到负载的安装构件，使得当负载安装到所述安装构件时，可液压伸缩的臂相对于牵引车单元主体采用的角度由安装件的竖直定向和可液压伸缩的臂的长度决定。
33.通常，负载将是大质量、细长的负载，这迫使安装构件定向。例如，安装构件可以固定到风力涡轮机叶片的端面，该风力涡轮机叶片的另一端在拖车单元所在位置处由拖车单元支撑成高于地面的预定高度。然后，如果车辆行驶在斜坡和凸块上，或越过洼地或山丘，由负载接合机构形成的三角形可以在三角形顶点限定的支点处弯曲，以适应负载的移动。例如，如果牵引车单元已经通过向下倾斜的部分和向上倾斜的部分之间的凹陷的最低点，负载将相对于牵引车单元升高(在角度上)，这由围绕顶点相对于牵引车单元主体向上枢转的三角形容纳。在整个运动过程中，车辆上的竖直的力保持不变，即，无论车辆正在穿越的坡度如何，都没有倾向于提升牵引车单元或向下压缩牵引车单元的力矩效应。
34.此外，优选地，负载接合机构包括支撑液压缸，该支撑液压缸用于支撑该机构的重量并在与负载接合期间调节机构的位置。
35.本发明进一步提供了一种用于运输细长负载(例如，风力涡轮机叶片或风力涡轮机塔架段)的系统，其包括：
36.根据权利要求1所述的牵引车单元；以及
37.轮式拖车单元，其用于在远离牵引车单元处的位置支撑负载，使得牵引车单元和轮式拖车单元由负载本身连接。
附图说明
38.本发明将通过以下实施例的描述并参照附图进一步说明，仅以举例的方式给出，其中：
39.图1是牵引车单元与负载接合之前的牵引车单元的侧视图，该牵引车单元与装有拖车单元的负载并排显示；
40.图2是图1布置的平面图；
41.图3是图1牵引车单元和其待与负载附接的端部的放大侧视图；
42.图4是图1拖车单元的放大侧视图；
43.图5是类似于图3的牵引车单元的侧视图，但负载接合机构被升高以与负载接合；
44.图6是图5所示的负载接合机构的细节图；
45.图7是牵引车单元与负载接合后的侧视图；
46.图8是类似于图7的牵引车单元的侧视图，但具有用于运输而升高的负载；
47.图9是类似于图4的拖车单元的侧视图，但具有用于运输而升高的负载；
48.图10是牵引车单元的平面图，其中轮组处于对准模式中；
49.图11是组装好的牵引车单元、拖车单元、和负载的平面图，其中牵引车单元的轮组处于对准模式并被转向左侧；
50.图12是图11中牵引车单元的平面图；
51.图13是牵引车单元的平面图，其中轮组处于转盘模式中；
52.图14是与图13相同的示意图，但具有示出转盘模式下的轮子定位的覆盖图；
53.图15
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20示出了牵引车单元过渡的连续阶段，牵引车单元从在平行于负载轴线的方向的对准模式(图15)转向，通过在转盘模式的旋转(图16
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19)，直到牵引车单元与负载轴线定向成直角并处于对准模式(图20)，以在垂直于原始方向的方向上行驶；
54.图21是负载接合机构和旋转驱动电机的透视图；
55.图22
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25示出了本发明的牵引车单元在有限空间中操纵负载的连续阶段；
56.图26
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28示出了具有三个可转向的从动轮的牵引车单元的另一个实施例。
具体实施方式
57.在图1中，示出了牵引车单元(通常以10表示)，其与风力涡轮机叶片形式的负载12并排示出，负载12沿其长度由轮式拖车单元14部分地支撑。图2以俯视图示出了相同的布置。可以看出，牵引车单元10呈大致三角形底盘16的形式，底盘16具有包括三个轮子18、20、22的轮组，每个拐角处有一个。负载接合机构24安装在底盘的顶部。
58.图3以放大的侧视图示出了牵引车单元10，并且轮子18、20、22可见，并且负载接合机构24在负载12旁边。负载接合机构24具有一对臂26、28，这对臂安装在公共轴线销30上，并安装到旋转支撑件32。臂28是可延伸的液压缸，并且由于臂26的固定长度，液压缸28的延伸使两个臂提升支撑板34，该支撑板34连接到臂26和28的相对端(如下将看到的)。支撑板适于以常规方式安装到负载上。
59.图4示出了支撑负载12的拖车单元14。拖车单元14具有一对与地面接合并支撑承重框架38的轮子36。在承载框架38内，支撑机构(未示出)支撑负载，并且其可以根据需要基于图3所示的负载接合机构24设定的高度而升高或降低。
60.现在参考图5和6，示出了开始升高时的负载支撑机构24。如图3和图5所示，当下臂26下降时，下臂26支撑在液压缸40和活塞42上，液压缸40和活塞42对横杆44起作用，横杆44安装在构成臂26的两个支柱之间。液压缸40和活塞42允许下臂升高以与负载接合，并且还防止支撑板34撞击地面。在支撑板与负载接合之前，该板将在液压缸28的延伸上自由倾斜，因此液压缸40和活塞42的设置提供了独立于液压缸28的提升机构，用于支撑板的初始定位以连接到负载。
61.图7示出了与负载12接合之后的牵引车单元14。负载接合机构已经升高到与图5所示位置相同的位置，并且支撑板34已经固定抵靠并安装到负载12的端部的安装板46上。
62.在图8中，负载已经通过延伸臂28的液压缸而升高，使臂26、28围绕销30枢转并将支撑板34升到空中，从而提升负载12。
63.如图9所示，当负载12被负载接合机构升高时，它可以被拖车单元14的支撑机构升高相应的高度。然而，只要负载的尾端离开地面，拖车上的这种提升机构就不是必需的。
64.在图10中，可在平面图中见到牵引车单元，其轮组的轮子18、20、22处于对准模式。在该示例性实施例中，三角形底盘16的一侧48处有单个轮子18，并且在相对侧50处有彼此对准的一对轮子20、22。在该实施例中，轮子18是固定的(即，不可转向)，而轮子20、22都是可转向的，如轮子上方的弓形箭头所示。
65.通过控制单元(未示出)实现转向，该控制单元控制一对液压转向缸52的致动，其中液压转向缸中的一个控制每个轮子20、22。技术人员将意识到液压转向缸将是液压回路的一部分，并且将根据控制信号操作回路内的控制阀和泵，以将转向输入转化为合适的转向缸的致动，以实现期望的转向角度。
66.替代的转向机构和布置是可能的，例如可以通过机械联动装置、电动转向电机、或任何其他方式进行控制。
67.类似地，虽然该示例性实施例的牵引车单元具有三个从动轮18、20、22，液压或静液压驱动电机安装在每个轮子的轮毂中并由液压驱动回路驱动，但从动轮的数量由系统设计者选择，所选择的动力也是如此。因此，替代液压驱动，轮子可以是电力驱动的、或由内燃机驱动，等等。在图示的实施例中，由于液压驱动在操纵非常重的负载时提供良好的牵引力和控制，因此对所有三个轮子的液压驱动是优选的。
68.因此，如图11所示，通过适当地使可转向轮20、22改变角度，牵引车单元可以向左转向。使轮子相反地改变角度将使牵引车单元向右转向。图12示出了与图11相同的视图，但放大了牵引车单元并省略了负载。
69.图13示出了牵引车单元14，其中轮组处于转盘模式(carousel mode)中。
70.可以看出，在转盘模式中，与图11所示的方向相反地使可转向轮20、22转角，使得可转向轮的旋转轴线指向向内，以在底盘覆盖区的侧面界限内彼此相交。此外，参考图14，三个轮子18、20、22中的每一个的旋转轴线在位于牵引车单元主体的侧面范围内的公共竖直轴线54处相交。这意味着每个轮子都圆周地位于与其他轮子同圆心的假想圆上，并且当驱动时，牵引车单元可以旋转，即围绕在其自身侧面范围内的轴线转动并且没有平移运动。
71.此外，三个轮子的旋转轴线相交处的垂直轴线54是三角形的内心。通过取三角形的三个顶点的角平分线(如图14中的虚线所示)的交点来构造内心。每个轮子都垂直于它们各自的角平分线。
72.最后，并且至关重要的是，可以观察到竖直轴线54是旋转支撑件32的旋转中心，负载接合机构安装在该旋转支撑件32上。这意味着当牵引车单元绕竖直轴线旋转时(通过将轮组置于如图13和14所示的转盘模式中，并驱动轮子使牵引车单元关于竖直轴线54旋转)，可以简单地通过将旋转支撑件32反向旋转与牵引车单元本身的角旋转相等且相反的量，来避免负载的任何移动。
73.通过确保旋转支撑件在轮子之间形成的三角形内，其优势还在于牵引车单元上承载的负载被转移到车辆的中心内，因此不需要平衡重量。
74.旋转支撑件32配备有低压电机(将在下面进一步描述)，当车辆处于转盘模式时，通过使用于旋转支撑件的电机控制器从动于驱动电机控制器，该低压电机可用于自动实现这种反向旋转。
75.参考图15
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20，示出了使用转盘模式来实现特别有利的操纵。图15
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20是该操纵期间底盘16的运动的连续快照。
76.在图15中，牵引车单元处于图10所示的配置中。换句话说，轮子处于对准模式中，每个轮子与负载的纵向轴线对准，并平行于负载接合机构24的支撑臂。
77.在图16中，操作员已经进行转盘模式。轮子被转向以占据同样如图13所示的位置。本领域技术人员将理解，驱动轮子将立刻导致底盘旋转而不是平移。此外，底盘将围绕竖直轴线旋转，负载接合机构的旋转支撑件32在该竖直轴线上居中。
78.在图17中，底盘开始逆时针旋转。图18示出了进一步的进展。在图19中，底盘已经从图16所示的位置完成了90度的转动。可以观察到，在整个运动过程中，负载接合机构的位置和负载本身的位置完全没有变化。
79.最后，如图20所示，操作员重新采用对准模式。可转向轮20、22恢复到它们彼此对准并与非转向轮18平行的定向。所有三个轮子现在都垂直于负载，从而可以在与前一个方向(轮子的中性转向)成90度的方向上拉动或推动负载接合机构24，或者实际上通过以大于或小于90度的任何合适的角度适当地使轮子20、22转向。
80.图21更详细地示出了与牵引车单元的其余部分隔离的负载接合机构。可以看出，支撑臂28是液压缸的形式，其在公共轴线销32处安装到旋转支撑件32，并且类似地，构成支撑臂26的一对支柱26a、26b安装到该公共销上。还可以更详细地看到液压缸40、活塞42、以及横向臂44，其中液压缸和活塞40、42在横向臂44上如关于图5和6所描述的方式起作用。
81.在旋转支撑件32下方，有轴承(未示出)将旋转支撑件32可旋转地安装到底盘16(未示出)。大正齿轮60固定地连接到旋转支架32和小正齿轮62，并且电机64安装在底盘上。通过在适当的方向上驱动电机64，旋转支撑件32及因此的整个负载接合机构24可以相对于底盘旋转任何期望的角度量。本领域技术人员还将理解，由于齿轮比，相对较小的电机64可以产生足够的扭矩，以低速驱动安装在板34上的非常重的负载。
82.图22至25示出了在一排风力涡轮机叶片66和障碍物68之间的受限空间中调动安装在牵引车单元10和拖车单元14上的风力涡轮机叶片12的连续阶段。受限空间的长度与负载本身的长度大致相同。图22示出了起始位置，其中牵引车单元处于对准模式中并且处于将负载12向右直接拉向障碍物68的位置。
83.在图23中，牵引车单元已到达障碍物，并遵循先前在图15到20中说明的步骤序列，准备开始转换到与当前位置成90度定向的对准模式。因此，牵引车单元进入转盘模式，并且围绕竖直轴线旋转，其中旋转支撑件32安装在竖直轴线上，同时图21的电机和齿轮布置致使负载随着底盘相对于地面的旋转以相同的速率相对于底盘反向旋转。以这种方式，如图24所示，牵引车单元10可以完全旋转90
°
并返回到对准模式(准备在垂直于先前方向的方向上被驱动并远离障碍物68转向)。
84.图25示出了该负载的操纵中的另外两个位置，负载被牵引车单元10向下、远离屏障、以及在屏障和叶片66排之间拉动，拖车单元跟随。
85.用于在对准模式和转盘模式之间转换的转向输入和信号可以由单元本身上的操作员或驾驶员站点提供，或者更优选地在所示实施例中，由手持式操作员远程控制单元(未示出)提供，该远程控制单元与牵引车单元上的接收器和处理器通信。本领域技术人员将理解，输入和控制信号不需要由人类操作员提供，而是可以由计算机生成，使得车辆是自主的或人工智能控制的。提供这种控制的计算机化系统可以是机载的、可以是远程定位的、或者可以分布在机载和远程组件之间。
86.图26
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28示出了变型实施例，其中所有三个轮子都是从动的和可转向的。在图26中，示出了轮子70在与先前描述的实施例的对准模式相同的对准模式中。图27示出了三个轮子都可以旋转通过90度，使得它们可以在不旋转底盘72的情况下采用可以以与之前方向成90度的方向驱动的对准模式。图28示出了在转盘模式中的轮组，该转盘模式与前面描述的转盘模式相同并且具有相同的优点。应当理解，虽然这种转向布置更复杂且成本更高，但它与第一实施例相比允许额外的机动性，但与第一实施例共享能够在不移动负载的情况下旋转底盘的优点。
87.虽然如此描述的实施例具有三个轮子，但技术人员将理解，本公开可以扩展到四轮实施例或甚至多于四个轮子(如果期望的话)，条件是轮组是可转向的，以便轮组可以采用对准模式，其中轮子可以直线行驶或偏离直线行驶；以及转盘模式，其中轮子的旋转轴线在公共竖直轴线处相交，并且负载接合机构同样能够围绕同一纵向轴线旋转，使得负载可以在底盘旋转时保持静止。