一种船舶超高立柱吊装工装及其吊装方法与流程

1.本发明涉及船舶制造技术领域，尤其是一种船舶超高立柱吊装工装及其吊装方法。


背景技术：

2.中远海运集团所承建的欧洲船东公司的3200t自升式风电安装船是专为海上风电机组、连接件以及底座的运输、吊运和安装一体化而设计。根据设计要求，需在3200t自升式风电安装船的甲板上安装有多根立柱，部分立柱高度超过15m，且其直径在超过1m，重量可达十吨以上。
3.按照常规设计，在预制车间预先在立柱的顶部施焊吊耳。实际执行吊装操作时，借由顶部的吊耳对立柱执行翻身以及吊装操作。根据现有吊装工艺，当立柱被吊装完成、执行解钩操作时，由于吊耳在高空中，特别是适用于舱室模块第三、第四层甚至更高层的立柱，其吊点（钩头）的离地高度甚至超过30m，此时执行解钩操作极为困难，需要借助于登高车以将拆钩人工送到指定高度，整个执行过程费力费时，且还会在一定程度上增加立柱的吊装风险以及成本。因而，亟待技术人员解决上述问题。


技术实现要素：

4.故，本发明设计人员鉴于上述现有的问题以及缺陷，乃搜集相关资料，经由多方的评估及考量，并经过从事于此行业的多年研发经验技术人员的不断实验以及修改，最终导致该船舶超高立柱吊装工装的出现。
5.为了解决上述技术问题，本发明涉及了一种船舶超高立柱吊装工装，用来将船舶超高立柱吊运至船舶甲板，且进行初步定位。船舶超高立柱的总高度超15m，其依序由下部大径段、中间变径段和上部小径段连接而成。船舶超高立柱吊装工装由下置吊装单元、上置吊装单元、传力单元以及施拉单元构成。下置吊装单元由对称地施焊于下部大径段左、右侧壁上的左置吊耳、右置吊耳构成。上置吊装单元由吊框、左置起吊耳板以及右置起吊耳板构成。正式吊装状态下，吊框套设于上部小径段的外围。左置起吊耳板、右置起吊耳板与吊框相施焊，且正式吊装状态下对称地布置于上部小径段的左、右侧。传力单元由连接于左置吊耳和左置起吊耳板之间的左置传力钢丝绳以及连接于右置吊耳和右置起吊耳板之间的右置传力钢丝绳构成。施拉单元由左置施拉钢丝绳和右置施拉钢丝绳构成。左置施拉钢丝绳、右置施拉钢丝绳的上端头均钩挂于吊钩上，而其下端头分别一一对应地钩挂于左置起吊耳板、右置起吊耳板上。
6.作为本发明技术方案的进一步改进，在吊框上同时开设有供左置起吊耳板自由穿过的左置施焊缺口以及供右置起吊耳板自由穿过的右置施焊缺口。
7.作为本发明技术方案的更进一步改进，在左置吊耳上开设有与左置传力钢丝绳相适配的第一左置耳孔。在左置起吊耳板同时开设有与左置传力钢丝绳相适配的第二左置耳孔以及与左置施拉钢丝绳相适配的第三左置耳孔。在右置吊耳上开设有与右置传力钢丝绳
相适配的第一右置耳孔。在右置起吊耳板同时开设有与右置传力钢丝绳相适配的第二右置耳孔以及与右置施拉钢丝绳相适配的第三右置耳孔。
8.作为本发明技术方案的进一步改进，设上部小径段的外径值为d，吊框的内径值为d，则d-d≤5cm。
9.作为本发明技术方案的进一步改进，当船舶超高立柱相对于船舶甲板竖放到位后，设左置吊耳的高度值为h1，右置起吊耳板的高度值为h2，则h1=h2＜2m。
10.另外，本发明还公开了一种船舶超高立柱吊装方法，用来适配上述船舶超高立柱吊装工装，其包括以下步骤：s1、起吊准备阶段，其包括以下子步骤：s11、船舶超高立柱保持于平躺状态，且借由支撑工装使其与地面保持于脱离状态；s12、工人手持上置吊装单元套装于上部小径段；s13、将左置传力钢丝绳连接于左置吊耳和左置起吊耳板之间；将右置传力钢丝绳连接于右置吊耳和右置起吊耳板之间；将左置施拉钢丝绳、右置施拉钢丝绳分别一一对应地钩挂于左置起吊耳板、右置起吊耳板上；s14、将左置施拉钢丝绳和右置施拉钢丝绳同时钩挂于吊钩上；s2、起吊阶段，其包括以下子步骤：s21、随着吊钩的升高，左置传力钢丝绳、右置传力钢丝绳、左置施拉钢丝绳、右置施拉钢丝绳均逐渐由松弛状态转化为张紧状态；s22、吊钩继续升高，船舶超高立柱由水平状态逐渐转化为竖立状态；s23、吊钩继续升高，将船舶超高立柱吊离地面；s24、吊钩执行平移动作，直至船舶超高立柱被吊运至船舶甲板预安装位置的正上方；s25、吊钩执行下移动作，直至船舶超高立柱相对于船舶甲板预安装位置对位完成；s3、卸钩阶段，其包括以下子步骤：s31、当船舶超高立柱相对于船舶甲板的初步烧焊操作完成后，吊钩放松对所述左置施拉钢丝绳和右置施拉钢丝绳的牵拉，在此进程中，左置传力钢丝绳和右置传力钢丝绳亦由张紧状态转化为松弛状态；s32、工人将左置传力钢丝绳、右置传力钢丝绳的下端头分别由左置吊耳、右置吊耳拆下；s33、吊钩再次施拉，上置吊装单元、传力单元以及施拉单元跟随着吊钩执行同步上移运动，直至吊框完全脱出所述上部小径段。
11.作为本发明技术方案的进一步改进，在步骤s21中，设吊框相对于上部小径段自由端的间距值为l，则l＞20cm。
12.作为本发明技术方案的进一步改进，在步骤s22中，位于下部大径段的正下方，在地面上提前布置有保护件。在船舶超高立柱由水平状态逐渐转化为竖立状态的进程中，保护件受到来自于下部大径段自由端下压力的作用。
13.作为本发明技术方案的更进一步改进，保护件优选为枕木或弹性橡胶板。
14.作为本发明技术方案的进一步改进，在步骤s11中，支撑工装由至少1件作用于所述下部大径段的第一支撑块、至少1件作用于中间变径段的第二支撑块以及至少1件作用于上部小径段的第三支撑块构成。
15.作为本发明技术方案的更进一步改进，由第一支撑块的顶壁向下延伸出有与下部大径段外径相适配的第一容置缺口。由第二支撑块的顶壁向下延伸出有与中间变径段外径相适配的第二容置缺口。由第三支撑块的顶壁向下延伸出有与上部小径段外径相适配的第三容置缺口。
16.作为本发明技术方案的更进一步改进，在第一容置缺口、第二容置缺口、第三容置缺口内均衬垫、固定有第一弹性橡胶垫、第二弹性橡胶板、第三弹性橡胶垫。
17.通过采用上述技术方案进行设置，当船舶超高立柱相对于船体甲板吊装到位后，工人仅需将左置传力钢丝绳、右置传力钢丝绳的下端头分别一一对应地由左置吊耳、右置吊耳上拆下，以解除吊框沿高度方向上的位移自由度限制，随后，吊钩继续继续升高一段距离（与卷扬钢丝绳的收卷进程保持同步），直至吊框完全脱出船舶超高立柱，易于实现针对于船舶超高立柱吊装工装的后续收纳作业的顺利实施。如此一来，巧妙地实现了将高空解钩作业转化为低空解钩的设计构思，解决了船舶超高立柱高空解钩困难的问题，达到了高空低做的效果，不但有效地提升了拆钩作业效率，而且还在一定程度上降低了吊装风险及费用支出。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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。
19.图1是本发明中船舶超高立柱吊装工装的吊梁的实际应用示意图。
20.图2是本发明中预吊装船舶超高立柱的结构示意图。
21.图3是本发明中船舶超高立柱吊装工装的结构示意图。
22.图4是图3的i局部放大图。
23.图5是图3的ii局部放大图。
24.图6是本发明船舶超高立柱吊装工装中上置吊装单元的结构示意图。
25.图7是图6的a-a剖视图。
26.图8是本发明中船舶超高立柱吊装方法的分步骤操作流程图。
27.1-船舶超高立柱；11-下部大径段；12-中间变径段；13-上部小径段；2-船舶超高立柱吊装工装；21-下置吊装单元；211-左置吊耳；2111-第一左置耳孔；212-右置吊耳；2121-第一右置耳孔；22-上置吊装单元；221-吊框；222-左置起吊耳板；2221-第二左置耳孔；2222-第三左置耳孔；223-右置起吊耳板；2231-第二右置耳孔；2232-第三右置耳孔；23-传力单元；231-左置传力钢丝绳；232-右置传力钢丝绳；24-施拉单元；241-左置施拉钢丝绳；242-右置施拉钢丝绳。
具体实施方式
28.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
29.为了便于本领域技术人员更为充分地理解本发明所公开的技术方案，在此，需对预吊装船舶超高立柱的立项意图以及结构作一个简要说明：中远海运集团所承建的欧洲船东公司的3200t自升式风电安装船是专为海上风电机组、连接件以及底座的运输、吊运和安装一体化而设计。根据设计要求，需在3200t自升式风电安装船的甲板上安装有多根立柱船舶超高立柱1。如图2中所示，可知，船舶超高立柱1呈变径结构，且沿着由下至上方向其依序由下部大径段11、中间变径段12和上部小径段13连接而成。
30.船舶超高立柱吊装工装2用来将船舶超高立柱1吊运至船舶甲板，且进行初步定位。图3、图4、图5分别示出了本发明中船舶超高立柱吊装工装的结构示意图、i局部放大图及其ii局部放大图，可知，其由下置吊装单元21、上置吊装单元22、传力单元23以及施拉单元24构成。其中，下置吊装单元21由对称地施焊于下部大径段11左、右侧壁上的左置吊耳211、右置吊耳212构成。上置吊装单元22由吊框221、左置起吊耳板222以及右置起吊耳板223构成。正式吊装状态下，吊框221套设于上部小径段13的外围。左置起吊耳板222、右置起吊耳板223与吊框221相施焊，且正式吊装状态下对称地布置于上部小径段13的左、右侧。传力单元23由连接于左置吊耳211和左置起吊耳板222之间的左置传力钢丝绳231以及连接于右置吊耳212和右置起吊耳板223之间的右置传力钢丝绳232构成。施拉单元24由左置施拉钢丝绳241和右置施拉钢丝绳242构成。左置施拉钢丝绳241、右置施拉钢丝绳242的上端头均钩挂于吊钩上，而其下端头分别一一对应地钩挂于左置起吊耳板222、右置起吊耳板223上。
31.在实际执行对船舶超高立柱1的吊装操作进程中，当船舶超高立柱1相对于船体甲板吊装到位、且初步固定完成后，工人仅需将左置传力钢丝绳231、右置传力钢丝绳232的下端头分别一一对应地由左置吊耳211、右置吊耳212上拆下，以解除吊框221沿高度方向上的位移自由度限制，随后，吊钩继续继续升高一段距离（与卷扬钢丝绳的收卷进程保持同步），直至吊框221完全脱出船舶超高立柱1，易于实现针对于船舶超高立柱吊装工装2的后续收纳作业的顺利实施。如此一来，巧妙地实现了将高空解钩作业转化为低空解钩的设计构思，解决了船舶超高立柱1高空解钩困难的问题，达到了高空低做的效果，不但有效地提升了拆钩作业效率，而且还在一定程度上降低了吊装风险及费用支出。
32.再者，由图6、7中所示还可以明确地看出，左置起吊耳板222、右置起吊耳板223均纵穿、且焊接固定于吊框221的左、右侧。相对应地，在吊框221上同时开设有供左置起吊耳板222自由穿过的左置施焊缺口以及供右置起吊耳板223自由穿过的右置施焊缺口。另外，结合附图4、5，在左置吊耳211上开设有与左置传力钢丝绳231相适配的第一左置耳孔。在左置起吊耳板222上同时开设有与左置传力钢丝绳231相适配的第二左置耳孔2222以及与左置施拉钢丝绳241相适配的第三左置耳孔2221。在右置吊耳212上开设有与右置传力钢丝绳232相适配的第一右置耳孔。在右置起吊耳板223同时开设有与右置传力钢丝绳232相适配的第二右置耳孔2232以及与右置施拉钢丝242绳相适配的第三右置耳孔2231。通过采用上
述技术方案进行设置，一方面，使得下置吊装单元21、上置吊装单元22、传力单元23以及施拉单元24形成一有机整体，确保船舶超高立柱1具有优良的吊装稳定性以及安全性；另一方面，在满足其基本设计要求的前提下，上置吊装单元22的设计结构得到尽可能地简化，且牵拉力主要由左置起吊耳板222、右置起吊耳板223自身来承受，杜绝了传统设计中（常规设计为左置起吊耳板222、右置起吊耳板223均由两独立地、对称地施焊于吊框221顶壁、底壁上的小吊耳构成）因焊缝强度不足而导致的施焊根部断裂现象的发生，有效地提升了船舶超高立柱1的吊装安全性。
33.综合船舶超高立柱1的吊装稳定性以及吊框221的套入、脱出动作的流畅性等几方面考虑，在此，需要对吊框221与上部小径段13的配合关系作出明确限制，优选实施方案如下：结合附图2、6，设上部小径段13的外径值为d，吊框221的内径值为d，则d-d≤5cm（经过长期实验结果论证）。
34.另外，当船舶超高立柱1相对于船舶甲板竖放到位后，出于便于工人正常站立状态即可方便、迅速地执行拆钩操作方面考虑，在此还需对左置吊耳211以及右置起吊耳板212的施焊位置高度作出限制：如图1中所示，设左置吊耳211的高度值为h1，右置起吊耳板212的高度值为h2，则h1=h2＜2m。
35.另外，本发明还公开了一种船舶超高立柱吊装方法，用来适配上述船舶超高立柱吊装工装，如图8中所示，其包括以下步骤：s1、起吊准备阶段，其包括以下子步骤：s11、船舶超高立柱1保持于平躺状态，且借由支撑工装使其与地面保持于脱离状态；s12、工人手持上置吊装单元22套装于上部小径段13；s13、将左置传力钢丝绳231连接于左置吊耳211和左置起吊耳板222之间；将右置传力钢丝绳232连接于右置吊耳212和右置起吊耳板223之间；将左置施拉钢丝绳241、右置施拉钢丝绳242分别一一对应地钩挂于左置起吊耳板222、右置起吊耳板223上；s14、将左置施拉钢丝绳241和右置施拉钢丝绳242同时钩挂于吊钩上；s2、起吊阶段，其包括以下子步骤：s21、随着吊钩的升高，左置传力钢丝绳231、右置传力钢丝绳232、左置施拉钢丝绳241、右置施拉钢丝绳242均逐渐由松弛状态转化为张紧状态；s22、吊钩继续升高，船舶超高立柱1由水平状态逐渐转化为竖立状态；s23、吊钩继续升高，将船舶超高立柱1吊离地面；s24、吊钩执行平移动作，直至船舶超高立柱1被吊运至船舶甲板预安装位置的正上方；s25、吊钩执行下移动作，直至船舶超高立柱1相对于船舶甲板预安装位置对位完成；s3、卸钩阶段，其包括以下子步骤：s31、当船舶超高立柱1相对于船舶甲板的初步烧焊操作完成后，吊钩放松对左置施拉钢丝绳241和右置施拉钢丝绳242的牵拉，在此进程中，左置传力钢丝绳231和右置传力钢丝绳232亦由张紧状态转化为松弛状态；s32、工人将左置传力钢丝绳231、右置传力钢丝绳232的下端头分别由左置吊耳
211、右置吊耳212拆下；s33、吊钩再次升高施拉，在此进程中，左置传力钢丝绳231和右置传力钢丝绳232再次由松弛状态转化为张紧状态，且随后上置吊装单元22、传力单元23以及施拉单元24跟随着吊钩执行同步上移运动，直至吊框221完全脱出上部小径段13。
36.出于避免因左置传力钢丝绳231、右置传力钢丝绳232长度超差因引起的意外脱出现象的发生，进而确保船舶超高立柱1具有优良的吊装安全性方面考虑，在此，需对吊框221相对于船舶超高立柱1的套设位置进行限定，如图8中所示，假设吊框221相对于上部小径段13自由端的间距值为l，则l不得小于20cm。
37.再者，作为上述船舶超高立柱吊装方法的进一步优化，在步骤s22中，位于下部大径段11的正下方，在地面上提前布置有保护件。在船舶超高立柱1由水平状态逐渐转化为竖立状态的进程中，保护件受到来自于下部大径段自由端下压力的作用（如图8中所示）。且保护件可根据实际应用场合以及船舶超高立柱1自身重量因素的不同优选为枕木或弹性橡胶板（厚度宜超过10cm）。如此一来，一方面，可以有效地避免船舶超高立柱1的下端部因受到刚性力作用而被压损或形变现象的发生，从而省去了后期大量火工矫形工作；另一方面，避免吊装场地因受到过大压应力作用而受损或凹陷现象的发生，从而有效地延长吊装场地的使用寿命。
38.另外，根据设计常识，支撑工装可以采取多种设计结构以实现对船舶超高立柱1的托顶，不过在此推荐一种设计结构简单，易于制造实施，且可根据预托顶船舶超高立柱1长度尺寸以及各不同分段具体结构形状进行适应性调整的实施方案，具体如下：在步骤s11中，支撑工装由1件作用于下部大径段11的第一支撑块、1件作用于中间变径段12的第二支撑块以及1件作用于上部小径段13的第三支撑块构成。当船舶超高立柱1在车间被预制成型后，借由平板车将其转运至吊装场地，随后，多台门机（或叉车）相互配合以对船舶超高立柱1执行起吊操作，与此同时，工人预先在预定位置依序置放第一支撑块、第二支撑块以及第三支撑块，待船舶超高立柱1被平移至指定位置后，多台门机（或叉车）协同作用以降低船舶超高立柱1的位置高度，直至其相对于第一支撑块、第二支撑块以及第三支撑块完全落定。
39.在此需要说明的是，第一支撑块、第二支撑块以及第三支撑块的具体数量并不局限于上述的1件，在实际操作中，可根据下部大径段11、中间变径段12、上部小径段13的长度尺寸而增加数量。
40.出于避免船舶超高立柱1在被放置后发生“侧滚”现象，确保其长期保持有良好的落定稳定性方面考虑，作为上述支撑工装结构的进一步优化，还可以由第一支撑块的顶壁向下延伸出有与下部大径段11外径相适配的第一容置缺口。由第二支撑块的顶壁向下延伸出有与中间变径段12外径相适配的第二容置缺口。由第三支撑块的顶壁向下延伸出有与上部小径段13外径相适配的第三容置缺口（图中未示出）。
41.最后，需要说明的是，作为上述支撑工装结构的更进一步优化，还可以在第一容置缺口、第二容置缺口、第三容置缺口内均衬垫、固定有第一弹性橡胶垫、第二弹性橡胶板、第三弹性橡胶垫。如此一来，当船舶超高立柱1完全落定后，其外侧壁仅与第一弹性橡胶垫、第二弹性橡胶板以及第三弹性橡胶垫发生直接顶触，即意味着船舶超高立柱1始终受到弹性托顶力以及弹性侧向限位力的作用，从而可有效地避免其外侧壁因受到刚性力作用而被磨损或擦伤现象的发生。
42.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。