一种带有可拆除液压缸构件的风帆及拆除方法与流程

1.本发明属于船用翼型风帆设计及建造领域，具体涉及一种带有可拆除液压缸构件的风帆及拆除方法。


背景技术：

2.目前，船用翼型风帆设备属国内首创设计，设备在vlcc实船上应用，在全世界属于领先技术。风帆通过升降、旋转的动作完成对风能的有效利用。液压缸作为风帆的核心液压设备，其重要性不言而喻。通常机械设备中的液压缸在长时间使用过程中会有概率发生密封损坏或液压缸杆表面镀层划伤的现象，造成液压油泄露和结构腐蚀加快，需要及时将液压缸从设备上拆下，更换密封和维修被划伤的镀层。对于风帆长期使用寿命的要求，液压缸安装方式的便于拆卸安装的要求就是必要的，为了保证维修施工的性价比和维修条件的可执行性，需要选择风帆在桅杆不拆卸的情况下，仅船舶在港口停泊时就可以实现液压缸拆装的方案。
3.风帆的桅杆共有三节(分别为第一桅杆、第二桅杆、第三桅杆)，互为嵌套结构。风帆使用的液压缸是一个约10米行程的大型液压缸，为了第二桅杆、第三桅杆和帆推动升起，液压缸的液压杆端固定在第一桅杆下部结构上，液压缸法兰连接在第二桅杆底部的连接板上，通过若干连接螺栓固定。如图1所示，液压缸连接方式ⅰ，液压缸法兰安装在第二桅杆底部连接板的下方，液压缸法兰上表面可直接对第二桅杆施加推力，受力形式比较稳定。当出现螺栓松脱或损坏时，也能保证不会发生其他螺栓承受载荷增加，甚至是第二桅杆掉落的风险，保护下方设备和相关人员的安全不受影响。
4.按照图1液压缸连接方式ⅰ示意图所示的结构形式，虽然连接结构受力形式比较合理，但第二桅杆底部连接板的内孔小于液压缸法兰外径，液压缸被第一桅杆、第二桅杆封堵在其中，只有将三节桅杆全部拆除拆才能满足要求。所以，此连接形式需要进一步优化。
5.若将液压缸从桅杆顶端吊出，最直接的方式就是将液压缸法兰上置在第二桅杆的连接板之上(见图2)，但此安装形式在风帆上升时液压缸的推力是通过法兰螺栓传递给第二桅杆。此种结构导致薄弱部位受力增大，法兰螺栓长期承受高负载的拉力，大大增大了螺栓疲劳，松脱，断裂风险。并且在螺栓断裂之后，桅杆无法再得到液压缸的支承，会自由落体式下落，对设备造成巨大的伤害，以及增加人身伤害的风险。


技术实现要素：

6.为解决上述问题，本发明提供一种带有可拆除液压缸构件的风帆及拆除方法，其所采用的技术方案是：
7.一种带有可拆除液压缸构件的风帆，风帆底座上固定有第一桅杆，第一桅杆内套接有第二桅杆，第二桅杆内设置有液压缸，液压缸带有液压缸法兰。
8.第一桅杆底部固定有液压缸固定架，第二桅杆底部固定有加强结构，加强结构下方固定有二桅法兰，液压缸带有的液压杆与液压缸固定架连接，液压缸的缸体穿过加强结
构，与二桅法兰连接，在二桅法兰与液压缸法兰之间设置有过渡法兰，液压缸法兰、过渡法兰、二桅法兰自下而上依次设置，并通过螺栓固定成一体；
9.过渡法兰由两个半圆形法兰对接形成，液压缸法兰外径小于二桅法兰内径。
10.上述一种带有可拆除液压缸构件的风帆，更进一步地，桅杆带有第一桅杆、第二桅杆、第三桅杆，第二桅杆嵌套在第一桅杆内部，第三桅杆嵌套在第二桅杆内部。
11.上述一种带有可拆除液压缸构件的风帆的拆除方法，对液压缸进行拆除的步骤如下：
12.s1：在桅杆外部设置有吊车，吊车与液压缸缸体底部连接；
13.s2：先将第二桅杆升起，在第一桅杆内部带有的托架上固定有增高座，增高座固定好后，将第二桅杆降到底，第二桅杆底部坐落在增高座上；
14.s3：对液压缸的液压杆加固锁紧构件，在液压杆杆壁的两侧对称固定有连接板，连接板上固定有眼板，液压缸法兰与过渡法兰连接的螺栓上设置有连接件，缆绳依次穿过眼板与连接件进行固定；
15.s4：在第二桅杆底部的加强结构上设置吊点，在加强结构的两侧固定吊耳，过渡法兰两侧设置吊环，手拉葫芦依次穿过吊耳、吊环，将过渡法兰与二桅法兰之间的螺栓拆卸下来，液压缸缸体与第二桅杆分离，再将过渡法兰分离，拉紧手拉葫芦，过渡法兰的两个半圆分别自液压缸两侧拆卸并吊运至地面；
16.s5：将液压杆与第一桅杆底部的液压缸固定架分离，利用外部吊车将液压杆自桅杆上方吊运出去。
17.上述一种带有可拆除液压缸构件的风帆的拆除方法，更进一步地，液压缸法兰与过渡法兰内边缘通过螺栓连接，二桅法兰与过渡法兰外边缘通过螺栓连接。
18.上述一种带有可拆除液压缸构件的风帆的拆除方法，更进一步地，沿第一桅杆周向设置有多个增高座，多个增高座之间存在间距。
19.上述一种带有可拆除液压缸构件的风帆的拆除方法，更进一步地，过渡法兰是两个半圆形法兰通过螺栓对接形成。
20.上述一种带有可拆除液压缸构件的风帆的拆除方法，更进一步地，增高座与托架通过螺栓固定。
21.上述一种带有可拆除液压缸构件的风帆的拆除方法，更进一步地，手拉葫芦是2t起吊重量的手拉葫芦。
22.上述一种带有可拆除液压缸构件的风帆的拆除方法，更进一步地，液压缸的行程为10米。
23.上述一种带有可拆除液压缸构件的风帆的拆除方法，更进一步地，过渡法兰的重量是144kg。
24.本发明通过在液压缸法兰和二桅之间增加过渡法兰，在不改变液压缸的受力形式情况下，让该大型液压缸满足不拆卸大型结构的条件下，可单独拆卸和安装，进行液压缸的维护作业。同时，增设有增高座、吊耳等辅助机构，保证液压缸的拆装过程具备极高的可行性和安全性。在整体上降低了液压缸的运维条件要求，即船舶在港口停泊时也可满足作业条件。进而的提高风帆设备的使用寿命，降低使用风险。
附图说明
25.图1是现有液压缸连接方式ⅰ；
26.图2是现有液压缸连接方式ⅱ；
27.图3是本发明组装后结构示意图；
28.图4是本发明拆、装过程结构示意图；
29.图5是过渡法兰结构示意图；
30.其中：1-液压缸固定架、2-连接件、3-吊环、4-增高座、5-手拉葫芦、6-吊耳、7-加强结构、8-液压缸缸体、9-第二桅杆、10-第一桅杆、11-过渡法兰、12-托架、13-连接板、14-二桅法兰、15-桅杆基座、16-液压杆、17-液压缸法兰。
具体实施方式
31.结合附图对本发明做进一步说明。
32.如图1所示的一种带有可拆除液压缸构件的风帆及拆除方法，第一桅杆底部固定有液压缸固定架，第二桅杆底部固定有加强结构，加强结构下方固定有二桅法兰，液压缸带有的液压杆与液压缸固定架连接，液压缸的缸体穿过加强结构，与二桅法兰连接，在二桅法兰与液压缸法兰之间设置有过渡法兰，液压缸法兰、过渡法兰、二桅法兰自下而上依次设置，并通过螺栓固定成一体。过渡法兰由两个半圆形法兰对接形成，液压缸法兰外径小于二桅法兰内径。
33.对液压缸进行拆除的步骤如下：
34.s1：在桅杆外部设置有吊车，吊车与液压缸缸体底部连接；
35.s2：先将第二桅杆升起，在第一桅杆内部带有的托架上固定有增高座，增高座固定好后，将第二桅杆降到底，第二桅杆底部坐落在增高座上。
36.s3：对液压缸的液压杆加固锁紧构件，在液压杆杆壁的两侧对称固定有连接板，连接板上固定有眼板，液压缸法兰与过渡法兰连接的螺栓上设置有连接件，缆绳依次穿过眼板与连接件进行固定。
37.s4：在第二桅杆底部的加强结构上设置吊点，在加强结构的两侧固定吊耳，过渡法兰两侧设置吊环，手拉葫芦依次穿过吊耳、吊环，将过渡法兰与二桅法兰之间的螺栓拆卸下来，液压缸缸体与第二桅杆分离，再将过渡法兰分离，拉紧手拉葫芦，过渡法兰的两个半圆分别自液压缸两侧拆卸并吊运至地面。
38.s5：将液压杆与第一桅杆底部的液压缸固定架分离，利用外部吊车将液压杆自桅杆上方吊运出去。
39.二桅法兰内孔径大于液压缸法兰盘外径，保证液压缸可从上部吊出。同时，在液压缸法兰和二桅法兰之间使用两块半圆环结构的过渡法兰传递推力，两圈螺栓连接三层连接板，达到两全其美的效果。
40.风帆在正常运行时状态是液压缸支撑着二桅等升降活动部件，在液压缸回收至最低行程时，二桅由一桅内部焊装的托架进行物理支承。但想要拆除液压缸时，就需要使用额外的支承结构将二桅托起。
41.所以，利用在现有的一桅内的托架，设计一组增高座，底部设有固定孔，与托架用螺栓固定，在风帆下降过程中可在液压缸行程未到底时提前将二桅托住，在对结构起到强
支撑作用的同时，还为液压缸法兰的拆装操作提供了空间保证。
42.液压缸的拆装操作主要在风帆内部，无法使用外部起吊设备，设计过程中为了保证结构强度、稳定性和安全考虑，增高座和过渡法兰单件重量分别为115kg和144kg，施工人员无法进行空中手工作业。所以，考虑到操作空间的狭窄和增高座和过渡法兰的拆装需求，需要设计一套便携和同时满足全部的起吊工作的结构设计。
43.起吊工作主要为将放置在回转机构内地面上的增高座或过渡法兰吊起约3m至液压缸法兰处安装，所以起吊设备首选2t起吊重量的手拉葫芦。吊点选择在二桅下部结构侧面，根据桅杆4个方向上的吊装要求，选择设置一组吊耳，对应的在过渡法兰和增高座上部增加吊环螺钉孔。
44.在准备拆液压缸前，需要将液缸杆端的阀组和管路与液压缸解除连接，让液压油全部导出。在这状态下液压缸体和杆之间没有了液压油施加压力，变成了自由状态。为了将液压缸从桅杆顶端整体吊出，设计了一个缸体与杆的锁紧机构，主要结构有：液压缸缸体、螺栓、绑带、连接板、连接件、液压缸杆、阀组固定孔。
45.该连接机构使用螺栓和连接件与液压缸缸体上的法兰孔固定，连接板通过阀组固定孔进行固定，之后使用绑带在连接件和连接板之间进行固定，并通过计算证明连接端可满足强度要求。
46.为了提高液压缸的可维护性，进行了上述一系列的优化设计和分析，基本满足了结构上硬件要求，之后按照如下的风帆使用过程中液压缸拆卸和安装流程操作，便可实现液压缸三度拆装效果。
47.表1风帆使用过程中液压缸拆卸流程表
[0048][0049]
表2风帆使用过程中液压缸安装流程表
[0050][0051]

技术特征：
1.一种带有可拆除液压缸构件的风帆，其特征在于：风帆底座上固定有第一桅杆，第一桅杆内套接有第二桅杆，第二桅杆内设置有液压缸，液压缸带有液压缸法兰；第一桅杆底部固定有液压缸固定架，第二桅杆底部固定有加强结构，加强结构下方固定有二桅法兰，液压缸带有的液压杆与液压缸固定架连接，液压缸的缸体穿过加强结构，与二桅法兰连接，在二桅法兰与液压缸法兰之间设置有过渡法兰，液压缸法兰、过渡法兰、二桅法兰自下而上依次设置，并通过螺栓固定成一体；过渡法兰由两个半圆形法兰对接形成，液压缸法兰外径小于二桅法兰内径。2.根据权利要求1所述的一种带有可拆除液压缸构件的风帆，其特征在于：桅杆带有第一桅杆、第二桅杆、第三桅杆，第二桅杆嵌套在第一桅杆内部，第三桅杆嵌套在第二桅杆内部。3.根据权利要求1所述的一种带有可拆除液压缸构件的风帆的拆除方法，其特征在于：对液压缸进行拆除的步骤如下：s1：在桅杆外部设置有吊车，吊车与液压缸缸体底部连接；s2：先将第二桅杆升起，在第一桅杆内部带有的托架上固定有增高座，增高座固定好后，将第二桅杆降到底，第二桅杆底部坐落在增高座上；s3：在液压杆杆壁的两侧对称固定有连接板，连接板上固定有眼板，液压缸法兰与过渡法兰连接的螺栓上设置有连接件，缆绳依次穿过眼板与连接件进行固定；s4：在第二桅杆底部的加强结构上设置吊点，在加强结构的两侧固定吊耳，过渡法兰两侧设置吊环，手拉葫芦依次穿过吊耳、吊环，将过渡法兰与二桅法兰之间的螺栓拆卸下来，液压缸缸体与第二桅杆分离，再将过渡法兰分离，拉紧手拉葫芦，过渡法兰的两个半圆分别自液压缸两侧拆卸并吊运至地面；s5：将液压杆与第一桅杆底部的液压缸固定架分离，利用外部吊车将液压杆自桅杆上方吊运出去。4.根据权利要求3所述的一种带有可拆除液压缸构件的风帆的拆除方法，其特征在于：液压缸法兰与过渡法兰内边缘通过螺栓连接，二桅法兰与过渡法兰外边缘通过螺栓连接。5.根据权利要求3所述的一种带有可拆除液压缸构件的风帆的拆除方法，其特征在于：沿第一桅杆周向设置有多个增高座，多个增高座之间存在间距。6.根据权利要求3所述的一种带有可拆除液压缸构件的风帆的拆除方法，其特征在于：过渡法兰是两个半圆形法兰通过螺栓对接形成。7.根据权利要求3所述的一种带有可拆除液压缸构件的风帆的拆除方法，其特征在于：增高座与托架通过螺栓固定。8.根据权利要求3所述的一种带有可拆除液压缸构件的风帆的拆除方法，其特征在于：手拉葫芦是2t起吊重量的手拉葫芦。9.根据权利要求3所述的一种带有可拆除液压缸构件的风帆的拆除方法，其特征在于：液压缸的行程为10米。10.根据权利要求3所述的一种带有可拆除液压缸构件的风帆的拆除方法，其特征在于：过渡法兰的重量是144kg。

技术总结
一种带有可拆除液压缸构件的风帆及拆除方法，在第二桅杆底部固定增高座，二桅法兰与液压缸法兰之间设置有过渡法兰，通过螺栓固定成一体，过渡法兰由两个半圆形法兰对接形成。增高座对第二桅杆进行支撑，液压缸与液压杆之间加固锁紧构件，在第二桅杆底部的加强结构的两侧固定吊耳，过渡法兰两侧设置吊环，手拉葫芦依次穿过吊耳、吊环，将过渡法兰与二桅法兰之间的螺栓拆卸下来，液压缸缸体与第二桅杆分离，再将过渡法兰分离，拉紧手拉葫芦，过渡法兰的两个半圆分别自液压缸两侧拆卸并吊运至地面。本发明在不改变液压缸的受力形式情况下，让该大型液压缸满足不拆卸大型结构的条件下，可单独拆卸和安装，进行液压缸的维护作业。进行液压缸的维护作业。进行液压缸的维护作业。


技术研发人员：姜志 许红 马庆英 矫岩丽 毛琨 袁守传 费树冬 周光民 陈立 阮庆海 孟姜楠 王豪楠
受保护的技术使用者：大连船舶重工集团有限公司
技术研发日：2022.12.07
技术公布日：2023/3/14