一种半圆轨道式分段翻身装置及其工作方法

1.本发明涉及一种半圆轨道式分段翻身装置及其工作方法，其属于船舶与海洋结构物建造技术领域。


背景技术：

2.当今船舶建造过程中，分段翻身是一个关键的步骤。在这个过程中，船舶的分段被翻转并定位到正确的位置，以便能够进行下一步的船体结构加固和设备安装。然而，在分段翻身的过程中，存在一些问题。例如，现有分段翻身通常需要借助吊车完成，采用吊车翻身的操作复杂，效率低下。同时现有技术可能需要多个工人合作才能完成操作，这不仅增加了人力成本，而且还增加了安全风险。


技术实现要素：

3.针对上述问题，本发明旨在设计一种半圆轨道式分段翻身装置，通过spmt小车将分段运至该装置下方，由该装置将分段升高至空中翻身，然后将翻身后的分段放置回spmt小车完成翻身作业。
4.本发明采用的技术方案为：
5.一种半圆轨道式分段翻身装置，它包括结构框架和分段平台，该装置还包括升降机构和旋转机构，升降机构带动分段平台进行上下移动，旋转机构驱动分段平台进行翻转；分段平台与分段之间设置用于连接或拆开的快速拔插机构；
6.所述结构框架采用连接梁连接两侧拱门架，拱门架由侧立柱和半圆形顶架构成拱门状；所述拱门架的中间设置中心立柱；
7.所述升降机构包括动力单元和垂向轨道，垂向轨道设置在中心立柱上；所述旋转机构中固定在分段平台上的马达驱动旋转齿轮，旋转齿轮与设置在半圆形顶架内侧的圆形齿条啮合，驱动分段平台进行翻转；
8.所述分段平台上设有供spmt小车穿过的方形孔。
9.分段平台与分段之间的快速拔插机构包括分段平台上的双层吊耳、分段上的分段吊耳以及与二者相作用的插销。
10.一种半圆轨道式分段翻身装置的工作方法，包括以下步骤：
11.(1)将分段通过spmt小车移动至翻身装置前方，将分段平台倒置水平放置；
12.(2)铺设小车运行路面垫块，将小车开到翻身装置正下方就位，分段平台下降，将分段与分段平台通过快速拔插机构进行固定；
13.(3)锁定分段平台的旋转，利用升降机构将分段平台移动至目标位置；
14.(4)将分段平台解除旋转固定，通过旋转齿轮使分段平台绕中心旋转180度；
15.(5)将分段平台锁定旋转固定，利用升降机构将分段平台下降，spmt平板车通过分段平台的方形孔穿过分段平台，spmt小车顶升，将分段重量转移至spmt小车，解除分段与分段平台的固定；
16.(6)移除spmt小车道路垫块，将分段平台下降至最低点，将spmt小车开出，分段翻身作业完成。
17.进一步，所述升降机构中动力单元采用液压马达与齿轮驱动时，垂向轨道为齿条式结构。
18.进一步，所述动力单元中升降马达通过旋转中心轴驱动主动齿轮，液压缸通过伸缩轴连接从动齿轮，垂向轨道为垂向齿条轨道；主动齿轮、从动齿轮与垂向齿条轨道啮合做上下往复运动。
19.进一步，采用上述技术方案时的工作方法，包括以下步骤：
20.(1)将分段通过spmt小车移动至翻身装置前方，将分段平台倒置水平放置；
21.(2)铺设小车运行路面垫块，将小车开到翻身装置正下方就位，分段平台下降，将分段与分段平台通过快速拔插机构进行固定；
22.(3)锁定分段平台的旋转，利用升降机构中主动齿轮、从动齿轮与垂向轨道齿条轨道的啮合，将分段平台移动至目标位置；
23.(4)通过液压缸将伸缩轴收回，将分段平台解除旋转固定；再通过旋转齿轮与圆形齿条啮合，使分段平台绕旋转轴转动180度；
24.(5)再通过另一侧液压缸将伸缩轴伸长，将分段平台锁定旋转固定；利用升降机构中主动齿轮、从动齿轮与垂向轨道齿条轨道的啮合，将分段平台下降，spmt平板车通过分段平台的方形孔穿过分段平台，spmt小车顶升，将分段重量转移至spmt小车，通过快速拔插机构拆开分段与分段平台的固定；
25.(6)移除spmt小车道路垫块，将分段平台下降至最低点，将spmt小车开出，分段翻身作业完成。
26.进一步地，所述升降机构中动力单元采用电动绞车与滑轮组驱动时，垂向轨道为直线滑动式滑道。
27.进一步地，所述动力单元中电动绞车与定滑轮固定在中心立柱上，电动绞车的缆绳穿过定滑轮后连接动滑轮，动滑轮下方设置滑块，滑块上设置用于与分段平台连接的滑块旋转轴；垂向轨道为滑动轨道，滑块沿着滑动轨道做上下往复运动。
28.进一步地，采用上述技术方案的工作方法，包括以下步骤：
29.(1)将分段通过spmt小车移动至翻身装置前方，将分段平台倒置水平放置；
30.(2)铺设小车运行路面垫块，将小车开到翻身装置正下方就位，分段平台下降，将分段与分段平台通过快速拔插机构进行固定；
31.(3)升降机构中，启动电动绞车后缆绳不断缩短，带动动滑轮下方的滑块沿着滑动轨道做垂向运动，进而带动通过滑块旋转轴连接到滑块上的分段平台做垂直运动，将分段平台移动至目标位置；
32.(4)再通过旋转齿轮与圆形齿条啮合，使分段平台绕旋转轴转动180度；
33.(5)再通过电动绞车、定滑轮、动滑轮配合，实现滑块的垂直运动，带动分段平台下降，spmt平板车通过分段平台的方形孔穿过分段平台，spmt小车顶升，将分段重量转移至spmt小车，通过快速拔插机构拆开分段与分段平台的固定；
34.(6)移除spmt小车道路垫块，将分段平台下降至最低点，将spmt小车开出，分段翻身作业完成。
35.本发明的有益效果是：
36.该翻身装置由结构框架、分段平台、升降机构、旋转机构组成。通过spmt小车将分段运至该装置下方，由该装置将分段升高至空中翻身，然后将翻身后的分段放置回spmt小车完成翻身作业。该装置结构简单，易于建造与操作，实用性强，具有良好的结构强度，使得船舶与海洋结构物建造过程中的分段翻身更加高效、经济。它可以用更少的工人和设备来完成操作，并提高了操作的安全性和效率。
附图说明
37.下面结合附图和实施方法对本发明做进一步说明。
38.图1是该一种半圆轨道式分段翻身装置的结构图。
39.图2是分段平台的结构图。
40.图3是快速拔插机构的局部放大图。
41.图4是齿轮式升降机构的局部放大图。
42.图5是齿轮式升降机构(无齿轮)的局部放大图。
43.图6是滑轨式升降机构的局部放大图。
44.图7是旋转机构的局部放大图。
45.图8是翻身装置工作过程的流程图。
46.图中：1、结构框架，1a、连接梁，1b、拱门架，1c、中心立柱，1d、侧立柱，1e、半圆形顶架，2、分段平台，2a、方形孔，2b、双层吊耳，2c、插销，3、升降机构，3a、主动齿轮，3b、垂向齿条轨道，3c、升降马达，3d、旋转中心轴，3e、液压缸，3f、伸缩轴，3m、电动绞车，3h、缆绳，3i、动滑轮，3j、滑块，3k、滑块旋转轴，3n、定滑轮，3o、滑动轨道；4、旋转机构，4a、旋转齿轮，4b、直线齿条，4c、圆形齿条，5、分段，5a、分段吊耳。
具体实施方式
47.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
48.一种半圆轨道式分段翻身装置是一种用于在船舶与海洋结构物建造过程中，对分段进行翻身的装置；它包括结构框架1、分段平台2、升降机构3、旋转机构4，分段平台2上方搭载需要翻身作业的分段5，升降机构3将分段平台2上方搭载的分段沿结构框架1垂向升高至翻身作业高度，旋转机构4将分段平台2沿半圆形的齿轮轨道旋转180度完成翻身作业，升降机构3将分段平台2降低至运输高度，完成翻身作业。
49.结构框架1固定于地面，分段平台2通过升降机构3和旋转机构4与结构框架1连接，升降机构3可驱动分段平台2垂向上升或者下降，旋转机构4可驱动分段平台2绕半圆形的齿轮轨道旋转180度。
50.分段平台2中间开设2个方形孔2a，可供翻身作业时spmt小车垂向穿过。
51.分段平台2其中间设置旋转轴，使其可绕旋转轴进行180度旋转。
52.分段平台2设置两排双层吊耳2b，通过插销2c与分段吊耳5a固定连接。
53.升降机构3可以由动力单元沿其垂向轨道上下运动。动力单元可以采用液压马达与齿轮驱动，也可以采用电动绞车与滑轮组驱动。动力单元采用液压马达与齿轮驱动时，垂向轨道为齿条式结构。动力单元采用电动绞车与滑轮组驱动时，垂向轨道为直线滑动式滑道。
54.旋转机构4由固定于分段平台2上的马达、马达驱动的旋转齿轮4a和固定于半圆形顶架1e上的圆形齿条4c组成。马达可以采用液压马达或者步进电机马达，驱动所述小齿轮沿所述圆形齿条轨道运动，带动分段平台2完成180度内旋转。
55.实施例1
56.图1到图7示出了一种半圆轨道式分段翻身装置，它包括结构框架1、分段平台2、升降机构3和旋转机构4。
57.图1中，结构框架1采用多根连接梁1a连接两端的拱门架1b。拱门架1b包括两根侧立柱1d和半圆形顶架1e构成拱门状，拱门架1b的中间设置中心立柱1c。
58.图4和图5中，升降机构3中动力单元采用液压马达与齿轮驱动，垂向轨道为齿条式结构。升降机构3中动力单元为升降马达3c通过旋转中心轴3d驱动主动齿轮3a，液压缸3e通过伸缩轴3f连接从动齿轮3g，垂向轨道为垂向齿条轨道3b；垂向齿条轨道3b设置在中心立柱1c的内侧，主动齿轮3a、被动齿轮3g与垂向齿条轨道3b啮合带动分段平台2上下移动。
59.升降马达3c与液压缸3e设在在分段平台2上，分段平台2上设置两个方形孔2a。图2和图3中，分段平台2与分段5之间设置快速拔插机构，即分段平台2上的双层吊耳2b与设置在分段5上的分段吊耳5a通过插销2c进行连接。分段平台2上设置两排双层吊耳2b，分别设置在有升降机构3的平台侧边。
60.图7中，旋转机构4采用固定在分段平台2上的马达驱动旋转齿轮4a，旋转齿轮4a与设置在半圆形顶架1e内侧的圆形齿条啮合，分段平台2绕着旋转中心轴3d进行旋转。旋转中心轴3d的一端连接在升降马达3c上，另一端通过主动齿轮3a卡在中心立柱1c上。
61.如图8所示，采用上述技术方案工作时，包括以下步骤：
62.(1)将分段通过spmt小车移动至翻身装置前方，将分段平台2倒置水平放置(图8a)；
63.(2)铺设spmt小车运行路面垫块，将spmt小车开到翻身装置正下方就位(图8b)，分段平台2下降，将分段5与分段平台2通过快速拔插机构进行固定；即将插销2c将双层吊耳2b与分段吊耳5a连接。
64.(3)液压缸3e将伸缩轴3f伸长进而锁定分段平台的旋转，利用升降机构3中升降马达3c通过旋转轴3d驱动主动齿轮3a；主动齿轮3a一侧与垂向齿条轨道3b啮合，另一侧带动从动齿轮3g与另一边的垂向齿条轨道3b啮合；主动齿轮3a、从动齿轮3g与垂向轨道齿条轨道3b的啮合，将分段平台2移动至目标位置(图8c)；在此过程中，旋转齿轮4a与设在侧立柱1d上的直线齿条4b啮合，共同带动分段平台2移动。
65.(4)通过液压缸3e将伸缩轴3f收回，将分段平台2解除旋转固定；此时，主动齿轮3a与从动齿轮3g卡在垂向齿条轨道3b中间；旋转中心轴3d一端连在主动齿轮3a上，另一端设置在升降马达3c上，此时分段平台2可以旋转中心轴3d为轴进行转动。进一步通过旋转马达驱动旋转齿轮4a与圆形齿条4c啮合，带动分段平台2绕旋转中心轴3d直至转动180度(图8d为转动45度，图8e为转动90度，图8f为转动180度)；
66.(5)平台旋转后另一侧的液压缸将伸缩轴3f伸长卡入从动齿轮3g中，将分段平台2锁定旋转固定；利用升降机构3中主动齿轮3a、从动齿轮3g与垂向轨道齿条轨道3b的啮合，将分段平台2向下移动，spmt平板车通过分段平台2的方形孔2a穿出分段平台2，spmt小车顶升，将分段5重量转移至spmt小车，通过快速拔插机构解除分段与分段平台的固定；即，将双层吊耳2b与分段吊耳5a连接处的插销2c拔出。
67.(6)移除spmt小车道路垫块，将分段平台2下降至最低点，将spmt小车开出，分段翻身作业完成。
68.实施例2
69.图1到图7示出了一种半圆轨道式分段翻身装置，它包括结构框架1、分段平台2、升降机构3和旋转机构4。
70.图1中，结构框架1采用多根连接梁1a连接两端的拱门架1b。拱门架1b包括两根侧立柱1d和半圆形顶架1e构成拱门状，拱门架1b的中间设置中心立柱1c。
71.图6中，所述升降机构3中动力单元采用电动绞车与滑轮组驱动时，垂向轨道为直线滑动式滑道。升降机构3中定滑轮3n与电动绞车3m固定在滑动轨道3o上，通过电动绞车3m、定滑轮3n、动滑轮3i以及缆绳3h的配合运动，可以实现滑块3j的垂直运动。此时，分段平台2通过滑块旋转轴3k与滑块3j相连，从而做垂直运动。
72.图2和图3中，分段平台2与分段5之间设置快速拔插机构，即分段平台2上的双层吊耳2b与设置在分段5上的分段吊耳5a通过插销2c进行连接。分段平台2上设置两排双层吊耳2b，分别设置在有升降机构3的平台侧边。
73.图7中，旋转机构4采用固定在分段平台2上的马达驱动旋转齿轮4a，旋转齿轮4a与设置在半圆形顶架1e内侧的圆形齿条啮合，分段平台2绕着旋转中心轴3d进行旋转。旋转中心轴3d的一端连接在升降马达3c上，另一端通过主动齿轮3a卡在中心立柱1c上。
74.采用上述技术方案工作时，包括以下步骤：
75.(1)将分段通过spmt小车移动至翻身装置前方，将分段平台2倒置水平放置；
76.(2)铺设spmt小车运行路面垫块，将spmt小车开到翻身装置正下方就位，分段平台2下降，将分段5与分段平台2通过快速拔插机构进行固定；即将插销2c将双层吊耳2b与分段吊耳5a连接。
77.(3)升降机构3中，通过电动绞车3m、定滑轮3n、动滑轮3i配合运动，可以实现滑块3j的垂直运动。启动电动绞车3m后缆绳3h不断缩短，带动动滑轮3i下方的滑块3j沿着滑动轨道3o做垂向运动，分段平台2通过滑块旋转轴3k与滑块3j相连，从而做垂直运动。在此过程中，旋转齿轮4a与设在侧立柱1d上的直线齿条4b啮合，共同带动分段平台2移动，将分段平台2移动至目标位置；
78.(4)通过旋转马达驱动旋转齿轮4a与圆形齿条4c啮合，带动分段平台2绕旋转中心轴3d直至转动180度；
79.(5)旋转结束后，利用升降机构3中通过电动绞车3m、定滑轮3n、动滑轮3i配合运动，实现滑块3j的垂直运动，带动分段平台2向下移动，spmt平板车通过分段平台2的方形孔2a穿出分段平台2，spmt小车顶升，将分段5重量转移至spmt小车，通过快速拔插机构解除分段与分段平台的固定；即，将双层吊耳2b与分段吊耳5a连接处的插销2c拔出。
80.(6)移除spmt小车道路垫块，将分段平台2下降至最低点，将spmt小车开出(图8g、
图8h)，分段翻身作业完成。
81.尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种半圆轨道式分段翻身装置，它包括结构框架（1）和分段平台（2），其特征在于：该装置还包括升降机构（3）和旋转机构（4），升降机构（3）带动分段平台（2）进行上下移动，旋转机构（4）驱动分段平台（2）进行翻转；分段平台（2）与分段（5）之间设置用于连接或拆开的快速拔插机构；所述结构框架（1）采用连接梁（1a）连接两侧拱门架（1b），拱门架（1b）由侧立柱（1d）和半圆形顶架（1e）构成拱门状；所述拱门架（1b）的中间设置中心立柱（1c）；所述升降机构（3）包括动力单元和垂向轨道，垂向轨道设置在中心立柱（1c）上；所述旋转机构（4）中固定在分段平台（2）上的马达驱动旋转齿轮（4a），旋转齿轮（4a）与设置在半圆形顶架（1e）内侧的圆形齿条（4c）啮合，驱动分段平台（2）进行翻转；所述分段平台（2）上设有供spmt小车穿过的方形孔（2a）。2.根据权利要求1所述的一种半圆轨道式分段翻身装置，其特征在于：分段平台（2）与分段（5）之间的快速拔插机构包括分段平台（2）上的双层吊耳（2b）、分段（5）上的分段吊耳（5a）以及与二者相作用的插销（2c）。3.根据权利要求1或2所述的一种半圆轨道式分段翻身装置，其特征在于：所述升降机构（3）中动力单元采用液压马达与齿轮驱动时，垂向轨道为齿条式结构。4.根据权利要求1或2所述的一种半圆轨道式分段翻身装置，其特征在于：所述升降机构（3）中动力单元采用电动绞车与滑轮组驱动时，垂向轨道为直线滑动式滑道。5.根据权利要求3所述的一种半圆轨道式分段翻身装置，其特征在于：所述动力单元中升降马达（3c）通过旋转中心轴（3d）驱动主动齿轮（3a），液压缸（3e）通过伸缩轴（3f）连接从动齿轮（3g），垂向轨道为垂向齿条轨道（3b）；主动齿轮（3a）、从动齿轮（3g）与垂向齿条轨道（3b）啮合做上下往复运动。6.根据权利要求4所述的一种半圆轨道式分段翻身装置，其特征在于：所述动力单元中电动绞车（3m）与定滑轮（3n）固定在中心立柱（1c）上，电动绞车（3m）的缆绳（3h）穿过定滑轮（3n）后连接动滑轮（3i），动滑轮（3i）下方设置滑块（3j），滑块（3j）上设置用于与分段平台连接的滑块旋转轴（3k）；垂向轨道为滑动轨道（3o），滑块（3j）沿着滑动轨道（3o）做上下往复运动。7.根据权利要求1所述的一种半圆轨道式分段翻身装置的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将分段通过spmt小车移动至翻身装置前方，将分段平台倒置水平放置；（2）铺设小车运行路面垫块，将小车开到翻身装置正下方就位，分段平台下降，将分段与分段平台通过快速拔插机构进行固定；（3）锁定分段平台的旋转，利用升降机构将分段平台移动至目标位置；（4）将分段平台解除旋转固定，通过旋转齿轮使分段平台绕中心旋转180度；（5）将分段平台锁定旋转固定，利用升降机构将分段平台下降，spmt平板车通过分段平台的方形孔穿过分段平台，spmt小车顶升，将分段重量转移至spmt小车，解除分段与分段平台的固定；（6）移除spmt小车道路垫块，将分段平台下降至最低点，将spmt小车开出，分段翻身作业完成。8.根据权利要求5所述的一种半圆轨道式分段翻身装置的工作方法，其特征在于，包括
以下步骤：（1）将分段通过spmt小车移动至翻身装置前方，将分段平台倒置水平放置；（2）铺设小车运行路面垫块，将小车开到翻身装置正下方就位，分段平台下降，将分段与分段平台通过快速拔插机构进行固定；（3）锁定分段平台的旋转，利用升降机构中主动齿轮、从动齿轮与垂向轨道齿条轨道的啮合，将分段平台移动至目标位置；（4）通过液压缸将伸缩轴收回，将分段平台解除旋转固定；再通过旋转齿轮与圆形齿条啮合，使分段平台绕旋转轴转动180度；（5）再通过另一侧液压缸将伸缩轴伸长，将分段平台锁定旋转固定；利用升降机构中主动齿轮、从动齿轮与垂向轨道齿条轨道的啮合，将分段平台下降，spmt平板车通过分段平台的方形孔穿过分段平台，spmt小车顶升，将分段重量转移至spmt小车，通过快速拔插机构拆开分段与分段平台的固定；（6）移除spmt小车道路垫块，将分段平台下降至最低点，将spmt小车开出，分段翻身作业完成。9.根据权利要求6所述的一种半圆轨道式分段翻身装置的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将分段通过spmt小车移动至翻身装置前方，将分段平台倒置水平放置；（2）铺设小车运行路面垫块，将小车开到翻身装置正下方就位，分段平台下降，将分段与分段平台通过快速拔插机构进行固定；（3）升降机构中，启动电动绞车后缆绳不断缩短，带动动滑轮下方的滑块沿着滑动轨道做垂向运动，进而带动通过滑块旋转轴连接到滑块上的分段平台做垂直运动，将分段平台移动至目标位置；（4）再通过旋转齿轮与圆形齿条啮合，使分段平台绕旋转轴转动180度；（5）再通过电动绞车、定滑轮、动滑轮配合，实现滑块的垂直运动，带动分段平台下降，spmt平板车通过分段平台的方形孔穿过分段平台，spmt小车顶升，将分段重量转移至spmt小车，通过快速拔插机构拆开分段与分段平台的固定；（6）移除spmt小车道路垫块，将分段平台下降至最低点，将spmt小车开出，分段翻身作业完成。

技术总结
一种半圆轨道式分段翻身装置及其工作方法，其属于船舶与海洋结构物建造技术领域。该装置包括结构框架、分段平台、升降机构和旋转机构，结构框架用于支撑分段平台，分段平台上方搭载分段，由升降机构升高至目标位置，再由旋转机构驱动分段平台与分段围绕其旋转轴旋转180度翻身，然后由升降机构降低至最低位置，完成翻身作业。使用时通过SPMT小车将分段运至该装置下方，由该装置将分段升高至空中翻身，然后将翻身后的分段放置回SPMT小车完成翻身作业。该装置结构简单，易于建造与操作，实用性强，具有良好的结构强度，使得船舶与海洋结构物建造过程中的分段翻身更加高效、经济和安全。全。全。


技术研发人员：于雁云 林焰 宋泽林
受保护的技术使用者：大连理工大学
技术研发日：2023.05.10
技术公布日：2023/7/13