CN102173367B - 船艉液压桨舵安装行走台车 - Google Patents

Abstract

一种船舶制造技术领域的船艉液压桨舵安装主平台，包括：主平台、滚动轮、一对平面滑台及其对应的安装立架，两个平面滑台分别活动设置于主平台的左右两侧，四个液压马达驱动的滚动轮分别固定设置于主平台下方四个顶角，安装立架分别固定设置于对应平面滑台上。本发明满足船舶舵叶和螺旋桨的安装，提高安装效率，杜绝安全隐患，缩短单位船船坞使用周期，提高船舶制造效率。

Description

船艉液压桨舵安装行走台车

技术领域

本发明涉及的是一种船舶制造技术领域的装置，具体是一种船艉液压桨舵安装行走台车。

背景技术

随着船舶建造技术的发展，船舶建造同期，建造质量，建造安全都得到极大改善，船舶吨位呈现趋大发展态势，船舶种类越来载多，迫切需要可靠、安全，稳定、简便的建造装备。船舶舵叶、船舶螺旋桨是船舶主要部件，其特征是体积大，质量大，最大质量超过100吨/个，螺旋桨和舵叶与船体的安装都在船艉进行，即安装空间受船艉结构的限制，不能采用大型船台或船坞门吊进行安装。

已有技术有二种，一种是采用原始简单方法。先在船艉待安装部位的船壳上焊若干个吊机的吊码，将钢丝绳或起重带仔细地将舵叶或螺旋桨捆住，利用临时组装成的吊机起吊至安装部位，操作工在临时的脚手架经进行推、移、提等动作配合安装。一般安装一艘船的舵叶和螺旋桨约需二周时间，安装效率极低，安装安全性极差，辅助工作量很大，且造成吊码与船体壳体焊接和切割、打磨的工作量增加，也带来对船体质量影响的安全隐患。这种安装方法也极大地浪费的船坞的使用效率，一般在大型船厂已不采用此种安装方法。

另一种韩国水山特工(SOOSAN)为代表的船艉行走台车装置。此种装置主要包括不等边矩形行走台车，行走台车由四角四个液压液压缸完成行走台车的升降，下方有四个可旋转90°的分别由液压马达驱动的滚动轮，靠人工旋动90°后保证行走台车的横向或纵向移动，工作台上安装有一个两侧滑动台，分别可安装二个升降立架，便于操作工安装。这种已有技术存在的问题有几点：(1)由于行走台车为不等边矩形，导致下方的滚动轮的轮距和轴距不对称，在横向运动切换成纵向运动时，下方导轨相应按轮距和轴距重新调整，而且对移动时的稳定性带来不可靠因素。(2)工作台下方滚动轮旋转90°靠人工完成，而在工作台平台从横向运动切换成纵向运动时，由于几个滚动轮都分别由液压马达驱动，如果滚动轮旋转90°后导致液压马达转动方向不一致，工作台平台的走动将产生极大问题，危险性极大，而人工操作保证是不可靠的。(3)行走台车四角四个液压液压缸由一套油路控制同步上升或下降，一方面由于从油管出来的油路径(经)控制阀门后到达每个液压缸的油路长度不同，造成油压损失不同，必然造成四个液压缸的上升或下降速度差异，另一方面行走台车承载大不无匀，大小负载造成液压缸上升或下降速度差异，这种速度差异造成某一时间段上升或下降位移量差异，严重时，工作台呈严重倾斜，这将极大导致安装安全问题，且舵叶和螺旋桨与船体安装时有一定精度，严重倾斜将使安装的难度增加。(4)行走台车的两侧可移动滑台上安装升降立架，在安装舵叶时，由于舵叶呈复杂螺旋形状，往往下大上小，已有技术的立架呈直型立架，当操作工在舵叶上方进行与船体安装，上端必须在立架上再安装操作的脚手架，并加跳板进行，即费时又不安全。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种船艉液压桨舵安装行走台车，满足船舶舵叶和螺旋桨的安装，提高安装效率，杜绝安全隐患，缩短单位船船坞使用周期，提高船舶制造效率。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：主平台、滚动轮、一对平面滑台及其对应的安装立架，其中：两个平面滑台分别活动设置于主平台的左右两侧，四个液压马达驱动的滚动轮分别固定设置于主平台下方四个顶角，安装立架分别固定设置于对应平面滑台上。

所述的滚动轮的轮距和轴距相同。

所述的主平台的上端面为正方形结构，由若干H型钢及两块分别设置于顶部和底部的上、下盖板组成，其中：上盖板作为操作台面，下盖板作为支撑台面。

所述的若干H型钢互相垂直固定连接并构成网状结构，该网状结构上设有布线孔；

所述的盖板的厚度为25～30mm。

所述的主平台上设有四个由比例伺服阀驱动且具有直线位移传感器的主升降液压缸以及与之相连的主控制器，用以控制平台的升降，该四个主升降液压缸同时动作实现主平台整体平行的上升或者下降。

所述的直线位移传感器用以实时检测各个主升降液压缸的位移量，当液压缸活塞上下运动时，带动拉绳做往复直线运动，其位移信号由传感器编码脉冲输出，并送入主控制器，PLC对各个液压缸的位移信号进行实时采集并进行分析计算，按照同步控制策略计算出各个液压缸相应的调节量，然后控制相应的比例伺服阀，对进入四个液压缸的液压油流量进行实时调整，实现四个主升降液压缸的高精度同步升降。

所述的同步控制策略是指：以任一主升降液压缸为主液压缸，其它主升降液压缸为从液压缸，以主液压缸的运动位移为基准，相对于主液压缸作跟随运动，在主平台升降时，位移传感器实时监测顶升液压缸的位移量，各个从液压缸的位移传感器与主液压缸的位移传感器的值相比较，其误差值经各自的PID控制器运算后控制比例伺服阀，相应地调节各个顶升液压缸的流量，从而实现主平台的液压多缸的同步升降。

所述的安装立架为舵叶安装立架或螺旋桨安装立架；

当所述安装立架为螺旋桨安装立架时，所述的主平台正中位于一对平面滑台的对称轴部分设有凹槽。

所述的主平台的四周设有若干手动螺旋顶升器。

所述的舵叶安装立架的顶部设有作业操作台，该作业操作台与舵叶安装立架通过液压缸实现活动连接。

所述的螺旋桨安装立架上设有与所述主升降液压缸相连接的拉绳式位移传感器。

所述的滚动轮能够实现顺时针旋转、逆时针旋转或整体90度旋转，这样通过四个滚动轮与台车成不同的方位，可使工作台车沿轨道纵向行走或者横向行走。并通过机械限位的方式，保证四个滚动轮的旋转方向只能沿某一个限定的方向转动。并在旋转轮上设计一个转向传感器，仅当主平台在进行纵横向运动切换时，必须滚动轮旋转到位时***油路才自动进行切换，并通过转向传感器可确定台车的运动是纵向运动还是横向运动病进行相应的油路切换。

所述的平面滑台上设有伸缩液压缸，实现平面滑台的移动。

本发明具有以下特点：根据不同应用场合的需要，平台可采用“一型结构”或者“凹型结构”，而突破传统的“一型结构”和“凹型结构”，降低了工作台面至坞底的距离，提升了***的安装适应能力，有效地解决了LNG液化天然气船等多种特殊船型的桨舵安装。

拉绳式位移传感器配合比例伺服阀形成闭环控制，解决了开环控制的同步精度不高的问题，使***可在250吨负载下，***升降的同步精度可始终控制在±3mm以内，减少了油路路径、油的渗漏、负载变化等因素的影响，保证了***在长期运行时控制特性的一致性和稳定性。

本主平台采用具有一定深度的“网格架”结构，在满足***承载强度的情况下，减轻了***自身的负重，提高了***的稳定性，减小了在***重载下的变形。而中间和两侧的网格可用于***布管和布线，使***整洁和美观。

螺旋桨安装立架的闭环同步差控技术，提升了立架同步上升的精度，使***既可用于水平尾轴螺旋桨的安装，也可用于液化天然气船等水平尾轴螺旋桨的安装，提高了***的安全性和适应性。而舵叶安装立架顶端的可前后伸缩的滑动作业平台可方便的解决舵叶的安装中心位置，大大提高了舵叶安装的方便性和安全性。

使用本发明进行船舶桨舵叶的安装，使生产周期大大缩短，原安装一套螺旋桨和舵叶需一周的时间，现只需一天时间就能完成，大大缩短了单位船船坞的使用周期，同时操作的安全性也大大增加。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为主平台立体示意图。

图3为主平台俯视图。

图4为凹槽结构示意图。

图5为实施例中用于舵叶安装的结构示意图。

图6为实施例中用于螺旋桨安装的结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1至图4所示，本实施例包括：主平台1、滚动轮2、一对平面滑台3及其对应的安装立架4，其中：两个平面滑台3分别活动设置于主平台1的左右两侧，四个液压马达5驱动的滚动轮2分别固定设置于主平台1下方四个顶角，安装立架4分别固定设置于对应平面滑台3上。

如图2和图3所示，所述的主平台1的上端面为正方形结构，由若干H型钢6及两块分别设置于顶部和底部的上、下盖板7、8组成，其中：上盖板7作为操作台面，下盖板8作为支撑台面。

所述的若干H型钢6互相垂直固定连接并构成网状结构，该网状结构上设有布线孔；

所述的盖板7的厚度为25～30mm。

所述的主平台1上设有四个由比例伺服阀驱动且具有直线位移传感器10的主升降液压缸9以及与之相连的主控制器(图中未示出)，用以控制平台的升降，该四个主升降液压缸9同时动作实现主平台1整体平行的上升或者下降。

所述的直线位移传感器10用以实时检测各个主升降液压缸9的位移量，当液压缸活塞上下运动时，带动拉绳做往复直线运动，其位移信号由传感器编码脉冲输出，并送入主控制器，PLC对各个液压缸的位移信号进行实时采集并进行分析计算，按照同步控制策略计算出各个液压缸相应的调节量，然后控制相应的比例伺服阀，对进入四个液压缸的液压油流量进行实时调整，实现四个主升降液压缸9的高精度同步升降。

所述的同步控制策略是指：以任一主升降液压缸9为主液压缸，其它主升降液压缸9为从液压缸，以主液压缸的运动位移为基准，相对于主液压缸作跟随运动，在主平台1升降时，位移传感器实时监测顶升液压缸的位移量，各个从液压缸的位移传感器与主液压缸的位移传感器的值相比较，其误差值经各自的PID控制器运算后控制比例伺服阀，相应地调节各个顶升液压缸的流量，从而实现主平台1的液压多缸的同步升降。

当进行螺旋桨安装时，所述的安装立架4为螺旋桨安装立架13，当进行舵叶安装时，所述的安装立架为舵叶安装立架12。

当所述安装立架4为螺旋桨安装立架13时，所述的主平台1正中位于一对平面滑台3的对称轴部分设有凹槽11。

所述的舵叶安装立架12的顶部设有作业操作台14，该作业操作台14与舵叶安装立架12通过液压缸实现活动连接。

所述的螺旋桨安装立架13上设有与所述主升降液压缸相连接的拉绳式位移传感器15。

所述的滚动轮2的轮距和轴距相同。

本装置通过以下方式进行工作：

如图5所示，为舵叶的安装过程，具体为：先沿船体轴线方向平行铺设两根导轨17，要求轨距等于台车的轮距，台车位于导轨上，待安装的舵叶安放于主平台1上。铺设导轨时，应考虑舵叶的安装位置，应使其舵销轴的中心位置应与挂舵臂孔的中心位置一致。在放置舵叶之前，先调整好主平台1上左右平面滑台3之间的开档距离，然后通过吊装的方式将待安装舵叶放置主平台1的台面上，并位于左右舵叶安装立架12的中间，然后用舵叶安装立架12的四个对顶液压缸对舵叶进行夹持和定位。准备就绪后，台车先以较快的速度前进，靠近安装位置时以较慢的速度前进，在舵销轴的轴线与挂舵臂孔的轴线重合时停止前进，然后使舵叶安装立架12顶端的作业平台靠近舵叶的中心安装位置，准备安装。安装时，***先以同步方式升降主平台1的四个主升降液压缸9，从而使平台实现高精度的同步升降，达到安装位置后，主平台1再以较慢的速度继续上升，使舵叶的舵销轴***挂舵臂的安装孔，直至到位，安装完成。如果导轨铺设或者舵叶的安放位置略有偏差，则在舵销轴***舵销孔时，可先采用单动平台某一个或者几个主升降液压缸9的方式，稍微调整舵销轴的***角度，也可用舵叶安装立架12的个对顶推力液压缸微调舵叶的***角度，然后主平台1再同步升降，如此反复，直至到位，安装完成。

如图6所示，为螺旋桨的安装过程，具体为：首先沿船体横向方向平行铺设两根导轨17，同时在桨叶安装位置的下方沿纵向平行铺设两根导轨，要求轨距等于台车的轮距。在横向导轨铺设时，螺旋桨的空间延长线应避开船体后部的挂舵臂位置，以免纵横向切换时，螺旋桨无法到达预定位置。纵向导轨铺设时，桨叶安装孔的轴线延长线应用船体桨尾轴的轴线在一条线上。台车位于导轨上，螺旋桨安装立架13通过螺栓连接的方式固定在主平台1的平面左右滑台上。在放置桨叶之前，先调整好左右平面滑台3之间的开档距离，然后如果需要，可先单独调节左右安装立架13而使桨叶与尾轴之间具有一定的倾斜角度，再通过同步方式调整立架到合适的安装高度，最后将待安装的螺旋桨吊装到安装立架13上的支撑托架16上并固定。准备就绪后，台车先以较快的速度行进到尾轴的轴线位置时，再以较慢的速度前进到位后台车停止前进。将主平台1顶升一定高度，然后旋下台车四边的手动螺旋顶升器18与地面支承并锁紧，再使台车整体上升一定高度，使滚动轮2脱离下方轨道并旋转度，转向传感器检测滚动轮2九十度转动到位后，自动切换油路。滚动轮2九十度转动到位后，台车的支撑滚动轮2下降直至与纵向轨道完全接触，此时应松开手动螺旋顶升器，然后台车沿纵向前进至螺旋桨安装位置，台车以高精度同步升降的方式上升，当尾轴的轴线延长线穿过螺旋桨安装孔中心时，台车前进，让尾轴穿过螺旋桨的安装孔，如果安装孔的位置有误差，可通过单动台车的四个主升降液压缸9中的一个或者几个从而调节螺旋桨安装孔的套入位置，并配合台车的前景或者后退，如此反复，直至到位，完成安装。

当四个主升降液压缸9一起升降时，由于达到液压缸的油路路径不同，阻尼不同，以及液压油的渗漏、螺旋桨或者舵叶的非均布载荷分布，因此单纯通过物理上的开环控制来实现液压缸的同步有较大难度，其精度和稳定性都难以保证。而采用液压多缸的闭环同步控制，则可以实现主平台1高精度的同步升降，且不受外部环境的变化。如图所示，在主平台1的四个主升降液压缸9顶上各安装一个拉绳式编码器直线位移传感器10，经过分析计算，并经过同步控制策略得到各液压缸的调节量，再经比例伺服阀自动控制各液压缸速度，从而保证主平台1高精度的同步升降，提高了效率又提高了操作的安全性。

当需要微调舵叶或者螺旋桨的姿态时，在一定的范围内，可通过单动其中一个或者几个台车的主升降液压缸9而实现台车垂直方向的位置微调，而通过台车4个滚动轮2的前进或后退，可实现沿船体纵向方向的位置微调，通过改变平台的姿态从而改变螺旋桨或者舵叶安装位置的姿态。

在安装舵叶时，左右舵叶安装立架12顶端作业平台14可前后伸缩，便于操作人员充分接近舵叶的安装位置，一方面提高了安装效率，另一方面又提高了操作的安全性。

等边正方形的主平台1结构，可方便台车的纵横向运动切换，铺设导轨时，不用改变其轨距。

台车平台呈“-型”结构的，适用于安装挂舵臂位置较高的船型，而主平台1安装面独特的“凹型”结构的，由于降低了安装平台距坞底的距离，具有更大的使用范围，可以适用于LNG等特殊船型的桨舵的快速安装。

本装置在沪东中华造船集团有限公司250吨船艉桨舵安装平台上采用，使用本装置实现了桨舵安装平台的高精度同步升降，其同步精度可控制在±3mm以内，且基本不受外界环境的影响，而独特的“凹型”结构设计，降低了平台安装台面至坞底的距离，提高了***对各种不同船型的桨舵安装的适应能力。使用本装置进行船舶螺旋桨和舵叶的安装，使生产周期大大缩短，原安装一套螺旋桨和舵叶约需1～2周的时间，现在只需一天时间就能完成，同时操作的安全性也大大增加。

Claims (8)

1.一种船艉液压桨舵安装行走台车，包括：主平台、滚动轮、一对平面滑台及其对应的安装立架，其中：两个平面滑台分别活动设置于主平台的左右两侧，四个液压马达驱动的滚动轮分别固定设置于主平台下方四个顶角，安装立架分别固定设置于对应平面滑台上，其特征在于：

所述的主平台的上端面为正方形结构，由若干H型钢及两块分别设置于顶部和底部的上、下盖板组成，其中：上盖板作为操作台面，下盖板作为支撑台面；

所述的正方形结构方便台车的纵横向运动切换，且在铺设导轨时不用改变其轨距；

所述的主平台上设有四个由比例伺服阀驱动且具有直线位移传感器的主升降液压缸以及与之相连的主控制器，用以控制平台的升降，该四个主升降液压缸同时动作实现主平台整体平行的上升或者下降；

所述的直线位移传感器用以实时检测各个主升降液压缸的位移量，当液压缸活塞上下运动时，带动拉绳做往复直线运动，其位移信号由传感器编码脉冲输出，并送入主控制器，PLC对各个液压缸的位移信号进行实时采集并进行分析计算，按照同步控制策略计算出各个液压缸相应的调节量，然后控制相应的比例伺服阀，对进入四个液压缸的液压油流量进行实时调整，实现四个主升降液压缸的高精度同步升降；

所述的安装立架为舵叶安装立架或螺旋桨安装立架；所述的主平台正中位于一对平面滑台的对称轴部分对应为一型结构或凹槽结构，主平台中的—型结构适用于安装挂舵臂位置较高的船型；凹槽结构降低了安装平台距坞底的距离，适用于LNG的桨舵的快速安装；

所述的同步控制策略是指：以任一主升降液压缸为主液压缸，其它主升降液压缸为从液压缸，以主液压缸的运动位移为基准，相对于主液压缸作跟随运动，在主平台升降时，位移传感器实时监测顶升液压缸的位移量，各个从液压缸的位移传感器与主液压缸的位移传感器的值相比较，其误差值经各自的PID控制器运算后控制比例伺服阀，相应地调节各个顶升液压缸的流量，从而实现主平台的液压多缸的同步升降；

当四个主升降液压缸一起升降时，由于达到液压缸的油路路径不同，阻尼不同，以及液压油的渗漏、螺旋桨或者舵叶的非均布载荷分布，因此单纯通过物理上的开环控制来实现液压缸的同步有较大难度，其精度和稳定性都难以保证；而采用液压多缸的闭环同步控制，则可以实现主平台高精度的同步升降，且不受外部环境的变化，在主平台的四个主升降液压缸顶上各安装一个拉绳式编码器直线位移传感器，经过分析计算，并经过同步控制策略得到各液压缸的调节量，再经比例伺服阀自动控制各液压缸速度，从而保证主平台高精度的同步升降；

当需要微调舵叶或者螺旋桨的姿态时，在一定的范围内，可通过单动其中一个或者几个台车的主升降液压缸而实现台车垂直方向的位置微调，而通过台车个滚动轮的前进或后退，可实现沿船体纵向方向的位置微调，通过改变平台的姿态从而改变螺旋桨或者舵叶安装位置的姿态。

2.根据权利要求1所述的船艉液压桨舵安装行走台车，其特征是，所述的滚动轮的轮距和轴距相同。

3.根据权利要求1所述的船艉液压桨舵安装行走台车，其特征是，所述的若干H型钢互相垂直固定连接并构成网状结构，该网状结构上设有布线孔。

4.根据权利要求1所述的船艉液压桨舵安装行走台车，其特征是，所述的舵叶安装立架的顶部设有作业操作台，该作业操作台与舵叶安装立架通过液压缸实现活动连接。

5.根据权利要求1所述的船艉液压桨舵安装行走台车，其特征是，所述的螺旋桨安装立架上设有与所述主升降液压缸相连接的拉绳式位移传感器。

6.根据权利要求1所述的船艉液压桨舵安装行走台车，其特征是，所述的主平台的四周设有若干手动螺旋顶升器。

7.根据权利要求1所述的船艉液压桨舵安装行走台车，其特征是，所述的舵叶通过以下方式进行安装：先沿船体轴线方向平行铺设两根导轨，要求轨距等于台车的轮距，台车位于导轨上，待安装的舵叶安放于主平台上；铺设导轨时，应考虑舵叶的安装位置，应使其舵销轴的中心位置应与挂舵臂孔的中心位置一致；在放置舵叶之前，先调整好主平台上左右平面滑台之间的开档距离，然后通过吊装的方式将待安装舵叶放置主平台的台面上，并位于左右舵叶安装立架的中间，然后用舵叶安装立架的四个对顶液压缸对舵叶进行夹持和定位；准备就绪后，台车先以较快的速度前进，靠近安装位置时以较慢的速度前进，在舵销轴的轴线与挂舵臂孔的轴线重合时停止前进，然后使舵叶安装立架顶端的作业平台靠近舵叶的中心安装位置，准备安装；安装时，***先以同步方式升降主平台的四个主升降液压缸，从而使平台实现高精度的同步升降，达到安装位置后，主平台再以较慢的速度继续上升，使舵叶的舵销轴***挂舵臂的安装孔，直至到位，安装完成；如果导轨铺设或者舵叶的安放位置略有偏差，则在舵销轴***舵销孔时，先采用单动平台某一个或者几个主升降液压缸的方式，稍微调整舵销轴的***角度，或用舵叶安装立架的个对顶推力液压缸微调舵叶的***角度，然后主平台再同步升降，如此反复，直至到位，安装完成；

在安装舵叶时，左右舵叶安装立架顶端作业平台前后伸缩，便于操作人员充分接近舵叶的安装位置。

8.根据权利要求1所述的船艉液压桨舵安装行走台车，其特征是，所述的螺旋桨通过以下方式进行安装:首先沿船体横向方向平行铺设两根导轨，同时在桨叶安装位置的下方沿纵向平行铺设两根导轨，要求轨距等于台车的轮距；在横向导轨铺设时，螺旋桨的空间延长线应避开船体后部的挂舵臂位置，以免纵横向切换时，螺旋桨无法到达预定位置；纵向导轨铺设时，桨叶安装孔的轴线延长线应用船体桨尾轴的轴线在一条线上；台车位于导轨上，螺旋桨安装立架通过螺栓连接的方式固定在主平台的平面左右滑台上；在放置桨叶之前，先调整好左右平面滑台之间的开档距离，然后如果需要，先单独调节左右安装立架而使桨叶与尾轴之间具有一倾斜角度，再通过同步方式调整立架到安装高度，最后将待安装的螺旋桨吊装到安装立架上的支撑托架上并固定；准备就绪后，台车先以较快的速度行进到尾轴的轴线位置时，再以较慢的速度前进到位后台车停止前进；将主平台顶升，然后旋下台车四边的手动螺旋顶升器与地面支承并锁紧，再使台车整体上升，使滚动轮脱离下方轨道并旋转度，转向传感器检测滚动轮九十度转动到位后，自动切换油路；滚动轮九十度转动到位后，台车的支撑滚动轮下降直至与纵向轨道完全接触，此时应松开手动螺旋顶升器，然后台车沿纵向前进至螺旋桨安装位置，台车以高精度同步升降的方式上升，当尾轴的轴线延长线穿过螺旋桨安装孔中心时，台车前进，让尾轴穿过螺旋桨的安装孔，如果安装孔的位置有误差，通过单动台车的四个主升降液压缸中的一个或者几个从而调节螺旋桨安装孔的套入位置，并配合台车的前景或者后退，如此反复，直至到位，完成安装。

Images