CN105229236A - 用于平移操纵能相对于固定支座移动的结构的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于平移操纵能相对于固定支座移动的结构、特别是升降机的装置，该装置(1)包括至少一个齿条(2)和由马达机构(4)通过由底架(C)承载的齿轮系(5)驱动的至少一个输出小齿轮(3)。所述齿轮系(5)的至少一个元件(16)包括由配备有转矩限制机构(18)的轴(17)承载的受控元件(16)，所述转矩限制机构与所述底架(C)配合并具有极限转矩，该极限转矩确定成使得：-在受控元件的转矩低于所述极限转矩时使所述受控元件(16)不能相对于所述框架(C)旋转，以允许通过所述输出小齿轮(3，19)的旋转对所述可移动结构进行平移操纵，并且-在受控元件的转矩高于所述极限转矩时允许所述受控元件(16)相对于所述底架(C)旋转，以避免向所述齿轮系(5)施加静态或动态过载。

Description

用于平移操纵能相对于固定支座移动的结构的装置

技术领域

本发明涉及一种用于相对于固定支座在提升或降下方向上操纵可移动结构的装置；本发明尤其涉及自升式(通常称作“自顶式(jack-up)”)近海装置、平台或船的领域。

背景技术

一些称作“自顶式”的自升式近海装置包括：

-壳架，其通过浮起并接纳有用部件来允许该装置移动，和

-可沿壳架在提升或降下方向上操纵的多个可移动支腿，其被设计成搁靠在地面上。

这样，这些近海装置可通过在它们的支腿被升起时浮起而移动，而当这些支腿被降下时则搁靠在海床上。

为了确保它们在提升和降下方向上的操纵，这些支腿通常包括与由壳架上所配备的马达机构驱动的小齿轮协作的齿条。

然而，当今，这种自升式近海装置可在存在小浪涌(即通常低于2米高的波浪)的情况下将它的支腿搁靠在海床上。

事实上，在中到高浪涌(通常高度分别高于2米或高于4米的波浪)的情况下，浮起的壳架的侧倾和俯仰运动与支腿的刚度相结合在这些支腿每次撞击海床时引起动态过载。

这些过载尤其来自小齿轮马达机构，这些小齿轮马达机构由于它们的惯性而不能有效地吸收由浪涌所施加的支腿运动。

该现象严重地限制了例如用于安装风力涡轮机并且还位于特定石油钻井的构架内的这种自升装置的开发。

为了弥补这些缺陷，特定结构的小齿轮安装在浮动框架上并通过弹性体缓冲垫类型的弹性装置连接到壳架。

这种弹性装置允许动态过载的部分缓解。

然而，在实践中，这种补偿并不充分。

它还降低了处于升起位置的近海装置的刚度和稳定性，这与期望目标——即，将该近海装置安装在搁靠于海床上的支腿上以便将它固定——相悖。

因此，需要一种适合有效地分散并吸收来自可移动支腿对海床的撞击的力的操纵装置。

这种结构将尤其有利于允许在通常不利的浪涌条件(即中浪涌或甚至是高浪涌)下操纵自升装置的支腿。

发明内容

为此，实质上，本发明涉及一种在将马达机构连接到输出小齿轮的齿轮系中增加转矩限制机构的新颖方法。

特别地，根据本发明的装置——其用于相对于固定支座(有利地沿提升或降下方向)平移操纵可移动结构——包括：

-与所述可移动结构或所述固定支座成一体的至少一个齿条，和

-分别与所述固定支座或所述可移动结构成一体的至少一个输出小齿轮，其与所述齿条啮合，以用于沿平移轴线(有利地是竖直的)对所述可移动结构进行平移操纵。

输出小齿轮由马达机构通过由框架承载的齿轮系驱动，该齿轮系包括轮、小齿轮和/或环形齿轮元件。

此外，所述齿轮系的至少一个元件包括由配备有与所述框架配合的转矩限制机构的轴承载的受控元件(élémentasservi)，该转矩限制机构具有以如下方式确定的极限转矩：

-在受控元件的转矩低于所述极限转矩时使所述受控元件不能相对于所述框架旋转，以便确保通过驱动所述输出小齿轮的旋转来操纵所述可移动结构的平移，并且

-在受控元件的转矩高于所述极限转矩时允许所述受控元件相对于所述框架旋转，以避免向所述齿轮系施加静态或动态过载。

这种操纵装置有利地能有效地消散和吸收结合有由外部条件产生的运动的、在地面附近操纵可移动结构期间发生的静态和动态过载。

可合并或彼此独立地考虑的其它有利特征在下文中陈述：

-转矩限制机构的极限转矩介于名义作用力(有利地对应于固定支座重量，视情况而定对应于近海装置壳架重量)的0.1到3倍之间；

-转矩限制机构包括用于在操纵期间调节极限转矩的机构；

-转矩限制机构包括用于先导控制该转矩限制机构至停用(inactive)位置的机构，在所述停用位置，受控元件不能相对于所述框架旋转；

-转矩限制机构包括多盘式制动器；

-转矩限制机构与水冷却机构相关联；

-操纵装置包括与输出小齿轮相关联的竖向齿条，并且齿轮系包括两个并列群组，其中(i)用于驱动所述输出小齿轮旋转的第一群组由马达机构直接驱动，且(ii)第二群组包括与所述转矩限制机构相关联的所述受控元件；

-该装置包括至少两个输出小齿轮，每个输出小齿轮都与一个齿条啮合并沿平行的轴线延伸，该输出小齿轮由马达机构经齿轮系驱动。

这些输出小齿轮有利地沿水平轴线延伸且它们被设置在相同的水平面或基本上相同的水平面中(优选地，以使得各自与一个齿条配合)，或相同的竖直平面或基本上相同的竖直平面中(优选地，以使得两者与同一齿条配合)。

在该后一实施例的架构内，齿轮系有利地包括两个并列群组，每个群组都被设置成驱动两个输出小齿轮中的一个，其中：

(i)用于驱动第一输出小齿轮旋转的第一群组由马达机构直接驱动，和

(ii)用于驱动第二输出小齿轮旋转的第二群组由所述第一群组驱动，该第二群组包括与所述转矩限制机构相关联的所述受控元件。

在该架构内，第一群组和第二群组有利地各自都包括至少一个包括行星齿轮、环形齿轮和卫星齿轮的周转轮系减速器(réducteur)；所述第二群组的行星齿轮对应于与转矩限制机构相关联的受控元件，且该第二群组的卫星齿轮被设置成直接或间接地驱动第二输出小齿轮。

这种情况下，两个并列群组的环形齿轮有利地包括用于它们的旋转联接的机构，例如通过彼此直接联接或通过中间空转小齿轮联接的外齿。

同样，这种情况下，各并列群组有利地在周转轮系减速器的下游包括两个串联的减速器：-包括行星齿轮、环形齿轮和卫星齿轮的周转轮系减速器，和-带齿的轮；此外，串联的减速器在两个并列群组中是颠倒设置/相反设置的，其中旋转联接机构位于所述并列群组之一的一个周转轮系减速器的环形齿轮与另一并列群组的带齿的轮之间。

本发明还大体涉及一种用于相对于固定支座在提升或降下方向上操纵可移动结构的设备，其中，所述设备包括彼此叠加的多个根据本发明的装置。

这种设备有利地包括自升(或“自顶”)式近海装置，其中，可移动结构包括支腿且固定支座包括壳架。

优选地，框架配备在固定支座上(换言之，框架有利地由固定支座承载)。

这种结构的特别有利之处在于，它允许通过防止向齿轮系施加静态或动态过载而在通常不利的浪涌条件(即中浪涌或甚至是高浪涌)下操纵自升装置的支腿。

它尤其允许对来自可移动支腿对海床的撞击的力的有效消散和吸收。

附图说明

通过下面参照附图对不同实施例的描述不加以任何限制地进一步说明本发明，在附图中：

-图1是配备有根据本发明的操纵装置的近海装置的大体示意图；

-图2是根据本发明的装置的第一实施例的大体示意图，该装置包括由与马达机构相关联的齿轮系驱动的单个输出小齿轮；

-图3示意性地示出根据本发明的装置的第二实施例，该装置包括用于安装在水平面中的两个输出小齿轮且其齿轮系包括各自都具有周转轮系减速器的两个并列群组；

-图4示出形成根据图3的实施例的一个变型的根据本发明的装置的第三实施例，其中输出小齿轮安装在竖直平面中；

-图5示出根据本发明的装置的第四实施例，其中两个输出小齿轮安装在水平面中并由包括两个并列群组的齿轮系驱动旋转，每个并列群组都包括串联地设置在上游周转轮系减速器中的两个减速器；

-图6示出形成根据图5的实施例的一个替代方案的根据本发明的装置的第五实施例，其中输出小齿轮安装在竖直平面中。

具体实施方式

根据本发明的操纵装置1有利地被设计成用于配备在可移动单元上。

该可移动单元E有利地包括尤其用于近海应用——例如用于安装近海风力涡轮机——的自升式(目前也称作“自顶式”)平台或船(图1)。

根据本发明的操纵装置尤其被设计成允许相对于固定支座S——例如近海装置E的壳架——在可移动结构J如支腿的提升或降下方向上的操纵。

这种近海装置E能在支腿J被升起时通过其壳架S浮在水面F处而移动；该装置E在其支腿J被降下时能搁靠在海床M上，从而使其壳架S可以位于水面F上方。

在实践中，如图1所示，自升装置E包括各自都与该操纵装置1或甚至在操纵设备内彼此叠加的多个操纵装置1相关联的多个支腿J。

这种操纵装置1可被实施为利用“小齿轮-齿条”型的齿轮传动机构使任意其它可移动结构相对于固定支座移位。

在图2所示的第一实施例中，该操纵装置1包括：

-至少一个竖向齿条2(在图2中很抽象地示出)，其有利地与其中一个支腿(未示出)成一体，和

-输出小齿轮3，其在此与固定支座成一体并与竖向齿条2啮合。

根据所需的动力，多个操纵装置1可彼此叠加以便与配备在待操纵的支腿上的同一齿条2配合。

输出小齿轮3由马达机构4通过由有利地配备在固定支座上的框架C(这里在图2中很抽象地示出)承载的齿轮系5驱动。

马达机构4有利地包括液压或电气型马达。

齿轮系5以本身常见的方式包括不同的轮、小齿轮和环形齿轮元件。

在马达机构4的侧面上，该齿轮系5包括此处具有平行几何结构的串联的初级减速器6的上游群组。

初级减速器6的该上游群组尤其包括一系列初级减速器7。

这里，这些初级减速器7的数量为三个，即从上游至下游相继为上游初级减速器7a、中间初级减速器7b和下游初级减速器7c。

这些初级减速器7中的每个初级减速器都包括具有外部圆柱齿轮机构的减速器，所述外部圆柱齿轮机构由包括小齿轮8和轮9的单个齿轮机构组成。

特别地，上游初级减速器7a的小齿轮8由马达机构4的输出轴4a驱动旋转。中间初级减速器7b和下游初级减速器7c的小齿轮8自身由接续/连接上游初级减速器7a的轮9和中间初级减速器7b的轮9的输出轴9a驱动。

下游初级减速器7c的轮9自身配备有中间轴6a，中间轴6a一方面形成初级减速器6的上游群组的输出轴且另一方面形成用来驱动输出小齿轮3旋转的第一下游减速器群组10的输入轴。

这里，该第一下游减速器群组10包括初级周转轮系减速器类型的二级减速器10a。

周转轮系减速器10a包括不同元件：

-形成行星齿轮的小齿轮11，其由上述中间轴6a驱动旋转，

-卫星齿轮12，其被驱动绕行星小齿轮11旋转并且连接到与输出小齿轮3相关联的输出轴10’，输出小齿轮3与齿条2配合，和

-与卫星小齿轮12配合的环形齿轮13，其适合经受旋转运动。

该周转轮系减速器10a联接到作为齿轮系5的构成部分的且形成构造成防止在该齿轮系5内施加静态或动态过载的第二下游群组15。

一般而言，“静态过载”包括输出小齿轮3(或多个输出小齿轮)上的外力的增大，而马达机构4是静止的。

“动态过载”本身包括由马达机构4的旋转惯性导致的输出小齿轮3(或多个输出小齿轮)上的力的增大。

在这方面，与第一群组10并列的该第二下游群组15包括能绕旋转轴线16’枢转并且与周转轮系减速器10a的环形齿轮13联接的受控小齿轮16。

这里，此联接通过该受控小齿轮16与设置在周转轮系减速器10a的环形齿轮13上的外齿(未示出)的直接啮合来实现。

该受控小齿轮16由与框架C配合的轴17经由转矩限制机构18承载，该转矩限制机构限定施加至所述受控小齿轮16上以引起其绕其轴线16’旋转的转矩。

一般而言，“转矩限制机构”是指能允许消散当存在的转矩高于预定值时在齿轮系5内出现的力的机构。

这些转矩限制机构18被选择成具有极限转矩，该极限转矩被确定为使得：

-在受控小齿轮的转矩低于所述极限转矩时使受控小齿轮16(和因此联接的环形齿轮13)不能相对于框架C旋转，以便确保卫星齿轮12的旋转操纵，其适于引起驱动输出小齿轮3的旋转和利用相关联的可移动结构使齿条2平移，并且

-在受控小齿轮的转矩高于所述极限转矩时允许所述受控小齿轮16绕其旋转轴线16’的旋转(和因此相联接的环形齿轮13的旋转)，以避免对齿轮系5施加静态或动态过载。

特别地，在过载的情况下，环形齿轮13对受控小齿轮16施力，直至后者开始旋转，因此也允许环形齿轮13旋转。

“转矩”这里尤其指施加至承载受控小齿轮16并且配备有转矩限制机构18的轴17的旋转力。

该极限转矩的值有利地介于名义作用力的0.3到3倍之间，该名义作用力尤其对应于壳架S的重量。更加优选地，该极限转矩介于名义作用力的1到2倍之间。

举例而言，在各受控小齿轮16上该名义作用力例如为200吨。转矩限制机构18的极限转矩因此有利地介于200吨到400吨之间。

转矩限制机构18例如包括与水冷却机构相关联的多盘式制动器。

转矩限制机构18的此实施例具有以下优点：

-承载受控元件16的轴17是固定的，且转矩限制机构18有利地包括简式制动器，因此提供所要求的可靠性，

-转矩限制机构18是固定的，容易向其供给冷却水，

-还获得了高保持转矩、大的制动力、低尺寸、“近海”环境中的可靠使用。

转矩限制机构18有利地包括用于在可移动结构的操纵期间调节极限转矩的机构。

这些极限转矩调节机构例如包括用于调整盘的夹持力的机构。

该极限转矩调节例如通过气动或液压压力而被先导控制，其与用于返回最大滑动转矩位置的机构形成反差。

这些极限转矩调节机构例如以如下方式改变极限转矩：

-当一个支腿的重量单独施加在受控小齿轮16上时低的夹持力(通常为名义作用力的0.3倍)，和

-当该单元从水面露出且其重量施加在相关联的支腿上时夹持力的逐渐增大。

这些极限转矩调节机构有利地由合适的电子和/或软件装置控制。

转矩限制机构18还有利地与用于测量输出小齿轮3处的转矩的装置相关联。

这些转矩测量机构(未示出)本身是常规的并且有利地在已知机构之中选择。

转矩限制机构18仍有利地包括用于将转矩限制机构引导至停用位置的机构，从而允许停用这些转矩限制机构18并因此确保受控小齿轮16的旋转锁定，而无论施加了多大的转矩。

这些停用位置先导控制机构在实践中可由配备有用于返回所述停用位置的机构的转矩限制机构18直接确保，以在静止时产生比单元的其余部分的阻力高的滑动转矩且于是被认为是锁定的。

作为补充或替代，这些停用位置先导控制机构例如包括离合器型装置，优选地爪式离合器。

这些停用位置先导控制机构例如在由于海洋而不再存在可变应力时、尤其在壳架S从水面露出且其重量由支腿J支承时实施。

在实践中，马达机构4的实施允许驱动构成初级减速器6的上游群组的元件8、9旋转。

当相关联的支腿自由移动而没有障碍物时，尤其当该支腿未搁靠在海床上时，承载受控小齿轮16的轴17处的转矩保持低于上述极限转矩；该受控小齿轮16及其相关联的环形齿轮13因而保持固定。

受控小齿轮16及其环形齿轮13因此构成用来使该机构回到单一活动度的受控元件。

在此构型中，输出小齿轮3通过齿轮系5被控制旋转，因此引起其齿条2随同相关联的支腿一起移位。

该支腿因此适合由齿轮系5在提升或降下方向上进行平移操纵。

同样，当支腿正常搁靠在障碍物上时(例如当支腿搁靠在海床上时)，承载受控小齿轮16的轴17处的转矩在保持低于上述极限转矩的同时而增大。

这种情况下，该转矩例如为名义作用力的约1倍。

当由于海洋而不存在可变应力时，尤其当壳架S从水面露出且其重量由支腿J支承时，停用转矩限制机构18是有用的。

这里，该支腿在静止时同样适合由齿轮系5常规地进行平移操纵。

这种情况下，支腿相对于壳架的降下运动引起壳架相对于水面的提升；支腿相对于壳架的提升运动引起壳架朝向水面的下降，然后完成该支腿的竖向收回。

但是，在其操纵期间，支腿易于承受定向在其平移方向上、尤其是提升方向上的力。这种现象例如在壳架浮在水面时发生，其中浪涌施加侧倾和/或俯仰运动而导致该支腿撞击海床。

输出小齿轮3上于是产生过载，这影响了整个齿轮系5。

在此上下文内，周转轮系减速器10a的环形齿轮13在受控小齿轮16上产生旋转力，引起其轴17处的转矩的增大。

如果该转矩超过转矩限制机构18的特征极限转矩，则受控小齿轮16然后进入绕其轴线16’的制动旋转；此现象因此允许相关联的环形齿轮13的旋转。

马达4的驱动因此经相关联的环形齿轮13传递到受控小齿轮16。

此机械现象因此允许所产生的过载的消散，从而避免构成齿轮系5的元件的机械劣化。

此外，在支腿的这些操纵期间，可有利地调节转矩限制机构18的特征极限转矩。

当该单元的所有质量或至少大致所有质量转移到搁靠在海床上的支腿——这由上述转矩测量机构确定——时，浪涌将不再易于引起支腿撞击该海床。

这种情况下，于是有利地专门由马达机构4先导控制该平移，其中转矩限制机构18处于停用构型。

相反，当壳架回到水面时，转矩限制机构18可回到启用构型中，因此允许避免对齿轮系5施加静态/动态过载。

在下文中参照图3至6描述本发明的其它实施例。

一般而言，与图2相关地使用的附图标记继续表示同样或相似的结构。

因此，图3示出操纵装置1，其与在上文中参照图2所述的操纵装置的相似之处在于，它包括与初级减速器6的上游群组连接的马达机构4，该初级减速器6的上游群组其后接着两个并列的下游减速器群组10、15。

这里，同样，由马达机构4直接驱动的第一下游减速器群组10包括驱动输出小齿轮3旋转的周转轮系减速器10a。

此实施例与前一个实施例的差别在于与双面齿条2(在图3中很抽象地示出)的第二侧面啮合的第二输出小齿轮19的存在。

接合齿条2的两个侧面的两个小齿轮3、19具有这里位于同一水平面中或至少大致位于同一水平面中的水平旋转轴。

该第二输出小齿轮19通过第二下游减速器群组15而被驱动旋转。

该第二下游减速器群组15由第一下游减速器群组10驱动；且其包括在上游与转矩限制机构18相关联的受控小齿轮16。

为此，这里该第二下游减速器群组15也包括初级周转轮系减速器类型的二级减速器15a。

该周转轮系减速器15a包括不同元件：

-形成行星齿轮的小齿轮16，其构成由配备有转矩限制机构18的轴17承载的受控小齿轮，

-三个卫星齿轮21(仅示出其中两个)，其被驱动至绕行星齿轮16旋转并且连接到与第二输出小齿轮19相关联的输出轴15’，第二输出小齿轮19与齿条2配合，和

-与卫星齿轮21配合的环形齿轮23。

该第二下游减速器群组15的卫星齿轮21因此直接驱动第二输出小齿轮19。

该第二周转轮系减速器15a的环形齿轮23通过旋转联接机构24——这种情况下为中间空转小齿轮——与第一周转轮系减速器10a的环形齿轮13配合。

在正常运转中，第一周转轮系减速器10a的卫星小齿轮12驱动与双面齿条2的其中一个侧面啮合的第一小齿轮3旋转。

这些卫星小齿轮12还驱动环形齿轮13旋转，环形齿轮13的运动经中间空转小齿轮24传递到第二周转轮系减速器15a的环形齿轮23。

第二周转轮系减速器15a的环形齿轮23然后操纵相关联的卫星齿轮21围绕固定的受控小齿轮16旋转，从而引起第二输出小齿轮19在双面齿条2的另一侧面上的旋转。

如上文参照图2所述，受控小齿轮16在旋转运动上被固定/锁定，只要其轴17的转矩保持低于相关联的转矩限制机构18的极限转矩。

第一周转轮系减速器10a的环形齿轮13与第二周转轮系减速器15a的卫星齿轮21之间的减速比设置为使得两个小齿轮3、19上的力彼此接近。

齿轮系5的两个输出小齿轮3、19具有差异运动并且沿相反的方向旋转。这两个小齿轮3、19因此产生彼此反作用的严格地成比例的力。

由齿条2承载的支腿因此根据提升或降下运动而***纵平移。

此实施例具有以下优点：

-在任何情况下，两个小齿轮上的力相同，

-双小齿轮减速器单元的总重量低于两个常规单元的重量。

如果输出小齿轮3和19上产生过载，则两个周转轮系减速器10a和15a尤其在受控小齿轮16上产生旋转力，从而导致其轴17处的转矩的增大。

如果该转矩超过转矩限制机构18的特定极限转矩，则受控小齿轮16然后通常由于来自输出小齿轮3和19的过载的驱动而进入绕其轴线16’的旋转。

此机械现象因此允许这种过载的消散，从而避免构成齿轮系5的元件的劣化。

图4示出了根据图3的实施例的一个变型，其与后者的差别是输出小齿轮3、19位于相同的竖直平面或至少大致相同的竖直平面中以与同一竖向齿条配合。

在例如圆柱形支腿的情况下，此实施例在齿条的宽度大时是有利的。

在该架构内，齿轮系5实际上等同于上文参照图3所述的齿轮系，其中它包括与初级减速器6的上游群组连接的马达机构4，该上游群组接着各自包括周转轮系减速器10a、15a的两个并列的下游减速器群组10、15。

这里，同样，第二周转轮系减速器15a在下游与第二输出小齿轮19且在上游与转矩限制机构18相关联。

此实施例的差别仅在于两个周转轮系减速器10a和15a之间的联接机构24。

事实上，这里，第一周转轮系减速器10a的环形齿轮16与第二周转轮系减速器15a的环形齿轮23有利地通过互补的外齿直接啮合。

齿轮系5的两个输出小齿轮3、19于是具有差异运动并且沿相同的方向旋转。

此实施例具有以下优点：小的竖向尺寸、由于不存在空转小齿轮而导致的低重量、两“级”小齿轮上相等的力。

图5也示出了图3的一个替换实施例，其优点主要是减速器单元的直径的减小，这允许更轻且更经济的更紧凑的组件。

此变型始终包括与初级减速器6的上游群组连接的马达机构4，该上游群组其后接着两个并列的下游减速器群组10、15。

这里，同样，第二下游减速器群组15在下游与第二输出小齿轮19且在上游与转矩限制机构18相关联。

每个下游减速器群组10、15仍在上游包括如上文参照图3所述的周转轮系减速器10a、15a。

但是，在该周转轮系减速器10a、15a的下游，各下游减速器群组10、15的差别在于彼此串联且共轴地设置的两个附加减速器10b，10c；15b，15c的存在：

-附加周转轮系减速器10b；15b，其包括行星小齿轮26、环形齿轮27和卫星齿轮28，和

-带齿的轮10c；15c。

在各下游减速器群组10、15中，一些元件被彼此共轴地布置：上游周转轮系减速器10a、15a的行星小齿轮11、16、下游周转轮系减速器10b、15b的行星小齿轮26和带齿的轮10c、15c。

上游周转轮系减速器10a、15a的卫星齿轮12和21间接驱动与其相关联的输出小齿轮3、19。

附加串联减速器10b，10c；15b，15c在两个下游减速器群组10、15之间颠倒设置。

因此，第一下游减速器群组10包括周转轮系减速器10b和紧接着的带齿的轮10c；相反，第二减速器群组15包括带齿的轮15c和紧接着的周转轮系减速器15b。

在此上下文中，第一减速器群组10的周转轮系减速器10b和带齿的轮10c被设置成分别平行于第二减速器群组15的带齿的轮15c和周转轮系减速器15b。

此外，第一下游减速器群组10的周转轮系减速器10b的环形齿轮27和带齿的轮10c分别旋转地联接到第二下游减速器群组15的带齿的轮15c和周转轮系减速器15b的环形齿轮27。

这里，该旋转配合通过旋转联接机构29——这种情况下为中间空转小齿轮——实现。

此外，在第一下游减速器群组10内，上游周转轮系减速器10a的卫星小齿轮12通过设置有轴31a的行星架31连接到附加周转轮系减速器10b的行星小齿轮26。

该附加周转轮系减速器10b的卫星小齿轮28本身通过行星架28a装配在承载第一输出小齿轮3的带齿的轮10c上。

在第二下游减速器群组15内，上游周转轮系减速器15a的卫星小齿轮21本身被装配在行星架32上，行星架32的输出轴32a装配有附加周转轮系减速器15c的行星小齿轮26；为此，该轴32a穿过带齿的轮15c。

行星架33在上游侧紧固到带齿的轮15c，而在下游侧紧固到第二输出小齿轮19；为此，该行星架33穿过附加周转轮系减速器15b的卫星小齿轮28。

如上所述，如果产生过载，则两个上游周转轮系减速器10a和15a尤其在受控小齿轮16上产生旋转力，从而引起其轴17处的转矩的增大。

如果该转矩超过转矩限制机构18的特征限制转矩，则马达4的驱动力然后引起受控小齿轮16绕其轴线16’的旋转。

此机械现象因此允许这种过载的消散，从而避免构成齿轮系5的元件的劣化。

齿轮系5的两个输出小齿轮3、19因此沿相反的方向旋转。

图6示出根据图5的实施例的一个变型，两者之间的不同之处在于输出小齿轮3、19位于同一竖直平面或至少大致相同的竖直平面中。

这里，同样，有利之处主要是减速器单元的直径的减小，这允许更轻和更经济的更紧凑的组件。

在该架构内，齿轮系5实际上等同于上文参照图5所述的齿轮系，其中它包括与初级减速器6的上游群组连接的马达机构4，该上游群组其后接着两个并列的下游减速器群组10、15，所述两个并列的下游减速器群组10、15各自包括周转轮系减速器10a、15a和接着的串联设置的两个附加减速器10b，10c；15b，15c。

这里，同样，第二下游减速器群组15在下游与第二输出小齿轮19且在上游与转矩限制机构18相关联。

此实施例的不同之处仅在于并列群组10、15之间的联接机构的结构，其中：

-第一周转轮系减速器10a的环形齿轮16有利地通过形成联接机构24的互补外齿直接啮合在第二周转轮系减速器15a的环形齿轮23上，

-第一群组10的附加周转轮系减速器10b的环形齿轮27有利地通过形成联接机构29的互补外齿直接啮合在第二群组15的带齿的轮15c上，并且

-第二群组15的附加周转轮系减速器15b的环形齿轮27有利地也通过形成联接机构29的互补外齿直接啮合在第二群组10的带齿的轮10c上。

这种情况下，齿轮系5的两个输出小齿轮3、19沿相同的方向旋转。

根据图5和6的实施例的一个变型，两个附加减速器10b，10c；15b，15c可以相对于彼此颠倒设置。

这种情况下，第一减速器群组10包括带齿的轮10c和位于上游的接着的附加周转轮系减速器10b；相反，第二减速器群组15包括周转轮系减速器15b和接着的带齿的轮15c。

一般而言，根据本发明的这种机械结构允许施加至齿轮系并且易于导致其构成元件的劣化的任何动态或静态过载的消散。

Claims (15)

1.一种用于操纵可移动结构相对于固定支座平移的装置，其中，所述装置(1)包括：

-与所述可移动结构或所述固定支座成一体的至少一个齿条(2)，和

-与所述固定支座或所述可移动结构成一体的至少一个输出小齿轮(3，19)，该输出小齿轮与所述齿条(2)啮合，用于沿平移轴线对所述可移动结构进行平移操纵，

所述输出小齿轮(3，19)由马达机构(4)通过由框架(C)承载的齿轮系(5)驱动，所述齿轮系(5)包括轮、小齿轮和/或环形齿轮元件，

其特征在于，所述齿轮系(5)的至少一个元件(16)包括受控元件(16)，该受控元件由配备有与所述框架(C)配合的转矩限制机构(18)的轴(17)承载，

所述转矩限制机构(18)具有极限转矩，所述极限转矩被确定成使得：

-在受控元件的转矩低于所述极限转矩时使所述受控元件(16)不能相对于所述框架(C)旋转，以便确保通过驱动所述输出小齿轮(3，19)旋转来操纵所述可移动结构的平移，并且

-在受控元件的转矩高于所述极限转矩时允许所述受控元件(16)相对于所述框架(C)旋转，以避免向所述齿轮系(5)施加静态或动态过载。

2.根据权利要求1所述的操纵装置，其特征在于，所述转矩限制机构(18)的极限转矩介于名义作用力的0.1到3倍之间。

3.根据权利要求1或2所述的操纵装置，其特征在于，所述转矩限制机构(18)包括用于在操纵期间调节所述极限转矩的机构。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的操纵装置，其特征在于，所述转矩限制机构(18)包括用于先导控制该转矩限制机构至停用位置的机构，从而允许停用所述转矩限制机构(18)，其中，所述受控元件(16)不能相对于所述框架(C)旋转。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的操纵装置，其特征在于，所述转矩限制机构(18)包括多盘式制动器。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的操纵装置，其特征在于，所述转矩限制机构(18)与水冷却机构相关联。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的操纵装置，其特征在于，所述操纵装置包括与输出小齿轮(3)相关联的竖向齿条(2)，并且所述齿轮系(5)包括两个并列群组(10，15)，其中：

-用于驱动所述输出小齿轮(3)旋转的第一群组(10)由所述马达机构(4)直接驱动，并且

-第二群组(15)包括与所述转矩限制机构(18)相关联的所述受控元件(16)。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的操纵装置，其特征在于，所述操纵装置包括至少两个输出小齿轮(3，19)，每个输出小齿轮都与一个齿条(2)啮合并沿平行的轴线延伸，所述输出小齿轮(3，19)由马达机构(4)通过所述齿轮系(5)驱动。

9.根据权利要求8所述的操纵装置，其特征在于，所述齿轮系(5)包括两个并列群组(10，15)，每个并列群组都被设置成用于驱动所述两个输出小齿轮(3，19)中的一个，其中：

-用于驱动第一输出小齿轮(3)旋转的第一群组(10)由所述马达机构(4)直接驱动，并且

-用于驱动第二输出小齿轮(19)旋转的第二群组(15)由所述第一群组(10)驱动，所述第二群组(15)包括与所述转矩限制机构(18)相关联的所述受控元件(16)。

10.根据权利要求9所述的操纵装置，其特征在于，所述第一群组(10)和所述第二群组(15)各自都包括至少一个包含行星齿轮(11，16)、环形齿轮(13，23)和卫星齿轮(12，21)的周转轮系减速器(10a，15a)，所述第二群组(15)的行星齿轮(16)对应于与所述转矩限制机构(18)相关联的受控元件(16)，并且该第二群组(15)的卫星齿轮(21)被设置成直接或间接地驱动所述第二输出小齿轮(19)。

11.根据权利要求10所述的操纵装置，其特征在于，所述两个并列群组(10，15)的环形齿轮(13，23)包括用于实现所述环形齿轮的旋转联接的机构(24)。

12.根据权利要求10或11所述的操纵装置，其特征在于，每个并列群组(10，15)在所述周转轮系减速器(10a，15a)的下游包括两个串联的减速器：

-周转轮系减速器(10b，15b)，其包括行星齿轮(26)、环形齿轮(27)和卫星齿轮(28)，和

-带齿的轮(10c，15c)，

并且，所述串联的减速器(10b，10c；15b，15c)在所述两个并列群组(10，15)中是颠倒设置的，其中旋转联接机构(29)位于所述并列群组(10，15)之一的一个周转轮系减速器(10b，15b)的环形齿轮(27)与另一个并列群组(15)的带齿的轮(10c，15c)之间。

13.一种用于相对于支座在提升或降下方向上操纵可移动结构的设备，所述设备包括彼此叠加的多个根据权利要求1至12中任一项所述的装置(1)。

14.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，所述设备包括自升式近海装置(E)，其中，所述可移动结构(J)包括支腿且所述固定支座(S)包括壳架。

15.根据权利要求14所述的设备，其特征在于，所述框架(C)配备在所述固定支座(S)上。