用于集装箱的提升系统、提升梁和提升方法以及用于集装箱
的拖车和用于集装箱的连接件
技术领域
[0001] 本
发明涉及用于在船只和拖车的装载和卸载期间提升航运集装箱的系统和方法。
背景技术
[0002] 航运集装箱的一个问题在于，在给定船只上，多达25%的集装箱可能是在空箱状态下被运输至其货物待用集装箱运输的地点。
[0003] 这些空集装箱通常在船只的甲板上进行运输，因为其重量较轻并且因此较少地影响船只的
稳定性。但这些空集装箱以及更加危险的轻负载集装箱在并排列中堆叠高达十个集装箱的高度（即，29m高×仅仅2.4m列宽）的情况也并不罕见，这能够导致在波涛汹涌的海面上的主要的不稳定问题，从而导致严重的集装箱损坏，其中，尽管这些列中的下部集装箱被绑至甲板以抵抗摇摆移动，但由于这些列的侧向摇摆移动，一些集装箱甚至会从船上掉落。当集装箱列在港口设施处堆叠时以及在狂
风期间也能够出现稳定性问题。通常，较新的大型
船舶上的集装箱之间的横向间隙为25mm，但这会发生变化并且也使用多达125mm的间隙。
[0004] 除了上述不稳定问题之外，这些集装箱还有装卸问题，因为码头边装卸
起重机和其它设备被设计用于装卸能够重达45吨的重负载集装箱和甲板舱口盖，而单个空集装箱通常仅重4吨，并且因此，如果能够想出同时提升多个空集装箱或者轻负载集装箱的方便且安全的系统和方法，则可以实现装卸时间的非常显著的减少。
发明内容
[0005] 本发明的目标是提供用于提升集装箱的这样的系统和方法，该系统和方法可解决上述两个问题。
[0006] 因此，根据本发明，一种用于提升航运集装箱的系统被提供，该航运集装箱的每一个具有设置有提升/紧固孔口的
角部，该系统包括提升机构和连接机构，该提升机构用于一起提升由两列或者更多列竖直连接的集装箱组成的集装箱矩阵，每一列为至少两个集装箱高，该提升机构使用设置在每一列中的顶部集装箱的顶部上的提升孔口；该连接机构用于将每一列横向地连接至每一邻近列以便将这些列保持在一起并且防止这些列相对于彼此倾倒。
[0007] 提升机构可以包括一对提升梁，该提升梁被设计为在矩阵中的每个集装箱列中的顶部集装箱的端部上延伸，提升梁具有连接件，该连接件被设计为与设置在矩阵的每一列中的顶部集装箱上的提升孔口连接，提升梁的上表面具有孔口，该孔口被设计为与相关联起重机的提升吊架的连接件连接以便经由该梁来提升矩阵。
[0008] 在本
申请的
权利要求3至12中要求了梁的其它特征。
[0009] 连接机构可以包括一对相对定向臂，该相对定向臂设置为当在待连接的两个集装箱列的竖直邻近角部装配件之间使用时横向地延伸，横向延伸臂中的至少一个具有至少一个连接件，该至少一个连接件被设计为与臂在其间延伸的角部装配件中的一个接合。
[0010] 连接机构可以具有至少一个中心板，该至少一个中心板被设置为从臂的中心区垂直地延伸至位于待由连接机构连接的邻近集装箱列的角部装配件之间。
[0011] 在本申请的权利要求15至18中要求了连接机构的其它特征。
[0012] 本发明还提供了一种用于上述系统中的提升梁，该梁在上表面中具有提升孔口并且具有安装在下表面中的其它连接件，该提升孔口用于接收连接件以便将梁固定至一个或多个起重吊架，该其它连接件用于将梁连接至待提升的集装箱。因此，这种梁本身能够在各列之间提供横向连接机构。
[0013] 在本申请的权利要求20至27中要求了提升梁的其它特征。
[0014] 本发明还提供了一种用于上述系统中的连接机构，该连接机构包括一对相对定向臂，该相对定向臂被设置为当在待连接的两个集装箱列的竖直邻近角部装配件之间使用时横向地延伸，横向延伸臂中的至少一个具有至少一个连接件，该至少一个连接件被设计为与臂在其间延伸的角部装配件中的一个中的孔口接合。
[0015] 在本申请的权利要求29至35中要求了连接机构的其它特征。
[0016] 本发明还提供了一种用于提升航运集装箱的方法，该方法包括：通过将集装箱堆叠在两列或者更多列竖直连接的集装箱中来形成集装箱矩阵，集装箱的每一个设置有具有提升/紧固孔口的角部装配件，每一列为至少两个集装箱高；将每一列横向地连接至每一邻近列以便将这些列保持在一起并且防止这些列相对于彼此倾倒；以及使用设置在每一列中的顶部集装箱的顶部上的角部装配件中的孔口来一起提升列的矩阵。
[0017] 在本申请的权利要求37至43中要求了该方法的其它特征。
[0018] 本发明进一步提供了一种具有
框架和
轴距的拖车，该拖车被设计为
支撑集装箱组件，该集装箱组件为至少两列集装箱宽。
[0019] 在本申请的权利要求45至52中要求了该拖车的其它特征。
附图说明
[0020] 现在将参照附图仅通过示例的方式对本发明进行描述，在附图中：图1示出了悬挂在起重机吊架上的常规航运集装箱的透视图，该集装箱在被升起到
集装箱船舶上之前在其底部角部中配备有
扭锁；
图2示出了使用已知的扭锁连接件对两个邻近航运集装箱的角部进行连接的透视图；
图3A至图3C示出了根据本发明的能够堆叠集装箱矩阵的不同方式；
图4A至图4C图解地示出了根据本发明的系统和方法的在提升集装箱时的不同扭锁和剪切锁设置；
图5A和图5B示出了用于构造用在本发明中的集装箱矩阵的一种方式的细节；
图6A和图6B示出了用在本发明的系统中的剪切锁的形式的细节；
图7A图解地图示了两个未连接的高集装箱列在摇摆时能够如何相对于彼此移动，从而导致下部集装箱故障以及随后的列的倾倒；
图7B示出了将这两列连接在一起能够如何帮助防止故障和随后的倾倒；
图7C示出了由本发明的系统和方法装载的矩阵如何能够以
水平交错构造进行堆叠以提高稳定性；
图8示出了用在本发明的系统中的提升梁的一部分的透视图；
图9图解地图示了可变长度提升梁，该可变长度提升梁具有枢转端部区段以便延长其长度；
图10示出了根据本发明的提升梁由第一起重吊架提升，而第二连接吊架直接提升单独的集装箱列；
图11至图14示出了使根据本发明的提升梁与待提升的集装箱列联接的顺序；
图14A示出了根据本发明的提升梁的替代形式，其使用
钢丝索来操作其连接件；
图15和图16示出了根据本发明的拖车的透视图，图16示出了拖车被装载；
图17示出了能够在2列宽的拖车上接受3列矩阵的拖车的替代设置的底侧视图；
图18示出了根据本发明能够使用的多种不同矩阵构造的示例；
图19和图20示出了如何能够经由支撑梁来提升根据本发明的两个提升梁，该支撑梁在待提升的集装箱的纵向上是伸缩的；以及
图21A和图21B示出了根据本发明的剪切锁的替代形式的透视图。
具体实施方式
[0021] 参照附图，图1示出了即将由常规起重机吊架11升起到集装箱船舶上的典型航运集装箱10。集装箱具有四个角部立柱12，每个角部立柱12在其顶部和底部处具有角部装配件13。这些角部装配件的每一个在其暴露面上具有孔口14。角部装配件中的水平孔口14（在图1中不可见）具有插入到其中的所谓的扭锁15以便使邻近集装箱彼此上下连接或者使其连接至甲板或者拖车，如在图2中所示。
[0022] 多种类型的扭锁是可用的，一些扭锁被手动地操作，其它扭锁是半自动的或者全自动的，并且一些扭锁没有移动部件。这些扭锁全部具有相对突起的头部16（见图2），相对突起的头部16能够插入到角部装配件13的顶部孔口和底部孔口14中以便被连接并且然后通常手动地或者由内置
弹簧负载旋转以便防止该头部从孔口中退出。由于这种扭锁的操作机构没有形成本发明的一部分并且这种扭锁是众所周知的，所以不再对其进行任何进一步详细描述。例如，在US3752511和US5791808中描述了这种扭锁的示例及其操作，US3752511描述了手动操作的扭锁，US5791808描述了半自动扭锁，这两者能够用于从上方将一个空集装箱从另一空集装箱提升。在US7942601中描述了全自动扭锁的示例，并且在US7621414中描述了所谓的智能锁的示例。这两种类型的扭锁用于将集装箱向下锁定至甲板或者另一集装箱但不用于提升。仅具有一个头部的其它扭锁被置入到已知的吊架中以用于通过其角部装配件中的顶部孔口进行顶部提升集装箱，如在
专利US3749438中所述。
[0023] 在图2中，看到两个集装箱10A和10B的邻近下部角部放置在拖车的甲板D上，在拖车的结构中形成有孔口A，以使得在右侧图示的弹簧装载的半自动扭锁15在其两个头部16绕着其竖直轴线旋转一角度的情况下在上方卡入到集装箱10A的底部孔口14中以及在下方卡入到拖车甲板D的孔口A中，从而当头部在细长孔口14、A内部旋转而下降至拖车时锁定集装箱（对于底部头部如虚线16'所示）。在左侧上，看到集装箱10A已经位于拖车甲板D上，但在该示例中，板P已经被设置为邻近于拖车孔口A，以使得在弹簧装载头部16''试图在其弹簧负载下向回旋转再次通过孔口时，其会遇到板P并且不能在甲板D下方旋转以便锁定至拖车。设想该板是可移动的以使得能够选择是否允许集装箱被锁定至拖车或者仅仅用作阻止集装箱从拖车水平地滑动的剪切插塞。
[0024] 当集装箱彼此上下堆叠时（例如，在船只的甲板上），也可以使用这种扭锁以便将集装箱竖直地锁定在一起并且因此使集装箱列稳定并且帮助减小如上面提到的各个列的摇摆移动。
[0025] 各个孔口A之间的间距E（见图2）是预限定的（例如，由船只上的形成甲板的甲板舱口的设计预限定）。因此结果就是，被装载和堆叠到甲板上的并且由扭锁15连接的任何集装箱将间隔分开由甲板孔口A的间距确定的量。通常，该间距导致在邻近集装箱10的角部装配件13之间的25mm的水平间隙G。然而，通过设计确实会引起间隙G的变化，并且因此设想了本发明的不同模型以便适应间隙要求。
[0026] 图3A示出了本发明的
基础，其中，六个空集装箱21的矩阵20处于三个列中。在形成矩阵时，通过将集装箱夹固在后文在图5中描述的夹具拖车（jig trailer）D上而在矩阵中的集装箱之间设置通常为25mm的水平间隙G。图3A示出了通过常规起重机吊架22使用根据本发明的形式为一对提升梁23的提升机构来提升矩阵20，一对提升梁23与每一列的顶部集装箱的顶部上的角部装配件13中的孔口接合。这些提升梁23还将每一列集装箱横向地连接至其邻近列，因而将这些列保持在一起并且防止这些列相对于彼此倾倒。
[0027] 因此，该基本系统不仅提供了通过直接提升每一列来同时提升空集装箱矩阵的问题的解决方案，而且还有助于通过横向地连接这些列而使矩阵稳定来抵抗摇摆和倾倒。本发明的系统还能够利用码头、起重机、吊架、集装箱、以及装卸机的现有基础设施。要注意的是，所示的矩阵20为6个集装箱，但也能够具有其它数量，诸如，在图3A中的矩阵20的下方示出的九个集装箱矩阵20'。
[0028] 该提升梁系统能够以两种方式进行操作。在一种执行方式中，梁23在运输期间可以保持就位，如在图3A中所示，其中，梁23被加强以承担将引起的堆叠负载。该设置确实会增加集装箱的竖直堆叠高度，但当集装箱被堆叠在码头或者船只的甲板上时，梁的存在会减小侧风对集装箱的影响，因为
风能够穿过由梁在集装箱矩阵中形成的间隙。
[0029] 替代地，并且在图3B中看可能更经济地，梁23'能够保持附接至提升吊架22，并且给定矩阵20''能够使用上部矩阵20''的角部装配件13的下部孔口中的已知扭锁15简单地被装载到先前装载的矩阵20的顶部上并且被紧固至先前装载的矩阵20，扭锁15被固定到下部矩阵20的顶部上的孔口14中。当在移除提升梁的情况下运输集装箱时，矩阵的各列仍通过连接机构（对于3列矩阵，其形式为至少两个剪切锁24；并且对于2列矩阵，其形式为至少一个剪切锁）在矩阵的每一端处横向地连接在一起以便使这些列稳定以抵抗倾倒等。剪切锁保持连接的各列抵抗相对于彼此的竖直和横向移动。在图6A和图6B中示出了合适的剪切锁24的示例。在图3C中，看到剪切锁24'的替代
位置在上部矩阵20''的下方突起，上部矩阵20''由吊架22和梁23'降下以使得剪切锁24'与下方的下部矩阵20的顶部角部装配件13或者实际上与甲板、拖车、或者各个集装箱连接，其全部具有用于接收剪切锁的合适孔口。
[0030] 将意识到的是，当梁23在运输期间保持就位时，可以使用剪切锁24和24'以用于增加稳定性。
[0031] 梁23、23'固有地具有一定柔性以及在扭锁机构中的自由空隙。因此，在其由吊架22提升时，悬挂在其上的集装箱10倾向于朝着彼此向内偏转，以使得在底部集装箱的底部角部装配件处测量的间隙G倾向于关闭。实际上，如果梁23特别轻量并且是柔性的，则间隙能够完全关闭。该关闭具有由于在间隔件107处产生的水平反作用
力而减小在提升期间由梁23感受到的弯曲力矩的优点。为了重置优选地为25mm的间隙G，间隔件107（在图3A和图3C中图解地示出）被放置在邻近集装箱的角部装配件或者其它结构部件之间以便维持间隙G，该间隔件107是约100平方厘米的
泡沫聚苯乙烯、塑料、木材、或者能够承受大约10吨的压缩负载的轻量材料。这些间隔件很轻，因此如果其掉落的话不会产生对人员的伤害。
[0032] 在图4A、图4B、图4C中看到具有四个集装箱10的矩阵20的端部立视图，其中，图解地图示的扭锁和剪切锁24、24'处于各个位置中。图4A的上部分示出了吊架22提升通过连接至每个上部集装箱的每个角部的扭锁15'而连接至两个上部集装箱的顶部的梁23。悬挂在顶排集装箱上的是又两个相似的集装箱，其中，其顶部角部通过扭锁15连接至上排集装箱的底部角部。这些扭锁15必须适合于提升这种负载并且被设想为优选是半自动扭锁。要注意的是，每一列单独地悬挂在梁23上并且尽管在图4B中设置了剪切锁24，但各列的竖直提升负载直接地传递至梁23，而梁23在矩阵的每一端处跨越所有列。在底排集装箱下方，看到有更多扭锁15''，并且由于这些扭锁不需要在矩阵的底部上用于提升而是仅用于
定位矩阵，因此这些扭锁能够是例如智能锁15''，智能锁15''能够通过简单地使集装箱围绕竖直轴线稍微地旋转而从下方的结构上释放，且不需要手动地释放每个锁。
[0033] 当将矩阵降下到结构D上（诸如，包括扭锁孔口A的船只甲板或者拖车，扭锁孔口A定位为接收下部集装箱（在图2中图示）的智能锁15''）或者降下到一排相似集装箱或者矩阵（在图6A和图6B中图示）上时，扭锁15''与这些装置中的顶部孔口接合，并且由于其自动化功能，所以其在重力下锁定到该结构中，如在图4A的下部视图中所示，其中，吊架22已经被升起，梁23保持连接至矩阵20以便在运输期间使矩阵稳定。
[0034] 在图4B中，在下部视图中看到梁23已经被提升离开矩阵20。为了防止倾倒，矩阵已经在矩阵的每一端处的集装箱端部的最中心接头处配备有剪切锁24。像这样稳定后，矩阵能够更加安全地在拖车上运输或者在海上运送。尽管已经计算出四个集装箱的矩阵的每一端仅需要一个剪切锁，但能够添加更多的剪切锁或者能够使其如在图3C和图4C中图示的那样重新定位，其中，剪切锁在24'处位于底排集装箱的底部。在此，一旦连接至结构D，剪切锁的剪切和倾倒约束则完成。
[0035] 图5A和图5B示出了能够如何构造类似于在图4A至图4C中示出的矩阵20。在图5A中，集装箱10a由吊架22装载到拖车D上，在扭锁进给台上，集装箱10a已经在其下部角部上配备有扭锁15''和剪切锁24'。在该示例中，进给台将半自动扭锁进给到孔口中，如已知的，一旦集装箱被降下到甲板、拖车、或者具有合适孔口的集装箱上，半自动扭锁被设定为准备自动地锁定到下方的孔口中。扭锁15''和剪切锁24'在没有与拖车连接（例如，如上文对于图2和板P描述的）的情况下进入设置在拖车上的孔口。孔口A的位置和间距是至关重要的并且确定矩阵中的各列之间的间隙G。然后将第二集装箱10b装载在集装箱10a旁边，其中，另外的扭锁15''安装至集装箱10b的下部外角部。集装箱10b的其它下部内角部与装载有集装箱10a的剪切锁24'接合。然后以与集装箱10a相同的方式将另外的集装箱10c装载在集装箱10a的顶部上，其中，集装箱10c的下部角部具有扭锁15和剪切锁24'，扭锁15和剪切锁24'扣合到集装箱10a的上部角部装配件中的孔口中且与其接合。类似地，最后的集装箱10d装载在集装箱10b的顶部上，其中，扭锁15安装至其下部外角部。集装箱10d的下部内角部与安装至集装箱10c的剪切锁24'接合，并且安装至集装箱10d的下部外角部的扭锁15扣合到集装箱10b的上部外角部中的孔口中。提升梁23然后连接至集装箱10c和10d的上部孔口以便允许将矩阵20提升到船只上。该过程构造了在矩阵的每一端处具有两个剪切锁24'的矩阵，这是特别安全的构造。
[0036] 如果矩阵要与保持附接至矩阵的梁23一起使用，则剪切锁24、24'能够由仅竖直地连接各集装箱的扭锁15和15''取代，并且梁23能够提供矩阵的各列之间所有必要的横向连接。
[0037] 如果这些扭锁的全部或者一些是手动操作的扭锁类型，则装卸工可以从地面上用已知的操作杆或者从梯子或者人行道（未示出）上用手来锁定这些扭锁。
[0038] 当拆卸所描述的矩阵时，可以如所描述的那样来解开手动扭锁。当使用半自动扭锁时，装卸工在地面上使用已知的技术和扭锁特征用杆来释放这些半自动扭锁。
[0039] 在图6A和图6B中，剪切锁24的一个
实施例具有一对相对定向的臂25，其每一个支撑扭锁26、27。每个扭锁具有其相应头部26a、27b和尾部26b、27b以用于与四个邻近集装箱的角部装配件13中的孔口接合。在所示示例中，扭锁通过把手28手动地操作，把手28使头部26a、27a和尾部26b、27b旋转以将各集装箱锁定在一起，如众所周知的。剪切锁24还具有一对垂直中心板29，垂直中心板29被设计为在邻近集装箱列之间竖直地延伸以便维持这些列之间的期望间距并且帮助抵抗在运输期间集装箱相对于彼此摇摆的任何倾向，如能够在图
6B中看到的，其中，当各列如由箭头S指示的那样摇摆时，板29在29a和29b处与邻近列
接触。
[0040] 在图6A和图6B中示出的剪切锁的替代形式中，中心板29能够被缩短或者被省略。这倾向于提供较不稳定的列，因为板29不再能够在29a和29b处进行接触。
[0041] 当用在如在图4C中图示的底排集装箱的底部处时（在此底部剪切锁15''将被定位到船只甲板或者拖车D上），没有用于下部板29b的位置，因此，板29b将被省略。设想的是，处于该位置中的底部剪切锁15''不需要提升能力，并且因此设想的是，至少扭锁头部26b和27b被形成为智能锁。在图4C中图示了这种设置，以便使得如果在该位置中使用了手动扭锁或者半自动扭锁，则能够在不需要释放该手动扭锁或者半自动扭锁的情况下降下或者提升矩阵20。
[0042] 在图6C和图6D中示出了其它实施例，其中，在构造和操作上得到证明的已知半自动扭锁适于制作剪切锁。已知扭锁26、27是具有头部26a、26b、27a、27b的半自动构造，这几对头部由轴82结合在一起，轴82在轴环83内与头部一起旋转，轴环83包括两个半壳体84、85。最外部壳体85已经被松掉
螺栓以示出内部的轴82。这些壳体由螺栓86保持在一起。轴和头部抵抗内部弹簧（未示出）旋转，该内部弹簧朝向其锁定位置驱动该轴和头部。肘节87被设置，肘节87被锚固至钢丝索88，钢丝索88包绕在轴周围，并且通过在肘节上牢固地拉动使轴在轴环内旋转，因而使头部抵抗内部弹簧旋转以便使头部解锁。以已知方式，为了使头部维持解锁，肘节的钢丝索88能够被拉动并且被推动到U形板90中的一个或多个槽89中。例如，能够提供与绳索88上的不同拉动量相对应的两个位置，在一个位置中，使头部26a保持解锁且头部26b保持锁定，并且在另一位置中，使头部26a保持锁定且使头部26b解锁。在从槽上释放肘节绳索88时，内部弹簧使两个头部均返回至其锁定位置。
[0043] 图6D示出了在板29a中形成有操作孔口91的制造构造的剪切锁24'。板29a、29b以及臂25、25'包括
焊接在一起以形成剪切锁24'所需要的形状的钢板的构型。臂25被焊接至扭锁26、27的堆叠凸缘92以便制作早前描述的剪切锁结构。连接件26、27与臂25、25'之间的连接沿着扭锁26、27的现有凸缘92以及被成型为与其相遇的臂25、25'之间的结合线108、108'形成。这使得剪切锁由强度得到证明的随时可用的已知扭锁来制成。然而，设想的是，剪切锁组件可以被制成为扭锁26并未沿着线108'结合至左侧臂25'，而是仅仅成型为至少部分地环绕连接件26并且由连接件26保持。在该设置中，连接件26可以是标准自由移动装置，并且剪切锁24'将具有缩短臂25'以脱离连接件26。在操作中，堆叠在臂25'上方和下方的集装箱角部装配件将利用在各集装箱之间产生的压缩负载来捕获臂25'，并且剪切锁24'仍将在两个邻近列之间提供剪切和偏转约束并且经由连接件27连接至一列中的集装箱中的一个。在该构造的另外的变体中，连接件26、27均未结合至臂25'、25，并且剪切锁24仅通过被夹在角部装配件之间（其在这些角部装配件之间延伸）而被保持就位。
[0044] 在图6C中，这次由臂25和板29a、29b形成相似构造，板29a、29b是与轴环83的最内部壳体84组合的锻件或者钢铸件。壳体85通过用已知螺栓86固定至壳体84来完成该组件。以此方式，该组件的实质部分由标准已知部件制成，同时提供几个部件的集成牢固最中心结构。
[0045] 图7A和图7B图解地图示了与高集装箱列的摇摆或者倾倒相关联的结果。在图7A中示出了集装箱10的两列A和B，这两列A和B由在其角部处的常规扭锁15保持在一起。如果船只的甲板“D”由于在远海中的翻滚“R”而倾斜至25度或者更多，则列A和B的邻近面由于这些列的弹性屈服以及实际上的塑性屈服而相对于彼此竖直地偏转，并且这些列的
重心“C”传递至这些列的基部外，从而导致例如列B的倾倒。随着翻滚增加，最外部角部立柱12'上的负载能够开始引起弯曲故障，这是灾难性故障。一旦出现立柱12'的弯曲，则其余内部立柱12''就不能支撑上方的集装箱，并且集装箱会落到海中，在多米诺效应中带走另一单列。
[0046] 在图7B中，示出了集装箱10的两列A和B，其中，每一列中的集装箱由扭锁15连接，并且这两列根据本发明由剪切锁24横向地连接。梁23（在此未使用）将具有与剪切锁24相似的效果。剪切锁24提供各列之间的剪切约束，因而防止邻近列之间的竖直移动，这极大地使集装箱的列达到稳定。如能够从图7B中看到的，在横向地连接的列的重心C落到这些列的基部外之前，达到更大的翻滚角。同样，如果角部立柱12'开始出现弯曲，则其余连接立柱12''能够放松弯曲负载并且帮助防止灾难性故障。
[0047] 在图7B的设置中，具有多个角部立柱12''来抵抗立柱12'的故障。这些附加角部立柱12''提供多个负载路径以用于通过这些立柱12''中的扭锁来抵抗任何拉伸负载，从而再次给出更加安全的设置。
[0048] 在图7C中图示了对剪切锁和矩阵的稳定效果的进一步增强，图7C示出了如何能够通过以横向交错方式堆叠矩阵或者将矩阵桥式堆叠在码头上的运输船只上来提高连接的集装箱的矩阵80的稳定性。该矩阵可以具有如单列集装箱具有的各种高度。每个矩阵（其可以是两列、三列或者更多列宽）由上文描述的扭锁15和剪切锁24连接在一起。同样图示的是矩阵的顶部需要是水平的以用于进行桥式堆叠，但能够由不同高度的集装箱形成，并且在竖直交错构造中仍设置有剪切锁24或者底部剪切锁24'。在矩阵80旁边看到单列集装箱10经由扭锁15被锁定至矩阵80'和彼此。在翻滚的海面上，这种较短列是安全的以防倾倒。如果各列是水平的并且被认为是不稳定的或者需要空间，则另外的矩阵80''能够堆叠在该单列的顶部上以用于增加稳定性，并且如果剪切锁24'设置在矩阵80''的底部连接处，则更是如此，如在图7C中示出的集装箱的左上角处示出的。
[0049] 因此能够看到的是，该系统能够适应矩阵和单列的混合。这些单列也可以位于矩阵的内侧，以使得其不会经历由翻滚引起的完全
加速，完全加速在船只的从其稳心开始到达最外部处最大。类似地，这些单列能够放置在矩阵下方，剪切锁或者梁仍会提供对这些单列的约束作用。
[0050] 在图8中更加详细地示出了用于提升三列集装箱的提升梁23的一部分。梁23的上表面具有扭锁孔口40，该扭锁孔口40类似于设置在集装箱的角部装配件13中的孔口。这些孔口40与待由梁提升的集装箱10的列中的集装箱的角部装配件13的孔口14竖直地对齐。梁23的下表面可以包括集成扭锁41或者松开扭锁，这些扭锁定位在形成于梁23的下表面中的孔口中。这些扭锁能够手动地、自动地、电动液压地和/或远程地进行操作。
[0051] 梁还可以设置有槽42以便容纳安装在船只的货舱中的任何集装箱单元引导件44的
叶片43。这些引导件44通常安装为使集装箱列在运输期间稳定。能够看到相似梁23安装至同时被提升的集装箱的另一端。
[0052] 尽管提升梁23沿着其整个跨度基本上是刚性的并且允许机构中的自然的自由空隙，提升梁23也能够被制成是伸缩的，例如，以使得能够使梁延伸以提升两列或者三列集装箱。如果梁被设计为在集装箱矩阵已经被装载在货舱中之后断开连接，则该延伸梁功能特别实用。可调节长度的梁在适应各集装箱之间的不同间距或者船只或拖车上的不同孔口间距上也能够是有用的。
[0053] 图9A和图9B示出了用于适应不同集装箱列数的两种其它梁设置，而不需要使吊架49从固定长度发生变化，从如在图4中示出的两个集装箱宽的梁变为如在图3中示出的三个集装箱宽的梁，因而节约操作时间和用于附加梁的容纳空间。
[0054] 在图9A中，梁具有中心区段45和折叠端部区段46，折叠端部区段46包括扭锁47和导板48，其在使用时倾向于将集装箱列的顶部拉至一起并且因此加速梁扭锁与集装箱角部装配件孔口的对齐。端部区段46由枢轴销46a附接至梁45并且由液压顶杆（未示出）操作，液压顶杆用于升起和降下区段46。当被降下时，端部区段46的端部与梁的中心区段45的端部邻接，以便支撑当提升集装箱时施加在端部区段46上的负载。当缩回时，导板能够安装至中心区段45的端部以便适合现在的两个集装箱宽的构造。由于端部区段46在提升时与中心区段45的端部邻接，所以当处于所部署的降下位置中时，不需要相对于中心区段45锁定端部区段46，以便能够提升下方集装箱的负载。
[0055] 图9A示出了其端部区段46向上折叠的梁45，以使得梁能够经由中心安装的吊架49提升两列集装箱。在该设置中，位于中心的剪切锁24用于在梁45由吊架49移除时提供两列集装箱之间的横向连接，并且扭锁15用在矩阵的其它接触角部处。在图9B中，梁45的端部区段46向下折叠，以使得能够经由吊架49提升三列集装箱。需要处于不同位置中的附加扭锁来提升三个集装箱而不是两个集装箱，因此，扭锁15a和15b被制成可缩回的，以使得其能够被升起和降下并且被锁定在此以进行操作。位于中心的剪切锁24再次用于横向地连接三列集装箱，其中，在各排的中间的其它扭锁将这两排保持在一起，并且若需要，则沿着矩阵的底部部署更多扭锁。
[0056] 为了易于将吊架49定位在梁45上，
倒角导板101固定至梁的顶部，以使得当吊架被降下到梁上时，其被引导为接近使其连接件能够容易地插到梁提升孔口中的位置。
[0057] 在图9中，图示了已知的集装箱船舶甲板舱口102、103。这些舱口形成甲板表面104，集装箱被堆叠在甲板表面104上。在其下方是船舶的货舱（未示出）。焊接至表面104的是已知的甲板装配件105，甲板装配件105包括钢箱，该钢箱能够支撑堆叠在上方的集装箱的巨大重量并且在其上表面上具有与之前描述的相同的几何结构的孔口106，孔口106准备接收已知扭锁并且被锁定至已知扭锁（包括智能锁、半自动锁和全自动扭锁）。各个孔口的间距必须适合待堆叠在其上的集装箱，并且在单列中的邻近集装箱之间所产生的间隙通常为25mm，但其它构造也是已知的。因此，矩阵80a或者80b需要被构造为具有匹配间隙G以舒适地位于甲板装配件上并且与其接合。在舱口102、103之间是间隙H，其下方需要的用于桥接船舶的开放货舱的巨大支撑使得该间隙H成为必要。船舶的总宽会发生变化，并且舱口被制成许多不同的宽度，从两个集装箱宽至七个或者可能更多个集装箱宽。因此，为了使矩阵有效地且完全地占据舱口的宽度，舱口需要具有与全部数量的矩阵的宽度相等的宽度。因此，例如，矩阵80a是两个集装箱宽并且矩阵80b是三个集装箱，以便与舱口103的宽度相匹配。类似地，舱口102的宽度等于两个80a矩阵。
[0058] 图10示出了如何能够使用
串联吊架49经由提升梁51来提升在单个竖直集装箱列旁边的四个集装箱50的矩阵。两个吊架49由
连杆52连接，连杆52能够被液压地或者电气地操作并且能够将集装箱50与列51之间的横向间距调节至达到比如200mm（见虚线51'），以使得由舱口盖在船只的甲板上引起的间隙能够议定，并且如果需要例如将各列更紧密地拉至一起以用于装载在拖车53上或者间隔分开。
[0059] 图11至图14示出了提升梁23与船只的货舱中的集装箱矩阵的连接以用于将矩阵提升出货舱。该梁不包括用于操作其连接件的动力并且因此在建造上更便宜。
[0060] 在图11、图12、图13、图14中，梁23被示出为经由链条54悬挂在提升吊架11下方。吊架具有远程地（例如，电气地或者液压地）操作的集成扭锁55。梁在其上表面具有孔口56并且在其下表面具有集成扭锁57，孔口56用于接收扭锁55，集成扭锁57用于与矩阵的上部角部装配件中的孔口58接合。在每个孔口56下方是
箱体56a，扭锁55待插入到箱体56a中。这些箱体56a由具有杆57a的连杆56b连接，杆57a用于操作扭锁57。因此，当通过设置在吊架11上的动力使扭锁55旋转以锁定到孔口56中时，箱体56a也旋转以使连杆56b移动并且这使扭锁57旋转。扭锁55通过链条54悬挂为接近孔口56或者甚至稍微进入孔口以便有助于接合。
[0061] 在所有扭锁处于其打开位置中的情况下，梁23被降下以使得扭锁57进入孔口58，如在图12中所示。然后使吊架11降下以使得链条54放松并且吊架的重量承载在梁23上从而迫使其与集装箱的角部装配件牢固接合，如在图13中所示。安全系统然后给起重机操作员发送
信号表明使扭锁55旋转以将吊架11锁定至梁23是安全的。扭锁57因此也通过箱体56a的旋转进行操作，如上文所描述的，以使得矩阵现在安全地锁定至吊架11并且可以从船只的货舱内被提升，如在图14中所示。将意识到的是，通过该机构从吊架扭锁通过梁孔口通过安装在
轴承上的箱体至连杆至梁扭锁至集装箱配件孔口具有大量损失移动。梁扭锁57需要在锁定与解锁之间旋转约80度并且损失移动占据约20度。因此，设想的是扭锁连杆56和/或各个扭锁57将配备有偏心弹簧，诸如，被捕获在梁与连杆之间的
压缩弹簧56c，如在图11中所示，该偏心弹簧确保实现扭锁从完全打开位置至完全锁定位置的完整旋转。
[0062] 将意识到的是，梁能够设置有其自身的动力（例如，电气的和/或液压的）以用于操作扭锁57，在这种情况下，梁可以始终保持附接至吊架11并且安全系统将检测扭锁57适当地进入孔口58中。
[0063] 在图14A中看到具有替代扭锁操作的提升梁，其中，两个钢丝索93在环94处被锚固至吊架11。钢丝索从吊架向下经过至梁23并且经过被固定至梁的
滑轮95周围，其在此附接至用于操作扭锁57的连杆56b。扭锁连接至安装在梁23上的弹簧97，其使每个扭锁朝着锁定位置旋转。在图14A中示出的位置中，吊架11和梁23在集装箱10上方被升起并且钢丝索93被张紧从而将扭锁拉到其打开位置。在梁被降下至使扭锁57进入集装箱10的孔口中的位置时，吊架静置在梁23上并且钢丝索93中的
张力放松，因而允许弹簧97将周围扭锁拉到集装箱的角部装配件13内的锁定位置中。吊架扭锁55现在能够在梁的孔口56内旋转并且安全地提升梁和集装箱。为了在位于地面上时从集装箱上释放梁，将进行相反过程，释放吊架，向上升起，使钢丝索张紧，使梁扭锁旋转，并且向上提升梁并使其远离集装箱。
[0064] 本发明还提供用于将集装箱矩阵装载到其上以用于在港口设施周围移动的拖车60。拖车（见图15和图16）包括基本矩形框架61，在所示出的版本中，基本矩形框架61被设计为运载两列宽的集装箱矩阵。框架61包括孔口62以便接收安装至每一列中的下部集装箱的底部的任何扭锁或者剪切锁。框架还可以包括附加孔口63以便使得能够在串联构造中装载
20英尺长的集装箱而不是40英尺的集装箱。拖车还可以包括邻近其角部的引导件64以便有助于在降下期间将矩阵定位在拖车上。附加立柱65可以沿着拖车的一侧或者更多侧设置以便使每一列中的底部集装箱稳定。如果集装箱列在其处于拖车上时并未横向地连接，则这是特别有用的特征。
[0065] 拖车具有用于由港口
牵引车单元67牵引的牵引附件66，其可以是第五轮类型。拖车的轮子68定位为很宽地分开以具有提高的稳定性并且接近拖车的纵向中心以使得在转向时使转向圆和轮胎擦刮减小。可缩回支柱69被设置，可缩回支柱69可以液压地或者电气地进行操作并且在集装箱的装载期间保持拖车水平。拖车自然地是灵活的，以使得在集装箱不能被装载的情况下，角部装配件之间的水平和间隙对于剪切锁的安装或者与吊架的容易连接而言不合标准。在该示例中包括具有可移除把手72的支杆71的调节构件安装在框架61上并且能够向上延伸至与集装箱的底侧相遇以便使其一侧升起，因而使其倾斜并且使可能出现在其与邻近集装箱之间的过度间隙关闭。如果必要的话，则支杆71a也能够使集装箱相对于拖车框架61纵向地移动。除了促进将集装箱装载到拖车上之外，支杆也能够辅助集装箱的操纵以便与连接件（诸如，由已经被装载在拖车上的集装箱携带的剪切锁或者扭锁）接合。
[0066] 如上文指示的，拖车可以用于运输集装箱矩阵，其中，集装箱由梁23或者剪切锁24横向地连接，在这种情况下，矩阵可能不需要使用位于矩阵的每一列中的下部集装箱的底部孔口中的扭锁来锁定至拖车。另一方面，如果拖车装载有没有横向地连接的集装箱列，则可以通过使用扭锁将每一列中的底部集装箱锁定至拖车来使这些列更加牢固。
[0067] 优选的拖车实施例被描述为半拖车，该半拖车具有连接至终端牵引车的最后部轮子和第五轮子。然而，设想的是拖车可以被制成为至少在前部处具有转向轮的推车，其能够与其它相似推车进行链接。进一步设想的是可以形成用于公路或者轨道的其它车辆（自推进的或者被牵引的），其具有以稳定方式接收和支撑至少2列宽的集装箱矩阵的能力，其具有
轮距以便确保能够不向一旁倾翻的稳定性，该稳定性大于放置在2.5m宽的典型拖车上的单个集装箱列。
[0068] 图15示出了两个拖车60和60'，拖车60'与拖车60并排聚拢以便与拖车60'上的端板70接触从而确保这两个拖车的对齐。该拖车构造使得能够同时将四列宽的集装箱矩阵装载到悬挂在两个提升梁下方的两个拖车上，并且当梁断开接合时，这两个拖车可以被单独地驱动分开，因而加速集装箱处理并且产生可在常规码头上处理的两列宽的负载。
[0069] 如果拖车将在不需要将集装箱锁定至拖车的情况下使用，则锁定孔62、63能够被省略。将意识到的是，上述拖车设置允许容易地和快速地以矩阵形式、或者以竖直连接列、或者单独地将集装箱堆叠在拖车上，而不需要昂贵的专用设备。
[0070] 在将集装箱装载到远洋船只的甲板上之前，集装箱需要具有被插入到其底部角部装配件中的扭锁，如果手动地完成该工作，则这是一项危险工作，因为操作员必须站在升起的集装箱下面。上文描述的拖车能够通过将半自动或者自动扭锁降落到孔口62中来用作扭锁紧固床，这些扭锁被保持在孔口62中而没有被紧固至拖车，并且然后将集装箱降下到这些扭锁上以便使得扭锁然后可以在没有任何人工干预的情况下卡入到降下的集装箱的角部装配件中，并且然后在集装箱从拖车上升起以被装载至与已知甲板
槽口接合时与集装箱一起升起。
[0071] 图17示出了在此从底部进行观察的类似于拖车60的拖车73的替代设置。在该拖车上放置了3列宽的矩阵20，矩阵20在侧框架74上突出。轮子68的总宽度仍在图15和图16的2列宽的拖车60内，但能使得其即使对3列宽的矩阵也提供足够的稳定性。为了在侧面装载中心集装箱（诸如，10'），侧框架74形成有至轨道75的凹陷，该凹陷足够宽以使大型叉式装卸车进入和到达集装箱10'所占据的中心位置。由剪切锁锁定在一起的矩阵确保悬臂式集装箱10''不会从拖车上落下。然而，为了提供附加支撑，外伸架76被设置，外伸架76滑动出框架73或者如在该示例中一样铰接地附接至框架73，从而能够从位置76'移动至位置76，其在位置76处能够支撑集装箱10''的底部侧轨77。
[0072] 图18A至图18C图解地示出了根据本发明能够使用的多种不同矩阵构造的示例。在图18A中，矩阵具有经由两个梁23提升的在三列中的九个集装箱10。在图18B中，在四列中的八个集装箱由两个梁23提升，并且在图18C中，在五列中的十个集装箱由两个梁23提升。
[0073] 如将意识到的，当集装箱矩阵由一对梁提升时，具有使梁的端部向下偏转的倾向，以使得集装箱的底部倾向于朝着彼此向内偏转，因而使其间所需要的间隙关闭。为了防止该问题，能够使用由塑料泡沫
块、磁块、或者轻金属
冲压件形成的间隔件。这些间隔件能够被粘附至或者卡入到集装箱的侧部或者其它部分上。泡沫块是特别合适的，因为大小为200×200mm的高
密度聚乙烯能够支撑2吨或者更大的力，并且如果其被敲落，也不会对在进行装载的人员造成伤害。如果这些间隔件遇到单元引导件，则其能够安全地被敲落并且废弃，因为其仅旨在一次性使用以便维持各个集装箱之间的间隙以使得单元引导件能够在各个集装箱之间滑动。
[0074] 图19和图20示出了提升梁23'和23''的图解平面图，提升梁23'和23''相应地与三列集装箱10'和两列集装箱10''连接。在图19中，两个梁23'由纵向延伸支撑梁85结合，纵向延伸支撑梁85是伸缩的以使得能够提升不同长度的集装箱。支撑梁的每一个具有中心区段85a和端部区段85b，端部区段85b能够使用液压顶杆或者其它
致动器在中心区段85a内滑动。例如，该设置还允许由虚线细节86示出的20英尺的提升吊架在梁85的中心区段85a中与孔口87接合以便提升四十英尺长的集装箱。在图20中，梁23''再次通过纵向伸缩梁85连接，在该示例中，纵向伸缩梁85被示出为由虚线细节86'所示的40英尺的吊架提升，其居中地定位在集装箱之间的间隙88上方以提供平衡提升。梁23'和23''还可以设置有槽89以接受船只的货舱中使用的任何单元引导件。
[0075] 如能够在图20中看到的，40英尺的吊架86'将与槽89重叠并且因此防止在存在单元引导件时使用该设置。该问题可以通过使用20英尺的吊架来克服，20英尺的吊架接合在支撑梁85的中心区段85a的端部处的孔口87中，如在图19中示出的。
[0076] 尽管上文已经针对空集装箱对本发明进行了描述，但设想的是本发明也能够与轻负载集装箱一起使用。例如，可以使用本发明的系统来提升均匀地进行分布以便使得轻负载矩阵的总重量并不重于比如四列两排空集装箱的轿车或者白色商品的货物。
[0077] 在另一实施例中，剪切锁117能够以不同构造进行制造。在图21B中看到两个邻近集装箱10的底部角部装配件13的特写细节，并且剪切锁110被插入到装配件的端部孔口111中。剪切锁包括被焊接至板110的两个插塞112（在
视野内仅一个最接近观察者）以及具有形成在其中的把手115的板间隔件114。间隔件的厚度被选择为优选地为25mm，其经过两个集装箱之间以便确保维持间隙G。插塞在引导尖端上具有尖突116以便钩挂到角部装配件13的端部孔口111中，以使得一旦被钩挂在角部装配件内，利用把手115使剪切锁117绕着尖突116旋转会将间隔件114迫使到集装箱10之间。在图21A中，看到剪切锁117被安装在此并且被锁定到两个邻近集装箱10的顶部角部装配件中。相同的过程也用于让其进入该锁定位置。为了完成锁定到角部装配件13中，提供了由螺栓119（螺栓头在视野中）驱动的旋转闩锁
118，螺栓119经过板110和间隔件114并且可在板110的外部上接近。螺栓的旋转会使闩锁
118在角部装配件13之间旋转并且进入至少一个角部装配件13的侧部孔口120中。一旦被接合，该闩锁会经由其与侧部孔口的接合来防止剪切锁旋转出其在集装箱之间的位置。间隔件也被挤入在各个集装箱之间并且插塞被保持在角部装配件的端部孔口中。在一个集装箱
10'相对于另一集装箱10具有垂直剪切运动的情况下，插塞试图竖直地移动，其相应集装箱倾向于使板110旋转，但该旋转然后受到被保持在邻近集装箱的面向面之间的间隔件4约束，因而防止一个集装箱的剪切经过另一个。
[0078] 水平操作孔口14仍可用于顶部提升和与扭锁的底部连接，因此将意识到的是，该剪切锁117能够安装至具有任何已知扭锁的矩阵并且能够在不会干涉吊架扭锁的情况下安装在矩阵的顶部处。此外，在顶部处，起重机驾驶员可以看到该剪切锁117，起重机驾驶员期望识别哪些集装箱形成到矩阵中以及哪些没有。间隔件114的顶部能够延伸至突起至角部装配件上方，如图21A中的虚线细节121所示，以便甚至更加清楚地指明何时在使用这类剪切锁以及为设置有用于单元引导件的槽的梁23提供引导。
