应用于超大型海洋浮式结构物模块间的连接器及连接方法

文档序号:4124389阅读:158来源:国知局
应用于超大型海洋浮式结构物模块间的连接器及连接方法
【专利摘要】本发明公开了一种应用于超大型海洋浮式结构物模块间的连接器,包括正极体和负极体,所述正极体包括正极载体、第一回转体、电永磁吸盘和正极横向阻隔板,正极载体内部设有柱形槽,柱形槽内设有第一回转体,第一回转体与正极横向阻隔板连接,第一回转体一侧设有圆柱形通孔,圆柱形通孔末端设有封板,电永磁吸盘位于圆柱形通孔内,所述负极体包括负极载体、第二回转体和负极横向阻隔板,负极载体内部设有柱形槽,所述第二回转体位于负极载体柱形槽内,第二回转体与负极横向阻隔板连接,第二回转体一侧设有向外延伸的圆柱形凹槽。本发明的连接方法包括定位、插入和锁定三个过程。本装置结构简单,可重复拆卸;本发明的连接方法操作简单、可靠性高。
【专利说明】应用于超大型海洋浮式结构物模块间的连接器及连接方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种海洋浮式结构物,具体涉及一种应用于超大型海洋浮式结构物模块间的连接器及连接方法。
【背景技术】
[0002]近年来,国际海洋工程界掀起了研究超大型海洋浮式结构物的热潮。所谓超大型浮式结构物,是指那些尺度以公里计的浮式结构物。超大型浮式结构物可用于海上补给、科考、能源基地以及海上城市等。超大型浮式结构物由于尺寸巨大,用途各异,而且从维护和使用角度出发,必然是模块化的。而模块的拼装又需要在海上进行,因此,怎样快速安全的完成海上拼装过程就成了超大型浮式结构物研究的一个重点。在模块拼装这一问题的研究上,各国也进行了长期的研究探索,日本的焊接拼装已成熟。然而焊接虽然有强度、可靠性和已积累的丰富经验等优势,但海上环境复杂,现场多变的工作条件和模块的不定运动都给焊接带来了很大的困难,焊接约束缺少灵活性,长时间的工作,模块间的相对运动都可能导致过大的内部约束力、变形和制造精度的下降,在结构物维修或遭遇极端恶劣海况情况下,连接器的断开也无法快速实现。

【发明内容】

[0003]发明目的:为了克服现有技术中存在的不足,本发明提出一种应用于超大型海洋浮式结构物模块间的连接器及连接方法,利用电永磁吸盘控制连接器的连接与断开,克服了传统焊接连接的诸多缺点,结构简单,操作方便。
[0004]技术方案:为解决上述技术问题,一种应用于超大型海洋浮式结构物模块间的连接器,包括正极体和负极体,所述正极体包括正极载体、第一回转体、电永磁吸盘和正极横向阻隔板,所述正极载体内部设有柱形槽,第一回转体位于柱形槽内,柱形槽槽口处设有与第一回转体形状相适配的第一凹槽,第一回转体通过与正极横向阻隔板连接限制第一回转体的移动,第一回转体一侧设有向外延伸的圆柱形通孔,圆柱形通孔末端设有封板,电永磁吸盘位于圆柱形通孔内紧贴封板,所述负极体包括负极载体、第二回转体和负极横向阻隔板,所述负极载体内部设有柱形槽,所述第二回转体位于负极载体柱形槽内,柱形槽槽口处设有与第二回转体形状相适配的第二凹槽,第二回转体通过与负极横向阻隔板连接限制第二回转体的移动,第二回转体一侧设有向外延伸的圆柱形凹槽,正极体和负极体连接时,圆柱形通孔位于圆柱形凹槽内径内。
[0005]作为优选,所述第一回转体为空心球体状,第二回转体为实心球状体,正极横向阻隔板和负极横向阻隔板都设有球形凹槽,第一回转体在正极载体内一定范围内可以自由旋转,第二回转体在负极载体内一定范围内可以自由旋转。
[0006]作为优选,所述第一回转体向外延伸的圆柱形通孔角隅处和第二回转体向外延伸的圆柱形凹槽角隅处都设有弹性橡胶圈。弹性橡胶圈包括正极弹性橡胶圈和负极弹性橡胶圈。[0007]作为优选,所述弹性橡胶圈为圆环状,弹性橡胶圈开有三角形坡口,弹性橡胶圈在坡口位置与相应载体固定粘连。
[0008]作为优选,所述圆柱形凹槽底部设有压力传感器。
[0009]一种基于上述应用于超大型海洋浮式结构物模块间的连接器的连接方法,包括以下步骤:
[0010](I)将第一回转体装入正极体柱形槽内,安装正极横向阻隔板,电永磁吸盘装入圆柱形通孔内,盖上封板,将第二回转体装入负极载体柱形槽内,在第二回转体的圆柱形凹槽底部安装压力传感器,装入负极横向阻隔板,将安装好的正负极体分别对应安装在被连接的两个超大型海洋浮式结构物模块上体的对接端内,调整各种辅助定位装置完成垂向和横向的初步定位;
[0011](2)初步定位完成后,启动推进装置开始模块对接,各对第一回转体的凸起圆柱形通孔慢慢对接到相应第二回转体的圆柱形凹槽内,当第一回转体的封板触碰到负极体的压力传感器时,压力传感器感应到压力,推进器立即停止运作;
[0012](3)垂向和横向精确定位后,开启各个电永磁吸盘的总控制开关,各对正负极体中的第一、第二回转体则紧密连接在一起,从而使得两片浮式结构物模块连接起来;
[0013](4)在超大型浮式结构物需要检修或者遭遇到极其恶劣的海况情况下,只需关闭电永磁吸盘的总开关,就可以快速方便地断开结构物模块的连接。
[0014]电控永磁吸盘是用电脉冲“开和关”磁力的一种新型磁力吸盘,在用磁力吸持后,吸盘就会无限期地保持磁性吸力,无需持续供电。电永磁吸盘吸力强大,“开和关”所需时间少于I秒钟,电脉冲消耗能量极少,吸盘不会产生热变形,是作为连接装置的理想设备。
[0015]有益效果:本发明的应用于超大型海洋浮式结构物模块间的连接器,利用电永磁吸盘控制连接器的连接与断开,克服了传统焊接连接的诸多缺点,如焊接工作量大,工时长,易产生内部应力,裂纹影响易扩散等;电永磁吸盘连接器通过多组设置能够提供足够的连接力,开关方便、用时短、能耗低,便于模块间的连接、拆卸和再次连接;连接器允许两模块间产生相对的纵摇、横摇、垂荡等,大大减小了连接器的设计载荷;本发明结构简单,便于维修,节约了建造施工的成本;本发明的连接方法,只需要通过电永磁吸盘连接和断开达到连接器的连接和断开,操作方便、可靠性高。
【专利附图】

【附图说明】
[0016]图1为两超大型海洋浮式结构物连接的示意图;
[0017]图2为本发明沿两超大型海洋浮式结构物宽度方向的布置图;
[0018]图3为两超大型海洋浮式结构物处于未连接状态时本发明的结构示意图;
[0019]图4为两超大型海洋浮式结构物处于连接状态时本发明的结构示意图;
[0020]图5为两超大型海洋浮式结构物发生相对纵摇时本发明的结构示意图;
[0021]图6为图3的I部分放大图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0023]如图1所示的超大型海洋浮式结构物实施例由五个相同模块采用本发明首尾相连组成,每个模块由上体1,沿中线对称布置的多根立柱2和沿中线对称布置的下体3组成,本实施例的上体I尺寸为275m*125m*17.5m,立柱2尺寸为TL 5m* Φ 25m,下体3尺寸为270m*35m*12.5m,五个模块采用本发明的连接器4进行连接。图1仅为相邻两模块的连接图。
[0024]如图2至图6所示,包括正极体41和负极体42,所述正极体41包括正极载体411、第一回转体412、电永磁吸盘413和正极横向阻隔板415,所述正极载体411内部设有柱形槽411-2,第一回转体412位于柱形槽411-2内,柱形槽槽口 411-1处设有与第一回转体412形状相适配的第一凹槽,第一回转体412通过与正极横向阻隔板415连接限制第一回转体412的移动,第一回转体412 —侧设有向外延伸的圆柱形通孔412-2,圆柱形通孔412-2末端设有封板412-3,电永磁吸盘413位于圆柱形通孔412-2内紧贴封板412-3,所述负极体42包括负极载体421、第二回转体422和负极横向阻隔板425,所述负极载体421内部设有柱形槽421-2,所述第二回转体422位于负极载体421的柱形槽421-2内,柱形槽槽口
411-1处设有与第二回转体422形状相适配的第二凹槽,第二回转体422通过与负极横向阻隔板425连接限制第二回转体422的移动,第二回转体422 —侧设有向外延伸的圆柱形凹槽422-2,正极体41和负极体42连接时,圆柱形通孔412-2位于圆柱形凹槽422-2内径内。
[0025]在本发明中,所述第一回转体412为空心球体状,第二回转体422为实心球状体,正极横向阻隔板415和负极横向阻隔板425都设有球形凹槽,第一回转体412在正极载体411内一定范围内可以自由旋转,第二回转体422在负极载体421内一定范围内可以自由旋转;所述第一回转体412向外延伸的圆柱形通孔412-2角隅处和第二回转体422向外延伸的圆柱形凹槽422-2角隅处都设有弹性橡胶圈,所述弹性橡胶圈为圆环状,弹性橡胶圈开有三角形坡口,弹性橡胶圈在坡口位置与相应载体固定粘连,所述圆柱形凹槽422-2底部设有压力传感器423。
[0026]在本发明中,本发明包括多组成对设置的正极体41和负极体42,正极体41和负极体42分别嵌装在被连接的两个海洋浮式结构物上体I的对接端内。为保证足够的吸力以及保证被连接的浮体两端受力均衡,在上体I的横向端面的两端设置了多组本发明的连接器并且正极体41与负极体42采取隔段互换位置布置。
[0027]正极载体411为上体I横向对接端开柱形槽槽口 411-1,柱形槽槽口 411-1与柱形槽411-2之间以半球形槽411-3过渡,圆柱形通孔412-2通过正极载体柱形槽槽口 411-1延伸到结构物之外;负极载体42与正极载体41设计原理相同,负极载体柱形槽槽口 421-1与负极载体柱形槽421-2通过负极载体半球形槽421-3过渡,圆柱形凹槽422-2通过负极载体柱形槽槽口 421-1延伸到结构物之外,压力传感器423设置在圆柱形凹槽422-2的底部中心处。
[0028]如图3和图6所示,正极弹性橡胶圈414和负极弹性橡胶圈424分别设置在第一回转体412、第二回转体422凸起部位外部起始端的角隅位置,并分别与正极载体柱形槽槽口 411-1和负极载体柱形槽槽口 421-1的角隅相嵌搭接,弹性橡胶圈起到缓冲保护作用。在搭接处,正极弹性橡胶圈414和负极弹性橡胶圈424分别开有三角形坡口 414-1、424-1,正负极弹性橡胶圈在坡口位置与相应载体固定粘连。
[0029]正极横向阻隔板415和负极横向阻隔板425上分别开有球状凹槽415_1、425_1,并分别固定设置在第一回转体412和第二回转体422的后部。第一回转体412与正极载体411的半球形槽411-3、正极横向阻隔板的球状凹槽415-1基本贴合,第二回转体422与负极载体421的半球形槽421-3、负极横向阻隔板的球状凹槽425-1基本贴合,保证回转体与凹槽表面为面面接触,减少应力集中的产生。
[0030]正极载体411的柱形槽槽口 411-1直径大于第一回转体412凸起的圆柱形通孔
412-2的外直径,同样的,负极载体421的柱形槽槽口 421-1直径大于第二回转体422凸起的圆柱形凹槽422-2的外直径,保证第一、第二回转体在一定范围内可以自由旋转。第一回转体412凸起的圆柱形通孔412-2的外直径略小于第二回转体422凸起的圆柱形凹槽422-2的内直径,为对接留有一定的富余量。
[0031]在本发明中,一种应用于超大型海洋浮式结构物模块间的连接器的连接方法,包括以下步骤:
[0032](I)将第一回转体412装入正极体柱形槽411-2内,安装正极横向阻隔板415,电永磁吸盘413装入圆柱形通孔412-2内,盖上封板412-3,将第二回转体422装入负极载体柱形槽421-2内,在第二回转体422的圆柱形凹槽422-2底部安装压力传感器423,装入负极横向阻隔板425,将安装好的正负极体分别对应安装在被连接的两个超大型海洋浮式结构物模块上体的对接端内,调整各种辅助定位装置完成垂向和横向的初步定位;
[0033](2)初步定位完成后,启动推进装置开始模块对接,各对第一回转体412的凸起圆柱形通孔412-2慢慢对接到相应第二回转体422的圆柱形凹槽422-2内,当第一回转体412的封板412-3触碰到负极体42的压力传感器423时,压力传感器423感应到压力,推进器立即停止运作;
[0034](3)垂向和横向精确定位后,开启各个电永磁吸盘413的总控制开关,各对正负极体中的第一回转体412、第二回转体422则紧密连接在一起,从而使得两片浮式结构物模块连接起来;
[0035](4)在超大型浮式结构物需要检修或者遭遇到极其恶劣的海况情况下,只需关闭电永磁吸盘413的总开关,就可以快速方便地断开结构物模块的连接。
[0036]在本发明中,由于第一回转体412和第二回转体422在正极体41和负极体42内为球形状,所以连接器允许两模块间产生相对的纵摇、横摇、垂荡等,如图5所示的相对的纵摇为例,当两片浮式结构物模块发生相对纵摇运动时,两紧密连接的回转体将绕某一回转中心旋转,大大减小了连接器的设计载荷,一个模块发生相对纵摇对另一个模块产生的影响不大。
[0037]以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出:对于本【技术领域】的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种应用于超大型海洋浮式结构物模块间的连接器,其特征在于:包括正极体(41)和负极体(42),所述正极体(41)包括正极载体(411)、第一回转体(412)、电永磁吸盘(413)和正极横向阻隔板(415),所述正极载体(411)内部设有柱形槽(411-2),第一回转体(412)位于柱形槽(411-2)内,柱形槽槽口(411-1)处设有与第一回转体(412)形状相适配的第一凹槽,第一回转体(412)通过与正极横向阻隔板(415)连接限制第一回转体(412)的移动,第一回转体(412) —侧设有向外延伸的圆柱形通孔(412-2),圆柱形通孔(412-2)末端设有封板(412-3),电永磁吸盘(413)位于圆柱形通孔(412-2)内紧贴封板(412-3),所述负极体(42)包括负极载体(421)、第二回转体(422)和负极横向阻隔板(425),负极载体(421)内部设有柱形槽(421-2),所述第二回转体(422)位于负极载体柱形槽(421-2)内,柱形槽槽口(421-1)处设有与第二回转体(422)形状相适配的第二凹槽,第二回转体(422)通过与负极横向阻隔板(425)连接限制第二回转体(422)的移动,第二回转体(422)一侧设有向外延伸的圆柱形凹槽(422-2),正极体(41)和负极体(42)连接时,圆柱形通孔(412-2)位于圆柱形凹槽(422-2)内径内。
2.根据权利要求1所述的应用于超大型海洋浮式结构物模块间的连接器,其特征在于:所述第一回转体(412)为钢结构的空心球体状,第二回转体(422)为钢结构的实心球状体,正极横向阻隔板(415)和负极横向阻隔板(425)都设有球形凹槽,第一回转体(412)在正极载体(411)内一定范围内可以自由旋转,第二回转体(422)在负极载体(421)内一定范围内可以自由旋转。
3.根据权利要求2所述的应用于超大型海洋浮式结构物模块间的连接器,其特征在于:所述第一回转体(412)向外延伸的圆柱形通孔(412-2)角隅处和第二回转体(422)向外延伸的圆柱形凹槽(422-2)角隅处都设有弹性橡胶圈。
4.根据权利要求3所述的应用于超大型海洋浮式结构物模块间的连接器,其特征在于:所述弹性橡胶圈为圆环状,弹性橡胶圈开有三角形坡口,弹性橡胶圈在坡口位置与相应载体固定粘连。
5.根据权利要求2所述的应用于超大型海洋浮式结构物模块间的连接器,其特征在于:所述圆柱形凹槽(422-2)底部设有压力传感器(423)。
6.一种基于权I至权5的任一项所述的应用于超大型海洋浮式结构物模块间的连接器的连接方法,其特征在于,包括以下步骤: (1)将第一回转体(412)装入正极体柱形槽(411-2)内,安装正极横向阻隔板(415),电永磁吸盘(413)装入圆柱形通孔(412-2)内,盖上封板(412-3),将第二回转体(422)装入负极载体柱形槽(421-2)内,在第二回转体(422)的圆柱形凹槽(422-2)底部安装压力传感器(423),装入负极横向阻隔板(425),将安装好的正负极体分别对应安装在被连接的两个超大型海洋浮式结构物模块上体的对接端内,调整各种辅助定位装置完成垂向和横向的初步定位; (2)初步定位完成后,启动推进装置开始模块对接,各对第一回转体(412)的凸起圆柱形通孔(412-2)慢慢对接到相应第二回转体(422)的圆柱形凹槽(422-2)内,当第一回转体(412)的封板(412-3)触碰到负极体(42)的压力传感器(423)时,压力传感器(423)感应到压力,推进器立即停止运作; (3)垂向和横向精确定位后,开启各个电永磁吸盘(413)的总控制开关,各对正负极体中的第一回转体(412)、第二回转体(422)则紧密连接在一起,从而使得两片浮式结构物模块连接起来; (4)在超大型浮式结构物需要检修或者遭遇到极其恶劣的海况情况下,只需关闭电永磁吸盘(413)的总开关,就可以快速方便地断开结构物模块的连接。
【文档编号】B63B35/44GK103963935SQ201410199638
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年5月12日 优先权日:2014年5月12日
【发明者】谷家扬, 朱培培 申请人:江苏科技大学
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1