用于海洋结构物快速装卸的连接装置制造方法
【专利摘要】一种用于海洋结构物快速装卸的连接装置，属于海洋工程装备【技术领域】。该连接装置在模块化海洋结构物之间采用多个抗压连接单元连接，抗压连接单元包含连接钢索、弹性介质弹簧和限位钢板，连接钢索的自由长度小于弹性介质弹簧的自由长度，连接钢索和弹性介质弹簧的两端各与一个限位钢板固定连接，连接钢索连接在限位钢板的中心位置，位于弹性介质弹簧中轴线上，组装后的抗压连接单元，位于两端的限位钢板上的四个销孔在一个平面内。该连接装置结构简单、造价低廉，可实现在海上快速安装和拆卸，且对连接装置没有损伤，可重复使用，稳定性好，能承受较大的剪切、弯曲和扭转引起的应力和变形。
【专利说明】用于海洋结构物快速装卸的连接装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于海洋结构物快速装卸的连接装置，具体地说是用于海洋结构物能快速装卸的半顺应、半刚式连接装置。
【背景技术】
[0002]由于海上风浪大施工困难、平台建造有误差，海上模块化平台安装作业很困难。目前海洋结构物之间普遍采用固定连接和铰接两种连接方式。海洋结构物之间如果固定连接，在连接处会承受9个自由度的剪力和弯矩，对结构强度有潜在的威胁。海洋结构物之间如果铰接，会影响模块间的稳定性，组成的整体稳定性不佳，对使用产生不利影响。上述两种连接方式均不能实现快速安装和拆卸，且对连接装置有损伤，不能重复使用。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于针对现有技术操作强度大，建造精度对安装影响大，连接方式不能满足使用需求的诸多不足，提供一种可在工厂规模化制造，连接机构简单造价低廉，可实现在海上快速安装和拆卸，且对连接装置没有损伤，可重复使用，稳定性好，能承受较大的9个自由度的剪力、弯矩和扭转，兼顾固定连接与铰接优点的用于海洋结构物快速装卸的半顺应半刚式连接装置。
[0004]本发明采用的技术方案是:一种用于海洋结构物快速装卸的连接装置包括第一模块化海洋结构物和第二模块化海洋结构物，它还包括抗压连接单元，所述第一模块化海洋结构物与第二模块化海洋结构物之间采用多个抗压连接单元连接，所述抗压连接单元包含一个连接钢索、一个弹性介质弹簧和二个限位钢板，连接钢索的自由长度小于弹性介质弹簧的自由长度，在限位钢板的对边各设有一个销孔，连接钢索和弹性介质弹簧的两端各与一个限位钢板固定连接，连接钢索连接在限位钢板的中心位置，位于弹性介质弹簧的中轴线上，组装后的抗压连接单元，位于两端的限位钢板上的四个销孔在一个平面内；在所述第一模块化海洋结构物与第二模块化海洋结构物的侧面设有位置相互对应的固定钢板，在每个固定钢板上设有位置和数量相同的与限位钢板相配合的孔，在每个固定钢板的两侧设有与限位钢板的销孔相配合的销轴孔；在组装第一模块化海洋结构物和第二模块化海洋结构物时，先把抗压连接单元一端的限位钢板置于第一模块化海洋结构物的固定钢板上，与限位钢板相配合的孔中，把销轴插入固定钢板的销轴孔和限位钢板的销孔中固定，再把抗压连接单元另一端的限位钢板置于第二模块化海洋结构物的固定钢板上，与限位钢板相配合的孔中，把销轴插入固定钢板的销轴孔和限位钢板的销孔中固定。
[0005]所述第一模块化海洋结构物和第二模块化海洋结构物的上甲板接缝处各固定设置一个带孔的接缝盖板，两个接缝盖板之间留有10-20_间隙。
[0006]所述限位钢板采用长方形、正方形或圆形结构。
[0007]所述固定钢板采用长方形、正方形或圆形结构。
[0008]本发明的有益效果是:这种用于海洋结构物快速装卸的连接装置包括第一模块化海洋结构物、第二模块化海洋结构物和抗压连接单元，模块化海洋结构物之间采用多个抗压连接单元连接，抗压连接单元包含连接钢索、弹性介质弹簧和限位钢板，连接钢索的自由长度小于弹性介质弹簧的自由长度，弹性介质弹簧处于压缩状态，连接钢索和弹性介质弹簧的两端各与一个限位钢板固定连接，连接钢索连接在限位钢板的中心位置，位于弹性介质弹簧的中轴线上，组装后的抗压连接单元，位于两端的限位钢板上的四个销孔在一个平面内。该连接装置结构简单、造价低廉，可实现在海上快速安装和拆卸，且对连接装置没有损伤，可重复使用，稳定性好，能承受较大的剪切、弯曲和扭转引起的应力和变形。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是一种用于海洋结构物快速装卸的连接装置的结构正视图。
[0010]图2是一种用于海洋结构物快速装卸的连接装置的结构俯视图。
[0011]图3是图1中的A放大图。
[0012]图4是图2中的B放大图。
[0013]图5是抗压连接单元的结构图。
[0014]图6是图5中的C向视图。
[0015]图中:1、连接钢索，2、弹性介质弹簧，3、限位钢板，3a、销孔，4、固定钢板，5、销轴，6、第一模块化海洋结构物，7、第二模块化海洋结构物，8、抗压连接单元，9、接缝盖板。
【具体实施方式】
[0016]以下参照附图对本发明的结构做进一步描述。
[0017]图1、2、3、4、5、6表示出了一种用于海洋结构物快速装卸的连接装置的结构图。图中，用于海洋结构物快速装卸的连接装置包括第一模块化海洋结构物6、第二模块化海洋结构物7和抗压连接单元8，第一模块化海洋结构物6与第二模块化海洋结构物7之间采用多个抗压连接单元8连接，第一模块化海洋结构物6和第二模块化海洋结构物7的上甲板接缝处各固定设置一个带孔的接缝盖板9，两个接缝盖板9之间留有10-20_间隙。
[0018]抗压连接单元8包含一个连接钢索1、一个弹性介质弹簧2和二个圆形结构的限位钢板3，连接钢索I的自由长度小于弹性介质弹簧2的自由长度，在限位钢板3的对边各设有一个销孔3a，连接钢索I和弹性介质弹簧2的两端各与一个限位钢板3固定连接，连接钢索I连接在限位钢板3的中心位置，处于弹性介质弹簧2的中轴线上，组装后的抗压连接单元8，位于两端的限位钢板3上的四个销孔3a在一个平面内。在第一模块化海洋结构物6与第二模块化海洋结构物7的侧面设有位置相互对应的固定钢板4，在每个固定钢板4上设有位置和数量相同的与限位钢板3相配合的圆孔，在每个固定钢板4的两侧设有与限位钢板3的销孔3a相配合的销轴孔；在组装第一模块化海洋结构物6和第二模块化海洋结构物7时，先把抗压连接单元8一端的限位钢板3置于第一模块化海洋结构物6的固定钢板4上，与限位钢板3相配合的圆孔中，把销轴5插入固定钢板4的销轴孔和限位钢板3的销孔3a中固定，再把抗压连接单元8另一端的限位钢板3置于第二模块化海洋结构物7的固定钢板4上，与限位钢板3相配合的圆孔中，把销轴5插入固定钢板4的销轴孔和限位钢板3的销孔3a中固定。
[0019]连接钢索I为柔性抗拉耐腐蚀结构，为连接装置承受拉力的主要承力结构，同时能限制弹性介质弹簧2大变形，使之不失稳，保持能抵抗压力、弯矩和扭矩的稳定状态。连接钢索I可为钢索也可以为能承受较大拉力的其它材料的绳索状结构。弹性介质弹簧2弹性介质可为弹簧或其他弹性介质。所述销轴5特征为刚性抗拉抗压抗弯抗扭耐腐蚀结构，能与固定钢板中圆孔过盈配合。其形式为圆台或者其他能与销孔配合的形式。
[0020]第一模块化海洋结构物6和第二模块化海洋结构物7在作业时浮在水面上，两者为独立模块，通过一种用于海洋结构物能快速装卸的半顺应半刚式连接装置将两者连接在一起。弹性介质弹簧2两端分别与限位钢板3固定连接，为抵抗压力、弯矩和扭矩的主要承力结构。弹性介质弹簧2内径中心位置布置连接钢索1，连接钢索I两端分别与限位钢板3固定连接且长度小于弹性介质弹簧2的自由长，弹性介质弹簧2自由伸长位移被限位钢板3限制，处于压缩状态。连接钢索1、弹性介质弹簧2和限位钢板3组成独立结构自稳定的抗压连接单元8。固定钢板4与海洋结构物固定连接，限位钢板3置于固定钢板4的圆孔中固定，销轴5插入固定钢板4和限位钢板3里的销孔，使连接装置与相邻模块化海洋结构物形成9个自由度的刚性约束。实现第一模块化海洋结构物6和第二模块化海洋结构物7的连接。
[0021]抗压连接单元8作为独立的零部件可以在工厂规模化制造，然后运于作业海域进行快速安装和拆卸。在相邻海洋结构物连接缝隙铅垂方向等间距布置四个同样抗压连接单元8，成为一组抗压连接单元。在垂直于相邻海洋结构物连接缝隙水平方向等距布置十组抗压连接单元。第一模块化海洋结构物6和第二模块化海洋结构物7为抗压连接单元8的最终连接终端。固定钢板4与海洋结构物固定连接，抗压连接单元8的限位钢板3和固定钢板4中的固定圆孔配合，销轴5插入固定钢板4和限位钢板3中的销孔，实现限位钢板3和固定钢板4的9个自由度刚性固定约束，即实现了抗压连接单元8与海洋结构物的9个自由度的刚性固定约束。抗压连接单元8中的连接钢索1，弹性介质弹簧2均为柔性结构，使第一模块化海洋结构物6和第二模块化海洋结构物7之间的剪切力、弯矩和扭矩较小。抗压连接系统8作为独立结构可实现与固定钢板4在海上的快速安装和拆卸，且快速安装和拆卸对结构本身没有损伤，可重复使用，适合工厂规模化生产。抗压连接系统8在压力和拉力方向处于绝对稳定状态，其余方向为稳定状态；压力和拉力方向为强约束方向，其余方向为约束方向，且有自恢复能力，变形后能自动回复到平衡状态，外载荷作用下变形很小。
[0022]采用上述的技术方案，用于海洋结构物能快速装卸的半刚式连接装置的工作原理如下:
第一模块化海洋结构物6和第二模块化海洋结构物7在海洋中作业，会遇到各种海况，受到复杂多变的载荷，但都可以简化为以下几种载荷:压力载荷、拉力载荷，剪切载荷、弯曲载荷、扭转载荷以及这5种载荷或其中的某几种载荷的联合作用。
[0023]当第一模块化海洋结构物6和第二模块化海洋结构物7受到波浪或海流的冲击相向运动时，连接装置受到压力，抗压连接单元8中弹性介质弹簧2压缩产生回复力抵抗这种载荷，减小模块间位移，保持模块化海洋结构物间的稳定。
[0024]当第一模块化海洋结构物6和第二模块化海洋结构物7受到波浪或海流的冲击背向运动时，连接装置受到拉力，抗压连接单元8中连接钢索I拉伸产生拉力抵抗这种载荷，减小模块间位移，保持模块化海洋结构物间的稳定。
[0025]当第一模块化海洋结构物6和第二模块化海洋结构物7受到波浪或海流的冲击产生垂向相对位移时，连接装置受到剪切力，抗压连接单元8中的连接钢索I拉伸产生回复力抵抗这种载荷，减小模块间位移，保持模块化海洋结构物间的稳定。
[0026]当第一模块化海洋结构物6和第二模块化海洋结构物7受到波浪或海流的冲击产生垂向角位移时，连接装置受到弯矩，角位移相反一侧的抗压连接单元8中的连接钢索I拉伸产生回复力抵抗这种载荷；角位移相同一侧的抗压连接单元8中弹性介质弹簧2压缩产生回复力抵抗这种载荷，两者共同作用减小模块间位移，保持模块化海洋结构物间的稳定。
[0027]当第一模块化海洋结构物6和第二模块化海洋结构物7受到波浪或海流的冲击产生纵向相对扭转位移时，连接装置受到扭矩，抗压连接单元8中的连接钢索I拉伸产生回复力抵抗这种载荷，减小模块间位移，保持模块化海洋结构物间的稳定。
[0028]当第一模块化海洋结构物6和第二模块化海洋结构物7受到波浪或海流的冲击产生位移、角位移或者扭转位移时，连接装置受到包括拉力、压力、剪力、弯矩、和扭矩的联合作用，抗压连接单元8拉伸或者压缩产生回复力抵抗这种载荷，减小模块间位移，保持模块化海洋结构物间的稳定。波浪和洋流通过结构物将能量传递到连接机构，弹簧和钢索通过变形和运动，将外界能量消耗掉，动能转化为热能，从而保证连接机构和海洋结构物的安全。
[0029]本连接装置也适用于多个模块化海洋结构物之间的连接，将模块化海洋结构物四周布置本连接装置可实现与相邻模块化海洋结构物之间的快速连接和分离。
【权利要求】
1.一种用于海洋结构物快速装卸的连接装置，它包括第一模块化海洋结构物(6)和第二模块化海洋结构物(7)，其特征是:它还包括抗压连接单元(8)，所述第一模块化海洋结构物(6)与第二模块化海洋结构物(7)之间采用多个抗压连接单元(8)连接，所述抗压连接单元(8)包含一个连接钢索(I)、一个弹性介质弹簧(2)和二个限位钢板(3)，连接钢索(I)的自由长度小于弹性介质弹簧(2)的自由长度，在限位钢板(3)的对边各设有一个销孔(3a)，连接钢索(I)和弹性介质弹簧(2)的两端各与一个限位钢板(3)固定连接，连接钢索(I)连接在限位钢板(3)的中心位置，位于弹性介质弹簧(2)的中轴线上，组装后的抗压连接单元(8)，位于两端的限位钢板(3)上的四个销孔(3a)在一个平面内；在所述第一模块化海洋结构物(6)与第二模块化海洋结构物(7)的侧面设有位置相互对应的固定钢板(4)，在每个固定钢板(4)上设有位置和数量相同的与限位钢板(3)相配合的孔，在每个固定钢板(4)的两侧设有与限位钢板(3)的销孔(3a)相配合的销轴孔；在组装第一模块化海洋结构物(6)和第二模块化海洋结构物(7)时，先把抗压连接单元(8) —端的限位钢板(3)置于第一模块化海洋结构物(6)的固定钢板(4)上，与限位钢板(3)相配合的孔中，把销轴(5)插入固定钢板(4)的销轴孔和限位钢板(3)的销孔(3a)中固定，再把抗压连接单元(8)另一端的限位钢板(3)置于第二模块化海洋结构物(7)的固定钢板(4)上，与限位钢板(3)相配合的孔中，把销轴(5)插入固定钢板(4)的销轴孔和限位钢板(3)的销孔(3a)中固定。
2.根据权利要求1所述的一种用于海洋结构物快速装卸的连接装置，其特征是:所述第一模块化海洋结构物(6)和第二模块化海洋结构物(7)的上甲板接缝处各固定设置一个带孔的接缝盖板(9)，两个接缝盖板(9)之间留有10-20mm间隙。
3.根据权利要求1所述的一种用于海洋结构物快速装卸的连接装置，其特征是:所述限位钢板(3)采用长方形、正方形或圆形结构。
4.根据权利要求1所述的一种用于海洋结构物快速装卸的连接装置，其特征是:所述固定钢板(4)采用长方形、正方形或圆形结构。
【文档编号】B63B35/44GK104443296SQ201410817140
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月25日 优先权日:2014年12月25日
【发明者】吴昊 申请人:吴昊