基于柔性杆的超大型浮式结构物模块的连接装置

摘要

一种基于柔性杆的超大型浮式结构物模块的连接装置，包括：两个基座、两根球形铰连杆，球形铰支座，多根柔性杆以及与柔性杆配套的多个连接螺母和多个调节垫圈；两根所述的球形铰连杆的一端分别固定于两个所述的基座的内表面上，另一端分别通过所述的球形铰支座相连接，且两根球形铰连杆之间的夹角呈180度，所述的调节垫圈放置于基座穿孔内，所述的柔性杆的两端分别固定在两个所述的基座上，且均匀分布在该基座的周缘上。本发明用于连接两独立的浮式结构物模块，通过基座、球形铰连杆、球形铰支座、柔性杆、连接螺母和调节垫圈组成的装置产生的抵抗拉压应力和抵抗弯曲扭转力矩，阻碍和限制两独立的浮式结构物模块之间的相对运动。该装置结构简单，易于保养，能行之有效的限制两独立的浮式结构物模块之间的相对运动。

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种海洋工程技术领域的装置，具体说是一种基于柔性杆的超大型浮式结构物模块的连接装置。

技术背景

超大型海洋浮式结构物由于尺寸巨大，用途各异，从维护和使用角度的出发，其结构必然是模块化的，而模块之间连接的连接器就显得尤为重要。

目前所使用的球形铰接类超大型浮式结构物模块连接装置，主要限制超大型浮式结构物模块间沿三个正交方向的平移，难以限制绕三个正交轴的转动。

专利公开号CN102975822A公开了一种超大型海洋浮式结构物模块间连接器及连接方法。其连接器包括至少两对成组设置的正极体和负极体，正极体包括正极外壳和正极中轴，正极中轴嵌装在正极轴向中心通孔中；第一推力油缸设置在第二回转体后侧，第一回转体位于第一漏斗状缩口内，负极体对接端的负极轴向中心通孔径向延伸成喇叭口，喇叭口后端设有负极卡簧，第二推力油缸设置在负极轴向中心通孔远离负极体对接端的一端上。该发明的连接方法采用推力油缸推动正极中轴外移或缩回。虽能同时限制两超大型浮式结构物模块间沿三个正交方向的平移和绕三个正交轴的转动，但其所设计的连接装置是一种主动连接装置，需要液压系统驱动具体的连接构件。同时两超大型浮式结构物模块间相对运动产生的拉压应力和弯曲扭转力矩均由同一个连接构件承受，容易使此连接构件和其基座受力过大，致使连接失效甚至结构被破坏。

发明内容

针对以上现有技术的不足，本发明提供一种基于柔性杆的超大型浮式结构物模块的连接装置，其中球形铰连杆和球形铰支座承受主要拉压应力，柔性杆承受全部弯曲扭转力矩和部分拉压应力，即通过基座、球形铰连杆、球形铰支座、柔性杆组成的装置产生的抵抗拉压应力和抵抗弯曲扭转力矩，阻碍和限制两独立的浮式结构物模块之间的相对运动。该装置结构简单，易于保养，能行之有效的限制两独立的浮式结构物模块之间的相对运动。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于柔性杆的超大型浮式结构物模块的连接装置，包括：两个基座、两根球形铰连杆，球形铰支座，多根柔性杆以及与柔性杆配套的多个连接螺母和多个调节垫圈；

两根所述的球形铰连杆的一端分别固定于两个所述的基座的内表面上，另一端分别通过所述的球形铰支座相连接，且两根球形铰连杆之间的夹角呈180度，所述的柔性杆的两端分别固定在两个所述的基座上，且均匀分布在该基座的周缘上。

所述基座为圆形或正八边形，基座设有八个穿孔，该穿孔均匀的分布在以基座几何中心为圆心的圆周上。

所述多根柔性杆为八根，八根柔性杆在同一基座上的固定连接点均分同一个圆周，此圆圆心为基座几何中心，且该柔性杆的轴线与两根球形铰连杆的轴线平行

本发明装置作为一个整体，以基座外表面为连接面，与浮式结构物模块或其他实验装置相连接。

所述的柔性杆为金属或合成材料，其两端有外螺纹。

所述的柔性杆抵抗浮式结构物模块间的弯矩和扭矩，通过选取适当的柔性杆材料和直径定制具有特定抗弯、抗扭刚度的连接装置。

所述的柔性杆可直接与基座上的穿孔配合，或通过调节垫圈与穿孔配合。

所述的柔性杆两端在分别穿过两基座后，由连接螺母将柔性杆固定在两基座之间。

所述的球形铰连杆为金属或合成材料，其一端与球形铰支座连接形成球形铰链，其另一端焊接固定在基座几何中心，该球形铰连杆的轴线与基座的轴线重合。

所述的球形铰支座为金属或合成材料。

所述的调节垫圈放置于基座穿孔内，柔性杆可自由穿过垫圈。

所述的调节垫圈为金属或合成材料，其内圈表面和外圈表面均无螺纹。

所述的调节垫圈其厚度取决于柔性杆与基座穿孔的配合间隙，通过适当选取调节垫片的厚度和材料，使不同直径的柔性杆能与基座穿孔有效配合。

所述的连接螺母为金属或合成材料，可与柔性杆端部螺纹连接紧固。

本装置在进行模型试验前，应通过测量装置测量其抗拉、压、弯、扭的刚度，以确认符合模型试验的要求。

本发明的工作原理是：将一个或多个新型超大型浮式结构物模块连接装置连接与两个独立的浮式结构物模块或其他的实验模拟装置间。由实际环境或实验条件的改变，两个独立的浮式结构物模块或其他的实验模拟装置会产生相对运动，包括沿三个正交方向的平移和绕三个正交轴的转动。本装置的球形铰连杆和球形铰支座承受主要拉压应力，柔性杆承受全部弯曲扭转力矩和部分拉压应力，即通过基座、球形铰连杆、球形铰支座、柔性杆、连接螺母和调节垫片组成的装置产生的抵抗拉压应力和抵抗弯曲扭转力矩，阻碍和限制两独立的浮式结构物模块之间的相对运动。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该装置结构简单，功能明确，易于安装和维护，灵活性强，适用范围广，可根据结构物模型的尺度定制特定抗弯刚度的柔性杆材料和直径，能行之有效的限制两独立的浮式结构物模块或其他实验装置之间的相对运动。

附图说明

图1为本发明基于柔性杆的超大型浮式结构物模块的连接装置的俯视图。

图2为本发明沿其轴线所在平面的正视剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

请参阅图1和图2，图1为本发明基于柔性杆的超大型浮式结构物模块的连接装置的俯视图，图2为本发明沿其轴线所在平面的正视剖视图。如图所示，一种基于柔性杆的超大型浮式结构物模块的连接装置，包括：两个基座1、两根球形铰连杆2，球形铰支座3，多根柔性杆4，多个连接螺母5和多个调节垫圈6；

两根所述的球形铰连杆2的一端分别固定于两个所述的基座1的内表面上，另一端分别通过所述的球形铰支座3相连接，且两根球形铰连杆2之间的夹角呈180度，所述的柔性杆4的两端分别固定在两个所述的基座1上，且均匀分布在该基座1的周缘上。

所述基座1为圆形或正八边形，基座设有八个穿孔，该穿孔均匀的分布在以基座几何中心为圆心的圆周上。

所述的与柔性杆4分别穿过两基座1上的穿孔，后用两个连接螺母5将柔性杆4固定在两基座1之间。

所诉的调节垫圈6为金属或合成材料，放置于基座1的穿孔中，用于配合柔性杆4和穿孔的间隙。直径较大的柔性杆4选用较薄的调节垫圈6，直径较小的柔性杆4选用较厚的调节垫圈6。

本实施例中柔性杆4为八根，八根柔性杆4在同一基座1上的固定连接点均分同一个圆周，此圆圆心为基座几何中心，且该柔性杆的轴线与两根球形铰连杆的轴线平行。所述的柔性杆4为金属或合成材料，其两端有外螺纹。所述的柔性杆4抵抗浮式结构物模块间的弯矩和扭矩，通过选取适当的柔性杆4的材料和直径定制具有特定抗弯、抗扭刚度的连接装置。

所述的球形铰连杆2为金属或合成材料，其一端与球形铰支座3连接形成球形铰链，其另一端焊接固定在基座1几何中心，该球形铰连杆2的轴线与基座1的轴线重合。所述的球形铰支座3为金属或合成材料。

将超大型浮式结构物模块连接装置作为一个整体，以基座外表面为连接面，与浮式结构物模块或其他实验装置相连接，以阻碍和限制两独立的浮式结构物模块或其他实验装置之间的相对运动。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。