CN1019962C - 两个彼此可相对运动的部分间的联接装置 - Google Patents

Abstract

一条船1与一个系泊装置12之间的联接装置，包括一个销和一个接收套筒14，销子插入套筒并可沿轴向滑动。该套筒可摆动地悬挂支承并与具有液压循环管道的液压支柱18连接，该管路具有阀28、29，用于阻止支柱18的浮动。

Description

本发明涉及一种两个彼此可自由地相对运动的装置间的联接装置，用于进行彼此可相对运动的两个装置，例如一条船与一个系船装置之间的连接，这两个装置中，至少有一个在外力，如浪、风和水流产生的作用下自由运动。该联接装置包括一个悬挂在一个装置上的导向轴销以及一个在另一个装置上的用于接收该销子的接收导向件。

由已公布的荷兰专利申请8100936可知，在一条油船与一个系泊装置之间，采用了一种快速分离装置，在因气候环境的缘故需要使该船与系泊装置脱离时，可以将它们之间的连接断开。

被断开的连接必须重新复原。A.J.Mace和K.C.Hunter在1987年第5490期OCT报告的一篇题为“用于加比鲁（Jadiru）的设在油船上的海上生产系统的可断式立式转塔系泊装置”的文章中，叙述了实现这种联接的一种可能性。这种已知的联接方式是用一个万向接头将一个可自由摆动的销子悬挂支承于该油船，该销子必须从油船被导入该系泊装置的一个接收部件。在这篇文章中，所述的系泊装置由一个圆柱形的浮筒构成。为了便于操作，用一根缆绳穿过接收部件和销子，该缆绳在进行连接操作之前必须先被提起并被引导穿过该销子。此外，再设置一个接收部件导向环。这一步连接完成后，必须进行真正传递力的连接和管道连接。

油船在与系泊装置进行连接时，外部环境如波浪、风和水流等使油船和系泊装置各自彼此独立运动。油船和系泊装置各自有一个巨大的质量。

在连接进行期间及完毕之后，销子和接收部件得承受巨大的力，因此它们也有相对较大的质量。当销子和连接部件借助或不借助导向缆绳而接近时，油船和系泊装置彼此不同步的、任意的相对运动引起了许多问题。这些是垂直相对运动、水平相对运动以及销子与接收部件之间角度位置变化等问题中的一部分，由此产生不可避免的撞击力的结果之一是销子和接收部件不得不设计得非常结实。该已知技术建议，接收部件是漏斗形以适应变化的角度位置。然而，漏斗的导向性能并不好。

本发明的目的是提供一种联接装置，该装置在进行一条船与一个系泊装置的联接方面不再有已知技术的那种联接装置的弊端，并且一般来说也适应于连接彼此相对运动的装置，例如一条船与一个刚性地定位的装置，可以避免较大的碰撞力。

根据本发明，达到上述目的第一步是接收部件有一个适于接收销子并让该销子沿其轴线滑动的套筒，该套筒悬挂在另一个装置上并至少可绕两条正交的轴线摆动;在离该悬挂支承一段距离的地方，该套筒与至少二个绕套筒轴线配置的带液压缸的支柱的一端绞接，这些支柱的另一端绞接在所说的另一个装置上。有了这样的接收部件，本发明的销子不管是否用导向缆绳都能在套筒运动到与作为导向销的销子处于同一直线的位置时立刻被导入套筒。如果用一根导向缆绳穿过套筒，则有助于轴线对准。开始时，该套筒的自由运动不受支柱的影 响，由于套筒可摆动地悬挂支承，套筒和销子可以在一条直线上对正。一旦销子被充分引入套筒，支柱液压缸的液压循环管路中的阀门关闭，支柱的工作模式便改变了。

支柱工作模式改变的时间与当时存在的两个装置间的相对运动无关。如果工作支柱的模式的改变发生在这两个装置的相对速度最大的时刻，那么销子和套筒间作用的力将比缩短支柱所需的负荷大，因此，承载的支柱将缩短，使套筒能活动。

这两个装置间的相对运动是周期性的，所以在一个给定的瞬间，当两个装置的相对速度为零时，它们之间的力是外界如波浪、风、水流等产生的力。使所述支柱缩短所需的负荷比这些外界施加的负荷大，因此，这两个装置便被彼此相对地锁住。当这两个装置的横向运动被有效地阻止时，销子在停止的套筒内自由地沿轴向移动，使进一步的配合得以完成，从而阻止该二装置沿套筒的轴向相对运动，进而便进行连接。

根据本发明，将可摆动的套筒支承在装置上的每个支柱最好由至少两个串联的液压缸活塞单元组成。每个支柱上的第一液压缸活塞单元通过有截止止阀的液压循环管路与其它支柱上的相同的液压缸活塞单元连接。当连接这些液压缸活塞单元的液压循环管路的截止阀开启时，液体从一个单元流入另一个或其它的单元，以保证开始进行连接时套筒能自由摆动;当所述管路的截止阀处于关闭位置时，每个液压缸活塞单元独立地工作，从一个储液容器中大量地抽吸液体，液压缸活塞单元可伸长，但是由于所述液体不能通过液压循环管路中的一个单向阀，该液压缸活塞单元被锁住而不能缩短。

构成所述支柱的，与上述第一液压缸活塞单元串联的第二液压缸活塞单元，它与一个液压循环管路连接，液压循环管路与一个蓄能器联接。该液压循环管路上装有一个单向截止阀，它允许流体离开所述的液压缸活塞单元以承受蓄能器的作用，但不允许液体流回所述单元。

用适于恒定负荷的，具有非粘滞阻尼器那样的替代部件的装置代替所述的与蓄能器连接的第二液压缸活塞单元，也可以获得同样的效果。

根据本发明，支柱具有第一和第二液压缸活塞单元，当第一液压循环管路的截流阀开启时，支柱可自由伸缩;当该截流阀关闭时，支柱能自由伸出，但只有在一个大于作用在第二液压缸活塞单元上的蓄能器压力的压缩负荷的作用下，支柱才会缩短。

每个支柱的第二单元的液压缸的活塞面积总和最好小于第一单元液压缸的活塞面积的总和。

上述连接之后，最后连接之前，内有销子的套筒必须回到中心位置，因为一般来说，联接结束而第一单元被锁定时，套筒将处在一个倾斜的位置上，同时，至少有一个第二单元排出液体，承受蓄能器的压力。

将蓄能器与第一单元连接，该单元便使套筒回到中央位置，第一液压缸活塞单元完全伸出而第二液压缸活塞单元全部缩回，这时的几何图形是以套筒为中心的。

支柱的目的是通过在距可转动悬挂支承一段距离处，在垂直于套筒轴线的方向上抑制套筒，阻止并最终停止套筒的运动。使所述支柱 的轴线垂直于套筒轴线需要相当大的空间，为了达到这一目的，本发明规定位于套筒和另一装置间的支柱与套筒轴线成锐角。这种倾斜的定位能节省相当大的空间，这是以某种有利的负荷方式为代价的。

如果第一和第二单元的液压缸彼此紧靠地布置，则可以进一步节省空间，并得到力的最佳分布。

套筒的可转动悬挂支承可以有一个环铰接头，例如以一个球形盘放在另一个球形盘中构成的球铰接头。然而，该接头可以有一个弹性体，例如在两个同心的球形盘之间有一层弹性体。

下面参照附图对本发明进一步说明。

图1是依据本发明的一种可能的联接装置的侧视图。

图2表示一个工作示意图。

图2a是在一个不同的位置表示图2的工作示意图的一部分。

图3为一个实施例的侧视图。

图4是图2的一个替换方案。

图1显示了装有系船臂或轭架3的一条油船或船舶1，该轭架3枢接于船舶2处，其外端4可绕轴线5旋转并带有一个环6，该环6可绕垂直于轴线5的水平轴7转动。

一个带有销9的冠状物8可转动地支承于环6。

轭架3借助于图中所示的提升装置10、11能上下移动。

12表示一个浮在水中的柱体的上端，该柱体下端用锚链以一种图中未显示的方法锚定，但也可以是一个刚性的柱体或者是一个下端可转动地连接在底锚上的立柱。

套筒14借助于一个铰接头悬挂支承于15处，该铰接头使套筒 能绕所述的柱体上部13中的两条基本水平且正交的轴线作旋转运动。一根用作连接的导向缆绳16穿过该套筒14，并被引导穿过销9，在以一种未图示的方式经过一个导向辊，直至安置在船1甲板上的一个铰车上。这根缆绳也有低的刚性，它必须将销子导入套筒。

在套筒14下端与柱体上部支架17之间，安装具有液压缸活塞单元的支柱18，支柱18的两端分别与套筒14下端和柱体上部支架绞接，它们与套筒14的轴线成锐角配置。

液压缸活塞单元包括一个内缸20和与之同心的外缸21，两个缸都与下面将参照图2加以说明的液压循环管路连通。

图3显示了在销子插入套筒时，套筒对应于销子的瞬时位置的位置。

图2显示了套筒14下端22与第一液压缸活塞单元21的活塞杆23的连接。至少有二个这样的单元有规则地绕套筒14分布。图2显示了装有四个液压缸活塞单元的实施例中在同一平面内的两个这样的单元。

在图2中，第一液压缸单元和第二液压缸单元20彼此紧靠而液压缸20和21的外壳构成一个刚性的整体。

用导管25注油的第一单元21的液压缸空间24与一个供液容器26连接。在这些导管之间有一个连接导管27，分别与阀28和29连接。

导管25另装有单向截止阀30，它使液体能从供液器流入这些单元，但不能反向流动。

若阀28和29开启，液体便能从一个液压缸空间24流过25 27和25流入对面的液压缸空间24。不足的液体由导管31和32从供液器26补给。

若阀28和29关闭，活塞33停在关闭瞬间它所在的液压缸21内的位置上，通常是在如图3所示的倾斜位置。

彼此连接的不断运动的装置在锁止的瞬间产生很大的力，而这些力是必须被承受的。

在图2中，第二液压缸活塞单元便是起这个作用的。

活塞34在所述液压缸单元20的靠外的位置上，这就意味着液压缸空间35完全充满了液体，该活塞通过杆36与柱体上端连接。套筒14可摆动地支承在该柱体内。

液压缸空间35与一个蓄压器39连接。

液压缸活塞单元21锁止后产生的力由起缓冲器作用的第二液压缸单元20承受，这时，第二液压缸单元必须处在吸收一个很大的力的那一侧，活塞34穿入缸体20，使液体从空间35排出，通过导管37和单向截止阀38流向蓄能器39，使由第二单元20施加的负荷随蓄压器中压力的增加，运动能继续进行并自然停止。

此后，整个结构是静止的，即在配合部位，除了平行了平行于销的轴线的运动外，没有其它的相对运动。然而，在这个位置上，套筒会处在一个不理想的倾斜的方位，如图3所示，进行最后的连接之前，需要使它回到中心位置。为了达到这个目的，有阀41的单向截止阀40的液压循环管路通过导管42和单向截止阀43与第一单元的液体空间24的导管25相连。

若配合联接之后阀41开启，蓄压器便通过导管40、42和单 向截止阀43及导管25将液体锁入第一单元空间24。由于第一和第二单元液压缸形成一体，并且本实施例的液压缸21的直径大于液压缸20，又由于缸20和21都由蓄压器39提供液体，因此第一单元21的活塞杆23将伸出而第二单元20的活塞杆36将缩短，达到图2a中的末端位置。同时套筒14回到中心位置。通过使单向截止阀38停止工作或在38′处使该阀短路，就能使液体流回液压缸20，整个系统随即恢复到原先的位置。

图2显示了若干简化方案。在该图中，与图2相同的部件有相同的编号。

图4的实施例中，只有第一液压缸活塞单元，用21表示。其液体空间通过导管25和27中的阀28、29彼此相连，并与供液器26连接。关闭阀28和29即锁住了缸体中的活塞33。

活塞33仍能沿缸体21伸出，液体通过导管25和单向截止阀30排出。

图2的缸20在图中被缓冲器44取代。

配合联接之后，阀41打开，蓄压器39通过导管40、42和单向截止阀43馈送液体，使缸21中的活塞充分伸出并充分压缩缓冲器44，从而使套筒归中。

Claims (10)

1、用于在船(1)和系船装置(12)之间进行联接的装置，其中船与系船装置中至少有一个在外力比如波浪产生的力的影响下可自由运动，该连接装置包括设置在船和系船装置其中之一上的销子(9)和设置在上述两者另一个上的用于接收销子的接收部件(14)，所述的销子(9)可枢转地悬挂于上述两者之一上并可围绕至少两个大至水平的轴线转动，所述两个大至水平的轴线相互垂直，其特征在于所述的接收部件包括一适于容纳销子(9)的并使该销子沿其轴线滑动的套筒(14)，该套筒可摆动地悬挂在所述船与系船装置二者的另一个上，并可绕至少两个相互垂直的水平轴线转动，在离所述悬挂点(15)一定距离处，套筒与至少三个绕套筒轴线布置的可伸缩且可锁定的支柱(18)一端铰接，所述支柱(18)的另一端铰接在船(1)与系船装置(12)的所述二者的另一个上。

2、如权利要求1所述的联接装置，其特征在于所述的支柱（18）有液压缸活塞单元（21），这些单元的液体空间通过一个有截流阀（28，29）的液压循环管路（25，27）互相连接，截流阀开启时，液体由一个单元流入另一个或其余的单元，截流阀关闭时，活塞（23）被锁定在各自的液压缸（21）内。

3、如权利要求1或2所述的联接装置，其特征在于所述支柱（18）通过一个缓冲器（44）连接支承在所述的船和系船装置中的另一个上。

4、如权利要求2所述的联接装置，其特征在于所述支柱（18）在每一个第一液压缸活塞单元（21）的位置处有一个第二液压缸活塞单元（20），该两个单元（20，21）的缸体外壳总是刚性地相互连接在一起，每个第二单元（20）的活塞杆（36）与所述的船和系船装置中的另一个连接，充满液体的第二单元的液压缸空间（35）通过一根带单向截流阀（38）的导管（37）与一个蓄能器（39）连接，该单向截流阀（38）只允许液体从第二单元（20）的液压缸流向蓄能器（39），该蓄能器有一个带截流阀（41）的导管（40）通过单向截流阀（43）与第一单元（21）的液压缸连接，该单向截止阀只允许液体从蓄能器（39）流向该液压缸（21）。

5、如权利要求4所述的联接装置，其特征在于第二单元（20）的液压缸的活塞面积（34）小于第一单元（21）的活塞面积（33）。

6、如权利要求4或5所述的联接装置，其特征在于第二单元（20）的液压缸和蓄能器（39）之间的导管（37）中的单向截截流阀（38）能被停止工作。

7、如权利要求2所述的联接装置，其特征在于第一液压缸活塞单元（21）或第一和第二液压缸活塞单元（20，21）分别位于套筒（14）和所述的船和系船装置中的另一个之间，与套筒轴线成锐角。

8、如权利要求1所述的联接装置，其特征在于第一和第二单元（20，21）的液压缸空间彼此同心地排列。

9、如权利要求1所述的联接装置，其特征在于套筒（14）的可转动悬挂（15）包括有一个球铰接头。

10、如前述权利要求1所述的联接装置，其特征在于套筒（14）的可转动悬挂（15）包括有一个在套筒（14）和所述的船和系船装置中的另一个之间的弹性接头。

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