CN105757109B - 一种海洋浮体有动力可调节负压真空吸盘式连接器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海洋浮体有动力可调节负压真空吸盘式连接器，包括气缸和真空吸盘，所述气缸包含气缸外壳和气泵，所述气缸外壳内设有空腔，空腔与气泵连接，空腔的两端设有第一开口和第二开口，第一开口和第二开口分别通过连接管与支管连通，支管末端分别与若干个作用于模块上的真空吸盘连接；通过气泵调整空腔内的气压。从而调整真空吸盘吸附模块的吸附力。本发明的海洋浮体有动力可调节负压真空吸盘式连接器，通过吸盘分别与两个模块连接，有效分散了较大的连接力；模块间的连接力可自由调节；当模块之间一旦出现故障时，两个模块不会立即分离，会有一定的时间延迟，有效避免了突发灾害，为抢修与补救提供了时间拆装方便。
Description
技术领域
本发明涉及海洋浮体有动力可调节负压真空吸盘式连接器，属于海洋工程技术领域。
背景技术
超大型浮式结构物，也可称为海上浮动平台或人工岛，是一种全新概念的海上浮体结构型式。用途十分广泛，可用作游艇母港，舰船补给基地，中转基站，海政服务，海洋或海岛开发的后勤补给，也可用作远海航空港，设置机场跑道、直升机停机坪、空管中心等；还可用于远海搜救，科研实验开发及旅游。
超大型浮体大多采用模块式结构，可根据需求灵活拼接。配置动力可以低速航行。与航母相比，超大型浮体规模大，大小可调节，成本低；但航速低，移动不灵活。模块化是超大型浮体最重要的结构特点，各模块间的连接既要保证稳定连接，又要允许各模块间微小的相对运动以消解由浮体所承受荷载的方向大小的变化所带来的应力。因此各模块间的连接要求在承载应力在较小范围内时，各模块间的连接要稳定而产生极小的相对运动，当承载应力较大时，各模块发生微小的相对运动以释放较大的应力。
目前提出的超大浮体的连接装置大多为机械连接，连接可靠，但连接力不可调节，局部连接应力较大，一旦承载应力超过极限，可能发生脆性断裂，造成重大事故。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种海洋浮体有动力可调节负压真空吸盘式连接器，实现模块的成功快速连接，一旦出现故障，模块不会立即分离，而是会有一定的时间延迟，有效避免了突发灾害，为抢修与补救提供了时间。
技术方案：为实现上述目的，本发明的海洋浮体有动力可调节负压真空吸盘式连接器，包括气缸和真空吸盘，所述气缸包含气缸外壳和气泵，所述气缸外壳内设有空腔，空腔与气泵连接，空腔的相对的两端设有第一开口和第二开口，第一开口和第二开口分别通过连接管与支管连通，支管末端分别与若干个作用于模块上的真空吸盘连接；通过气泵调整空腔内的气压。从而调整真空吸盘吸附模块的吸附力。
作为优选，所述支架均包含钢杆、横向桁架和纵向桁架，所述钢杆一端与真空吸盘连接，钢杆另一端与横向桁架连接，横向桁架为平行排列的两个钢管，两个横向桁架之间通过纵向桁架连接，纵向桁架与第一活塞杆或第二活塞杆连通，钢杆、横向桁架和纵向桁架均为中空圆管。
作为优选，所述连接管与气缸之间设有密封圈。
作为优选，所述空腔内设有气压表及气压报警装置，气压表与气压报警装置连接。
在本发明中，根据海洋浮体模块大小及吸盘规格，设置16个吸盘为一组，拟连接浮体模块的两垂直侧板各设置8个吸盘，各吸盘上下左右间距相等，均匀垂直吸附于模块连接板表面，拟连接浮体模块的相对侧板上的吸盘呈完全对称设置。每组连接装置设置一个气缸，16个吸盘均通过中空管连接于气缸。气缸内部形成一个密封的真空气室，气室内的气压小于一个大气压，为吸盘提供吸附力。气缸上连接有一个气泵，一个气压表及报警装置，气泵可对气缸抽真空，也可对气缸冲气，从而通过改变密闭气室内的负压值来获得不同的吸盘吸附力。气缸上连接的气压表可实时测定气室的气压，当气压值超出所设置的安全气压范围时，报警装置启动，提示工作人员及时察看，排除险情。
在本发明中，每个吸盘为碗状，有动力单个真空吸盘可提供吸附力100-500千克，吸盘头直径600、408、260毫米(吸附力不同，吸盘大小有所不同)，由耐油，天然橡胶，硅橡胶或特殊化合物等弹性材料制作而成。一组吸盘有8个，分两层，左右间距相等，排列均匀(也可根据受力情况调节排列方式)。吸附的表面应平滑(也可根据吸附表面定制异型吸盘)，与盘面与待连接物体表面紧密贴合并密封。吸盘中心开孔，与垂直于其背部的钢杆通联。
在本发明中，单侧一组吸盘通过一个整体钢结构的支架结构连接气缸，一个整体钢结构的支架结构分为左右两侧钢结构的支架，为左右对称结构。单侧支架由8个圆形小钢盘，8个垂直钢杆(圆形中空，通过螺钉将小钢盘与吸盘体连接在一起)，2个横向桁架(圆形中空)，1个纵向桁架(圆形中空)，1个连接管(圆形中空)，1个密封圈组成。钢结构的连接支架均为中空，一端通联吸盘中孔，另一端通过连接管与气缸体联接。
有益效果：本发明的海洋浮体有动力可调节负压真空吸盘式连接器，通过数十个吸盘分别与两个模块连接，有效分散了较大的连接力，降低了局部应力；模块间的连接力可自由调节；当模块之间一旦出现故障时，由于气缸具有一定的负压储备，两个模块不会立即分离，会有一定的时间延迟，有效避免了突发灾害，为抢修与补救提供了时间；其吸附形式为表面吸附连接，对构建的伤害极小，避免了机械式、电磁式连接器对模块材料的导磁性及强度的要求；拆装方便。
附图说明
图1为超大浮体模块连接装置立面示意简图；
图2为超大浮体模块连接装置俯视图；
图3为超大浮体模块连接装置立面图；
图4为单侧模块吸盘及中空钢结构的支架结构立面图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1所示，3个超大浮体模块采用本发明的装置进行了两两相邻连接。每个模块均由上体、立柱、下体组成。所述本发明的吸盘2分布于模块的上体及下体侧面。
如图2至图4所示，本发明的海洋浮体有动力可调节负压真空吸盘式连接器，包括气缸4和真空吸盘2，所述气缸4包含气缸外壳45和气泵41，所述气缸外壳45内设有空腔，空腔与气泵41连接，空腔的相对的两端设有第一开口和第二开口，第一开口和第二开口分别通过连接管31与支管连通，所述连接管31与气缸4之间设有密封圈44，支管末端分别与若干个作用于模块上的真空吸盘2连接；通过气泵41调整空腔内的气压。从而调整真空吸盘2吸附模块的吸附力。
在本发明中，所述支架3均包含钢杆33、横向桁架34和纵向桁架32，所述钢杆33 一端与真空吸盘2连接，钢杆33另一端与横向桁架34连接，横向桁架34为平行排列的两个钢管，两个横向桁架34之间通过纵向桁架32连接，纵向桁架32与第一活塞杆或第二活塞杆连通，钢杆33、横向桁架34和纵向桁架32均为中空圆管。
在本实施例中，每个连接器具有16个吸盘2，对称分布于待连接模块的侧面，每个模块侧面分布了8个吸盘2，共上下2行，每行4个，吸盘2间距基本相等。吸盘2为硅胶、橡胶等气密材料制作。所有吸盘2通过两个相同的中空支架3连接到气缸4上，支架33为中空圆管，因此各吸盘2内气压与气缸4内气压一致。
气缸4由气缸外壳45、气泵41、气压表42、气压报警器43、密封圈44组成。气缸外壳45形成一个密闭气室46。气泵41可对气缸4抽真空，也可对气缸4充气，从而通过改变密闭气室46内的负压值来获得不同的吸盘2吸附力。气压表42可实时测定气室46的气压，当气室46的气压值超出所设置的安全气压区间时，报警装置启动，提示工作人员及时察看，排除险情。气缸4左右两侧连接有中空支架3，支架3又连接到各吸盘2上。所述密封圈44为橡胶制作，起气密封作用。
气缸4系统通过气泵41的抽气、冲气操作来改变气室46内的气压值。又由于气室46通过中空支架3连接到各吸盘2上，因此所述气缸4系统可以根据不同的模块连接力需求，通过调节气室46内的气压值获得不同的吸盘2吸附力。
图3、图4展示了单侧支架33结构外形。连接器具有2个相同的支架3，左右对称设置于两侧。如图4，单侧支架3由垂直于吸盘2平面的钢杆33、连接一横行吸盘2的横向桁架34、连接两横向桁架34的纵向桁架32和连接纵向桁架32的连接管31。上述支架3的所有桁架均为中空圆管，支架3可设置适当的加强筋35。
在本实施例中，在气缸4内设置真空气压表42及区间气压报警器43。两者配合可实时调节气室46内的气压值，确保其在安全工作气压区间内，从而提供可靠的吸盘2 吸附力。在运行过程中，气压表42可实时测定气室46的气压，当气室46的气压值大于所设置的安全工作气压区间时，报警装置启动，气泵41启动抽气操作；当气室46的气压值小于所设置的安全工作气压区间时，报警装置启动，气泵41启动充气操作。
在本实施例中，将连接两浮体模块11、12所需的巨大连接力分散到16(数量可调节)个吸盘2上，使模块结构局部所承受的拉力大大减小，避免了模块浮体局部由于过大拉力可能带来的材料或结构破损或失效，降低了对材料局部强度的要求。
在本实施例中，其吸附形式为表面负压吸盘2吸附连接，对构建的伤害极小，对构建的材料也没有过多要求，避免了机械式、电磁式连接器对模块材料的导磁性及强度的要求。避免了纯机械连接可能带来的局部应力过大。
在本实施例中，当连接器某结构发生气密性失效时，气缸4内的低气压储备也可保持数十分钟，提高了连接可靠性，避免了故障带来瞬间灾难，为抢修赢得了时间。
一种应用于超大型海洋浮式结构物模块间的新型可调节吸盘连接器，包括以下步骤：
(1)将整个连接中空钢管支架3及气缸4吊装至待连接的两个海洋浮式结构物模块的上体横向对应两端内，先调整安装在上体的辅助红外线定位装置完成垂向定位，再将各吸盘2一一调整到位，完成两个海洋浮式结构物模块对接前的定位。
(2)启动连接至气缸4的气泵41的抽气操作，将气缸4内的负压调节至工作负压区间，使吸盘2具有合适的吸附压力，可靠吸附在两浮体模块的侧面。
(3)在此连接器运行过程中，随着浮体表面荷载及海洋的荷载变化，各模块间的拉力或压力可能发生变化，本连接器的气压表42自动实时调节气室46内的气压值，确保其在安全工作气压区间内，从而提供可靠、合适的吸盘2吸附力。在运行过程中，气压表42可实时测定气室46的气压，当气室46的气压值大于所设置的安全工作气压区间时，报警装置启动，气泵41启动抽气操作；当气室46的气压值小于所设置的安全工作气压区间时，报警装置启动，气泵41启动充气操作。
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。
Claims (3)
1.一种海洋浮体有动力可调节负压真空吸盘式连接器，其特征在于：包括气缸和真空吸盘，所述气缸包含气缸外壳和气泵，所述气缸外壳内设有空腔，空腔与气泵连接，空腔的相对的两端设有第一开口和第二开口，第一开口和第二开口分别通过连接管与支管连通，支管末端分别与若干个作用于模块上的真空吸盘连接；通过气泵调整空腔内的气压，从而调整真空吸盘吸附模块的吸附力；所述吸盘通过两个相同的中空支架连接到气缸上，所述支架均包含钢杆、横向桁架和纵向桁架，所述钢杆一端与真空吸盘连接，钢杆另一端与横向桁架连接，横向桁架为平行排列的两个钢管，两个横向桁架之间通过纵向桁架连接，纵向桁架与第一活塞杆或第二活塞杆连通，钢杆、横向桁架和纵向桁架均为中空圆管。
2.根据权利要求1所述的海洋浮体有动力可调节负压真空吸盘式连接器，其特征在于：所述连接管与气缸之间设有密封圈。
3.根据权利要求1所述的海洋浮体有动力可调节负压真空吸盘式连接器，其特征在于：所述空腔内设有气压表及气压报警装置，气压表与气压报警装置连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Liu Weimin Inventor after: Gu Jiayang Inventor after: Qi Enrong Inventor after: Lu Ye Inventor after: Guan Yifeng Inventor before: Gu Jiayang Inventor before: Qi Enrong Inventor before: Lu Ye Inventor before: Guan Yifeng Inventor before: Zhu Yue |
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20160713 Assignee: JIANGSU MODERN SHIPBUILDING TECHNOLOGY Ltd. Assignor: JIANGSU University OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Contract record no.: X2020980007228 Denomination of invention: A kind of dynamic adjustable negative pressure vacuum chuck connector for marine floating body Granted publication date: 20180209 License type: Common License Record date: 20201029 |
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| EC01 | Cancellation of recordation of patent licensing contract | ||
| EC01 | Cancellation of recordation of patent licensing contract |
Assignee: JIANGSU MODERN SHIPBUILDING TECHNOLOGY Ltd. Assignor: JIANGSU University OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Contract record no.: X2020980007228 Date of cancellation: 20201223 |