CN107380364A - 一种柔性基座铰接式连接器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种柔性基座铰接式连接器，包括第一、第二铰接座、两个柔性基座；柔性基座包括圆筒状座体，中空腔一侧敞开一侧封闭，中空腔的敞开侧采用盖板封盖；第一铰接座包括底板和第一连接杆，所述第二铰接座包括底板和第二连接杆,第一连接杆和第二连接杆铰接；第一铰接座的底板插入座体的中空腔内，且底板与中空腔的封闭侧平行，在底板与中空腔的封闭侧之间设有第一橡胶弹簧，底板与盖板之间设有第二橡胶弹簧；第二铰接座和柔性基座之间的结构及装配连接关系与第一铰接座的相同；第一橡胶弹簧和第二橡胶弹簧与座体的筒壁之间留有间隙。本发明结构简单紧凑，可有效减小连接器载荷，确保超大型浮体安全运行。

Description

一种柔性基座铰接式连接器
技术领域
本发明属于海洋工程装备领域，具体涉及一种柔性基座铰接式连接器,尤其适用于超大型浮式结构物多模块连接。
背景技术
超大型海上浮式结构物是立足国家海洋权益维护和深海资源开发的战略需求，应运而生的一种新型高端海洋工程装备。它是指尺度以公里记的浮式海洋结构物，区别于目前尺度以百米计的船舶和海洋工程结构物。它可以作为海上娱乐场所、海上移动科学研究基地、海上加工工厂或海上浮动军事基地等。
考虑到超大型浮式结构物的巨大尺度，采用多个标准化模块通过连接器连接组合可以方便其建造、运输和安装。如此，连接器便成为超大型浮式结构物安全性设计的关键部件。焊接或刚性连接器是最早被提出用于多模块浮体的连接的，但这种设计会产生巨大的结构应力，且缺少灵活性，在遭遇极端海况时难以实现模块间的脱离。也有学者提出采用刚性铰接连接器，通过释放浮体的纵摇自由度来减小连接器载荷，但这种连接方案在特殊海况下也会产生巨大的连接器载荷，目前的材料，难以满足其强度设计要求。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在提供一种可有效的减小结构应力、结构简单紧凑的柔性基座铰接式连接器。
本发明解决问题的技术方案是：一种柔性基座铰接式连接器，包括第一铰接座、第二铰接座、分别与第一铰接座和第二铰接座连接的两个柔性基座；
所述柔性基座包括圆筒状座体，座体内设中空腔，中空腔一侧敞开一侧封闭，中空腔的敞开侧采用盖板封盖；
所述第一铰接座包括底板和垂直固定于底板的第一连接杆，所述第二铰接座包括底板和垂直固定于底板的第二连接杆,第一连接杆和第二连接杆铰接；
所述第一铰接座的底板插入座体的中空腔内，且底板与中空腔的封闭侧平行，在底板与中空腔的封闭侧之间设有第一橡胶弹簧，底板与盖板之间设有第二橡胶弹簧；所述第二铰接座和柔性基座之间的结构及装配连接关系与第一铰接座的相同；
所述第一橡胶弹簧和第二橡胶弹簧与座体的筒壁之间留有间隙。
采用上述结构的连接器连接超大型浮式结构物后，其铰接结构可释放浮体纵摇自由度，减小连接器应力。而且，在发生拉压、弯曲等变形时均靠高强度橡胶弹簧传递载荷，可有效的减小结构应力。
具体的，所述第二连接杆的铰接端设有U字形铰接头，第一连接杆的铰接端设有一字形铰接头，该一字形铰接头插入U字形铰接头中并通过销轴连接。
进一步的，所述底板与第一橡胶弹簧和第二橡胶弹簧之间硫化。改进一步改进的方案中，采用硫化工艺可以将底板与第一橡胶弹簧和第二橡胶弹簧相对固连在一起，同步运动，一方面防止底板与第一橡胶弹簧和第二橡胶弹簧之间在循环受力时产生间隙而磨损，一方面同步运动可承受更大载荷。
为增加强度，所述第一橡胶弹簧由多层橡胶及钢板交替堆叠而成。
所述第二橡胶弹簧由多层橡胶及钢板交替堆叠而成，且其中心开有通孔；所述盖板呈环形，第一连接杆依次从通孔及盖板的中心孔中穿出。
为避免发生干涉，通孔内壁及盖板的中心孔均与第一连接杆的外壁之间留有间隙。
进一步的，所述座体中空腔的封闭侧与盖板之间通过双头螺柱连接，该双头螺柱的无螺纹段的外径大于两端螺纹段的螺纹外径，使得无螺纹段的两端分别与中空腔封闭侧及盖板的内侧面抵接；
所述底板、第一橡胶弹簧、第二橡胶弹簧上设有供双头螺柱通过的过孔。
上述方案中，双头螺柱为非标准件，其不仅起到连接中空腔封闭侧和盖板的作用，还在二者的内侧面保持刚性支撑。
进一步的，所述底板上的过孔内径大于双头螺柱无螺纹段的外径；
所述第一橡胶弹簧和第二橡胶弹簧与双头螺柱交界的区域呈凹弧形，第一橡胶弹簧和第二橡胶弹簧朝向座体筒壁的区域呈凹弧形。
上述方案中，凹弧形的设计是为了给橡胶弹簧提供变形空间。
进一步的，所述座体中空腔的封闭侧设有用于与浮式结构物连接的法兰边。
为减小应力集中，所述第一连接杆与底板连接处，以及第二连接杆与底板连接处均采用平滑圆弧过渡。
本发明结构简单紧凑，可有效减小连接器载荷，确保超大型浮体安全运行，具体表现在：连接器的铰接结构可释放浮体纵摇自由度，减小由弯矩产生的巨大连接载荷。而且，在发生拉压、弯曲等单向及多种组合载荷引起的变形时，均靠高强度橡胶弹簧传递载荷，可有效的减小结构应力。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1为本发明连接器立体图。
图2为柔性基座及第一铰接座剖视图。
图中：1-第一铰接座；2-销轴；3-第二铰接座；4-柔性基座；5-钢板；11-底板；12-第一连接杆；31-第二连接杆；41-座体；42-第一橡胶弹簧；43-双头螺柱；44-第二橡胶弹簧；45-盖板；46-封闭侧；411-筒壁。
具体实施方式
如图1～2所示，一种柔性基座铰接式连接器，包括第一铰接座1、第二铰接座3、分别与第一铰接座1和第二铰接座3连接的两个柔性基座4。
所述柔性基座4包括圆筒状座体41，座体41内设中空腔，中空腔一侧敞开一侧封闭，中空腔的敞开侧采用盖板45封盖。所述座体41中空腔的封闭侧46设有用于与浮式结构物连接的法兰边。
所述第一铰接座1包括底板11和垂直固定于底板11的第一连接杆12，所述第二铰接座3包括底板11和垂直固定于底板11的第二连接杆31,所述第一连接杆12与底板11连接处，以及第二连接杆31与底板11连接处均采用平滑圆弧过渡。
所述第一铰接座1的底板11插入座体41的中空腔内，且底板11与中空腔的封闭侧46平行，在底板11与中空腔的封闭侧46之间设有第一橡胶弹簧42，底板1与盖板45之间设有第二橡胶弹簧44。
所述底板11与第一橡胶弹簧42和第二橡胶弹簧44之间硫化。
所述第一橡胶弹簧42由多层橡胶及钢板5交替堆叠而成。所述第二橡胶弹44簧由多层橡胶及钢板5交替堆叠而成，且其中心开有通孔。所述盖板45呈环形，第一连接杆12依次从通孔及盖板45的中心孔中穿出。通孔内壁及盖板45的中心孔均与第一连接杆12的外壁之间留有间隙。
所述座体41中空腔的封闭侧46与盖板45之间通过双头螺柱43连接，该双头螺柱的无螺纹段的外径大于两端螺纹段的螺纹外径，使得无螺纹段的两端分别与中空腔封闭侧46及盖板45的内侧面抵接。所述底板11、第一橡胶弹簧42、第二橡胶弹簧44上设有供双头螺柱43通过的过孔。所述底板11上的过孔内径大于双头螺柱43无螺纹段的外径。所述第一橡胶弹簧42和第二橡胶弹簧44与双头螺柱43交界的区域呈凹弧形，第一橡胶弹簧42和第二橡胶弹簧44朝向座体41筒壁411的区域呈凹弧形。所述第一橡胶弹簧42和第二橡胶弹簧44与座体41的筒壁411之间留有间隙。
所述第二铰接座3和柔性基座4之间的结构及装配连接关系与第一铰接座1的相同。所述第二连接杆31的铰接端设有U字形铰接头，第一连接杆12的铰接端设有一字形铰接头，该一字形铰接头插入U字形铰接头中并通过销轴2连接。

Claims (10)

1.一种柔性基座铰接式连接器，其特征在于：包括第一铰接座（1）、第二铰接座（3）、分别与第一铰接座（1）和第二铰接座（3）连接的两个柔性基座（4）；
所述柔性基座（4）包括圆筒状座体（41），座体（41）内设中空腔，中空腔一侧敞开一侧封闭，中空腔的敞开侧采用盖板（45）封盖；
所述第一铰接座（1）包括底板（11）和垂直固定于底板（11）的第一连接杆（12），所述第二铰接座（3）包括底板（11）和垂直固定于底板（11）的第二连接杆（31）,第一连接杆（1）和第二连接杆（3）铰接；
所述第一铰接座（1）的底板（11）插入座体（41）的中空腔内，且底板（11）与中空腔的封闭侧（46）平行，在底板（11）与中空腔的封闭侧（46）之间设有第一橡胶弹簧（42），底板（1）与盖板（45）之间设有第二橡胶弹簧（44）；所述第二铰接座（3）和柔性基座（4）之间的结构及装配连接关系与第一铰接座（1）的相同；
所述第一橡胶弹簧（42）和第二橡胶弹簧（44）与座体（41）的筒壁（411）之间留有间隙。
2.根据权利要求1所述的柔性基座铰接式连接器，其特征在于：所述第二连接杆（31）的铰接端设有U字形铰接头，第一连接杆（12）的铰接端设有一字形铰接头，该一字形铰接头插入U字形铰接头中并通过销轴（2）连接。
3.根据权利要求1或2所述的柔性基座铰接式连接器，其特征在于：所述底板（11）与第一橡胶弹簧（42）和第二橡胶弹簧（44）之间硫化。
4.根据权利要求1所述的柔性基座铰接式连接器，其特征在于：所述第一橡胶弹簧（42）由多层橡胶及钢板（5）交替堆叠而成。
5.根据权利要求1所述的柔性基座铰接式连接器，其特征在于：所述第二橡胶弹（44）簧由多层橡胶及钢板（5）交替堆叠而成，且其中心开有通孔；所述盖板（45）呈环形，第一连接杆（12）依次从通孔及盖板（45）的中心孔中穿出。
6.根据权利要求5所述的柔性基座铰接式连接器，其特征在于：通孔内壁及盖板（45）的中心孔均与第一连接杆（12）的外壁之间留有间隙。
7.根据权利要求1所述的柔性基座铰接式连接器，其特征在于：所述座体（41）中空腔的封闭侧（46）与盖板（45）之间通过双头螺柱（43）连接，该双头螺柱的无螺纹段的外径大于两端螺纹段的螺纹外径，使得无螺纹段的两端分别与中空腔封闭侧（46）及盖板（45）的内侧面抵接；
所述底板（11）、第一橡胶弹簧（42）、第二橡胶弹簧（44）上设有供双头螺柱（43）通过的过孔。
8.根据权利要求7所述的柔性基座铰接式连接器，其特征在于：所述底板（11）上的过孔内径大于双头螺柱（43）无螺纹段的外径；
所述第一橡胶弹簧（42）和第二橡胶弹簧（44）与双头螺柱（43）交界的区域呈凹弧形，第一橡胶弹簧（42）和第二橡胶弹簧（44）朝向座体（41）筒壁（411）的区域呈凹弧形。
9.根据权利要求1所述的柔性基座铰接式连接器，其特征在于：所述座体（41）中空腔的封闭侧（46）设有用于与浮式结构物连接的法兰边。
10.根据权利要求1所述的柔性基座铰接式连接器，其特征在于：所述第一连接杆（12）与底板（11）连接处，以及第二连接杆（31）与底板（11）连接处均采用平滑圆弧过渡。
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