CN110371252B - 一种用于波浪滑翔机缆绳和水下滑翔体的弹性连接装置 - Google Patents

一种用于波浪滑翔机缆绳和水下滑翔体的弹性连接装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于波浪滑翔机缆绳和水下滑翔体的弹性连接装置，涉及船舶与海洋工程领域，包括固定铰接块、转向铰接块、弹性铰接块，所述弹性铰接块分为上部结构和下部结构，所述弹性铰接块的下部结构包括弹性铰接块外壳、柱形钢块、弹簧、缆绳锁紧块和防脱钢块。本发明可保证连接强度的情况下，允许一定的沿缆绳方向的相对位移，使得本发明能在恶劣海况下将水面母船的剧烈运动传递到水下滑翔体的过程延缓，减小冲击载荷，提高能量利用率，降低噪音，并延长使用寿命。

Description

一种用于波浪滑翔机缆绳和水下滑翔体的弹性连接装置
技术领域
本发明涉及船舶与海洋工程领域，尤其涉及一种用于波浪滑翔机缆绳和水下滑翔体的弹性连接装置。
背景技术
波浪滑翔机是由水面母船和水下滑翔体两个主要机体通过缆绳连接而成的一种海洋观测装备。水面母船随着海洋环境中的波浪起伏而运动，带动水下的滑翔体一起起伏，在水翼的作用下使得水下滑翔体获得前行动力，进而带动水面母船也一起前行。母船和滑翔体二者之间的动力传递靠的是一根不可拉伸的缆绳，缆绳中包含通信电缆，具有较高的拉伸强度。目前缆绳同水下滑翔体的连接方式是刚性铰接，在大部分海况下能实际应用，但是对于较恶劣海况，水面母船在受到较大的波浪砰击力时会在缆绳上产生很大的瞬时拉力，而刚性铰接装置也会产生较大的集中应力，因该连接装置一般为金属材料，久而久之会产生疲劳损坏，甚至断裂，从而造成巨大经济损失。另外，在水面母船有较大的上升动量时，水中的滑翔体由于附加质量的存在，无法及时产生同步运动，在缆绳连接处必然有能量损耗，并伴有较大的噪声，影响波浪滑翔机的性能。
因此，本领域的技术人员致力于开发用于波浪滑翔机缆绳和水下滑翔体的弹性连接装置来解决水面母船在恶劣海况中和滑翔体之间存在的动力传递和能量损耗问题，在保证连接强度的情况下，允许一定的沿缆绳方向的相对位移，进而提高波浪滑翔机的运动性能和能源利用效率。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是现有技术中波浪滑翔机使用的刚性铰接装置在恶劣海况下疲劳损伤大、能量利用率低、噪音大及寿命较短的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种用于波浪滑翔机缆绳和水下滑翔体的弹性连接装置，包括固定铰接块、转向铰接块、弹性铰接块，所述弹性铰接块分为上部结构和下部结构，所述弹性铰接块的上部结构和下部结构为固定连接，所述转向铰接块位于所述固定铰接块和所述弹性铰接块的上部结构之间，且与所述固定铰接块和所述弹性铰接块的上部结构均为活动连接，所述固定铰接块的另一端与水面母船或滑翔机桁架为固定连接；
所述弹性铰接块的下部结构包括弹性铰接块外壳、柱形钢块、弹簧、缆绳锁紧块和防脱钢块，所述弹性铰接块外壳的内部为中空柱形，所述弹性铰接块外壳的底端焊接有所述防脱钢块，所述防脱钢块的内部开孔直径需小于所述缆绳锁紧块直径，且大于所述缆绳的直径；所述柱形钢块焊接在所述弹性铰接块的上部结构与下部结构分界处，所述弹簧的一端焊接在所述柱形钢块上，另一端穿过所述缆绳锁紧块连接到所述缆绳上。
进一步地，所述固定铰接块、所述弹性铰接块外壳和所述转向铰接块的材质均为高强度不锈钢。
进一步地，所述固定铰接块与所述水面母船或滑翔机桁架的固定连接为螺栓螺母连接。
进一步地，所述弹性铰接块的上部结构和下部结构的固定连接为螺栓螺母连接。
进一步地，所述转向铰接块与所述固定铰接块和所述弹性铰接块的活动连接方式均使用销钉进行活动连接。
进一步地，所述弹簧长度不大于所述弹性铰接块下部长度的1/2。
进一步地，所述弹簧具有较高的弹性系数。
进一步地，所述弹性铰接块外壳的内壁面上设置有筒形橡胶垫。
进一步地，所述防脱钢块悬空部分上部和所述弹性铰接块外壳内部的顶端均设置有环形橡胶垫。
优选的，所述防脱钢块悬空部分上部与所述环形橡胶垫的形状和大小完全相同。
本发明的波浪滑翔机弹性铰接装置可以通过固定铰接块、转向铰接块、弹性铰接块的配合同时实现固定、自由转动、弹性伸缩等功能，使得缆绳同水面母船和水下滑翔体的连接相比传统连接方式更具自由度；允许不可拉伸变形缆绳在两端有弹性变形，使得在恶劣海况下水面母船的剧烈运动传递到水下滑翔体的过程延缓，减小冲击载荷，降低噪音，延长寿命并提高能量利用率。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明的一个较佳实施例的整体结构示意图；
图2是本发明的一个较佳实施例的侧视图；
图3是本发明的一个较佳实施例的正视图；
图4是本发明的一个较佳实施例的弹性铰接块下部结构的剖面示意图。
其中，1-水面母船或滑翔机桁架，2-固定铰接块，3-转向铰接块，4-弹性铰接块，5-缆绳，6-销钉，7-螺栓螺母，8-弹性铰接块外壳，9-柱形钢块，10-弹簧，11-缆绳锁紧块，12-防脱钢块，13-环形橡胶垫，14-筒形橡胶垫。
具体实施方式
以下参考说明书附图介绍本发明的优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。
如图1所示，本发明的一种用于波浪滑翔机缆绳和水下滑翔体的弹性连接装置，包括固定铰接块2、转向铰接块3、弹性铰接块4，弹性铰接块4分为上部结构和下部结构，弹性铰接块4的上部结构和下部结构之间固定连接（如使用螺栓螺母7连接来保证其连接强度），特殊情况下当弹性铰接块4的整体大小较小的时候，使用螺栓螺母7加工难度大且结构强度难以保证的时候，可以将弹性铰接块4的上部结构和下部结构直接焊接在一起；固定铰接块2的一端与水面母船或滑翔机桁架1固定连接，如使用螺栓螺母7连接可保证连接强度。
如图2和图3所示，转向铰接块3位于固定铰接块2的另一端和弹性铰接块4的上部结构之间，且与固定铰接块2和弹性铰接块4的上部结构均采用活动连接方式相连，如销钉连接；固定铰接块2、转向铰接块3的材质均为高强度不锈钢用来保证整个铰链装置和缆绳5的连接强度。
如图4所示，弹性铰接块4的下部结构包括弹性铰接块外壳8、柱形钢块9、弹簧10、缆绳锁紧块11。弹性铰接块外壳8材质为高强度不锈钢，内部为中空柱形，且内壁面上设置有筒形橡胶垫14；柱形钢块9焊接在弹性铰接块4的上部结构与下部结构分界处；弹簧10的一端焊接在柱形钢块9上，另一端穿过缆绳锁紧块11连接到缆绳5上，弹簧10具有较高的弹性系数，其长度不得大于弹性铰接块4下部长度的1/2，同时也不能过小。
弹性铰接块4需要设置防脱结构，如图4中弹性铰接块外壳8的底端焊接有防脱钢块12，防脱钢块12内部的开孔直径小于缆绳锁紧块11的直径，同时大于缆绳5的直径，可有效的防止缆绳5从弹性铰接块外壳8的底端脱出。环形橡胶垫13设置在防脱钢块12悬空部分上部和弹性铰接块外壳8内部的顶端，并与防脱钢块12悬空部分的形状和大小完全相同，用于减小弹簧10在伸缩时对整个铰接块结构的冲击，防止其在较大冲击力的作用下被破坏。另外也可不设置防脱钢块12，这样可以保证缆绳5在铰接处有更大的位移，但需要考虑设置其他防脱结构，如在弹簧10内部设置一根钢索连接到柱形钢块9和缆绳锁紧块11用于防脱。
本发明在使用时，首先将本发明连接到缆绳5的两端，并把固定铰接块2连接到水面母船或水下滑翔体1上，然后将转向铰接块3和弹性铰接块4旋转到与固定铰接块2在同一直线上。本发明在工作时，当水面母船有剧烈瞬时上升（或下降）运动时，将带动整个装置向上（或向下）运动，此时由于弹性铰接块4中弹簧10被拉长（或压短），缆绳5受到缓冲作用，因此不会产生较大瞬时拉绳载荷；同时水下的滑翔体与缆绳5连接处的铰接装置中的弹簧10也被拉长（或压短），因此也能减小缆绳5和铰接块处的瞬时拉力和冲击载荷，减小噪音，提高能量利用效率。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种用于波浪滑翔机缆绳和水下滑翔体的弹性连接装置，其特征在于，所述弹性连接装置被配置为分别设置在所述缆绳的两端，位于所述缆绳的一端的所述弹性连接装置连接至水面母船，位于所述缆绳的另一端的所述弹性连接装置连接至滑翔机桁架；
所述弹性连接装置包括固定铰接块、转向铰接块、弹性铰接块，所述弹性铰接块分为上部结构和下部结构，所述弹性铰接块的上部结构和下部结构为固定连接，所述转向铰接块位于所述固定铰接块和所述弹性铰接块的上部结构之间，且与所述固定铰接块和所述弹性铰接块的上部结构均为活动连接，所述固定铰接块的另一端与所述水面母船和所述滑翔机桁架为固定连接；
所述弹性铰接块的下部结构包括弹性铰接块外壳、柱形钢块、弹簧、缆绳锁紧块和防脱钢块，所述弹性铰接块外壳的内部为中空柱形，所述弹性铰接块外壳的底端焊接有所述防脱钢块，所述防脱钢块的内部开孔直径需小于所述缆绳锁紧块直径，且大于所述缆绳的直径；所述柱形钢块焊接在所述弹性铰接块的上部结构与下部结构分界处，所述弹簧的一端焊接在所述柱形钢块上，另一端穿过所述缆绳锁紧块连接到所述缆绳上；
所述弹性连接装置被配置为：所述弹性连接装置连接至所述缆绳的两端时，所述转向铰接块和所述弹性铰接块旋转到与所述固定铰接块在同一直线上，以及
在所述水面母船上升运动时，位于所述水面母船上的所述弹性连接装置中的所述弹性铰接块中的所述弹簧被拉长，位于所述滑翔机桁架上的所述弹性连接装置中的所述弹性铰接块中的所述弹簧也被拉长，或者
在所述水面母船下降运动时，位于所述水面母船上的所述弹性连接装置中的所述弹性铰接块中的所述弹簧被压短，位于所述滑翔机桁架上的所述弹性连接装置中的所述弹性铰接块中的所述弹簧也被压短，使得所述缆绳受到缓冲作用。
2.如权利要求1所述的弹性连接装置，其特征在于，所述固定铰接块、所述弹性铰接块外壳和所述转向铰接块的材质均为高强度不锈钢。
3.如权利要求1所述的弹性连接装置，其特征在于，所述固定铰接块与所述水面母船和滑翔机桁架的固定连接为螺栓螺母连接。
4.如权利要求1所述的弹性连接装置，其特征在于，所述弹性铰接块的上部结构和下部结构的固定连接为螺栓螺母连接。
5.如权利要求1所述的弹性连接装置，其特征在于，所述转向铰接块与所述固定铰接块和所述弹性铰接块的活动连接方式均使用销钉进行活动连接。
6.如权利要求1所述的弹性连接装置，其特征在于，所述弹簧长度不大于所述弹性铰接块下部长度的1/2。
7.如权利要求1所述的弹性连接装置，其特征在于，所述弹性铰接块外壳的内壁面上设置有筒形橡胶垫。
8.如权利要求1所述的弹性连接装置，其特征在于，所述防脱钢块悬空部分上部和所述弹性铰接块外壳内部的顶端均设置有环形橡胶垫。
9.如权利要求8所述的弹性连接装置，其特征在于，所述防脱钢块悬空部分上部与所述环形橡胶垫的形状和大小完全相同。
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