CN112722181A

CN112722181A - 可快速装拆和动态调载的大型浮体连接的铆销式连接装置

Info

Publication number: CN112722181A
Application number: CN202110167433.6A
Authority: CN
Inventors: 周国平; 王新宇; 向淼; 周渊昊; 冯国垠; 张梦婷; 刘磊磊; 张弘
Original assignee: Shanghai Merchant Ship Design and Research Institute of CSSC No 604 Research Institute
Current assignee: Shanghai Merchant Ship Design and Research Institute of CSSC No 604 Research Institute
Priority date: 2021-02-07
Filing date: 2021-02-07
Publication date: 2021-04-30

Abstract

本发明公开了一种可快速装拆和动态调载的大型浮体连接的铆销式连接装置，其包括分别设于两个浮体上的第一轴承和第二轴承；销轴同时穿设于第二轴承和第一轴承，销轴具有延伸段；延伸段上开设有锁紧孔，锁紧孔内穿设有锁紧轴；锁紧轴的尾部连接有第二伸缩机构；锁紧轴和锁紧孔之间具有第三间隙。本发明可实现快速对接连接、快速拆分，避免轴销承载作用力过大而产生塑性变形损坏。

Description

可快速装拆和动态调载的大型浮体连接的铆销式连接装置

技术领域

本发明涉及海洋工程设备技术领域，特别涉及一种可快速装拆和动态调载的大型浮体连接的铆销式连接装置。

背景技术

旅游浮式综合体是人类驻留海洋、发展海洋经济的重要工具，可快速布设浮动部署泊位于国家海洋战略重要海域或者国际水域，服务于国家海洋强国战略。旅游浮式综合体的多模块构型复杂且尺寸巨大，均需由多个大型浮体模块组建而成，各浮体模块连接界面间需由多个连接器组成的连接系统将其连接在一起，拟解决超大超长结构物的工程设计建造、海上运输、工程安装等问题。

目前浮式平台连接装置主要有刚性连接器和柔性连接起两种，刚性连接器主要通过铰接的方式实现，柔性连接器主要通过系泊的方式实现。上述两种形式的连接器均释放了两个浮式平台模块间的相对自由度，无法实现固定式连接。

浮体模块连接系统长期在海上受风浪流海洋环境载荷作用，从而使连接界面间的连接系统产生极高强度的作用力。固定式连接器采用的金属材料的材质性能特征，其材质强度、结构刚度、弹性变形和塑性变形等问题的客观存在，在海上受风浪流海洋环境载荷的弯扭联合作用下，往往会造成连接器所受的载荷作用力大，此极易造成连接器承载作用力过大而产生塑性变形损坏。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种可快速装拆和动态调载的大型浮体连接的铆销式连接装置。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种可快速装拆和动态调载的大型浮体连接的铆销式连接装置，其包括分别设于两个浮体上的第一轴承和第二轴承；第二轴承所在的浮体上设有销轴；销轴的尾部连接有可使销轴伸出或缩回的第一伸缩机构；第一伸缩机构位于第二轴承所在的浮体上；销轴同时穿设于第二轴承和第一轴承，销轴具有延伸至第一轴承外部的延伸段；延伸段上开设有锁紧孔，锁紧孔内穿设有锁紧轴；锁紧轴的尾部连接有可使锁紧轴伸出或缩回的第二伸缩机构；锁紧轴位于第一轴承的外部；第二伸缩机构和锁紧轴均位于第二轴承所在的浮体上；第一轴承和第二轴承之间具有第一间隙；销轴和第二轴承的内壁之间具有第二间隙；锁紧轴和锁紧孔之间具有供销轴在销轴的中心轴线方向上移动的第三间隙；所述可快速装拆和动态调载的大型浮体连接的铆销式连接装置还包括销轴应力检测设备，销轴应力检测设备的测力端嵌设于第二轴承的内壁。

锁紧轴的上侧面和下侧面均为平面。

锁紧轴靠近第一轴承的面为锁紧轴的右侧面，锁紧轴的右侧面为平面；锁紧轴靠近销轴首部的面为锁紧轴的左侧面，锁紧轴的左侧面为带锥度的曲面。

销轴包括圆柱状的销轴本体，销轴本体的尾部连接有圆台部；圆台部的首部和销轴本体的尾部连接；圆台部的首部的外径和销轴本体的尾部的外径相同；圆台部的尾部的外径大于圆台部的首部的外径；圆台部穿设于第二轴承；销轴本体穿设于第一轴承。

第二轴承的内腔为圆台状。

第一轴承的内腔为圆柱状。

销轴本体和圆台部为一体成型。

销轴的首部为圆弧端头。

销轴应力检测设备的测力端为多个，该多个测力端沿第二轴承的内壁环形分布。

第一伸缩机构、第二伸缩机构均为液压机构；液压机构包括液压油缸，液压油缸具有可伸缩的活塞；第一伸缩机构的活塞连接于销轴，第二伸缩机构的活塞连接于锁紧轴。

本发明的有益效果在于：本发明的可快速装拆和动态调载的大型浮体连接的铆销式连接装置，可将多个大型浮体紧固式快速连接在一起，并可实施快速对接连接、快速拆分解脱等海上工程运用，并解决连接界面间连接器的超大承载作用力动态调整问题，以避免轴销承载作用力过大而产生塑性变形损坏。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的结构示意图。

图2为图1中A-A剖视示意图。

具体实施方式

下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本发明。

如图1和图2所示，一种可快速装拆和动态调载的大型浮体连接的铆销式连接装置，其包括设于第一浮体10上的第一轴承11和设于第二浮体20上的第二轴承12。

第一轴承11和第二轴承12之间具有第一间隙。第一轴承所在的第一浮体的端面上或第二轴承所在的第二浮体的端面上设有限位部件(图上未示出)，当第一浮体和第二浮体靠近时，由于该限位部件的存在，使得第一轴承和第二轴承之间具有第一间隙。

第二浮体上设有销轴30。销轴30的尾部连接有可使销轴伸出或缩回的第一伸缩机构21。第一伸缩机构21位于第二浮体20上。

销轴30同时穿设于第二轴承12和第一轴承11。

销轴30和第二轴承12的内壁之间具有第二间隙。销轴和第二轴承可以在第二间隙的范围内相对位移，在一定程度上可以缓解浮体外界海况的影响，避免销轴马上受力过大。

销轴30具有延伸至第一轴承外部的延伸段，延伸段靠近销轴的首部。延伸段上开设有锁紧孔34，锁紧孔34内穿设有锁紧轴35。

锁紧轴35的尾部连接有可使锁紧轴伸出或缩回的第二伸缩机构22。

锁紧轴35位于第一轴承的外部。锁紧轴35和第二伸缩机构22均设于第一浮体10上。

锁紧轴35和锁紧孔34之间具有供销轴在销轴的中心轴线方向上移动的第三间隙。

锁紧轴35的上侧面和下侧面均为平面。这样，便于销轴的轴向移动。

锁紧轴靠近第一轴承的面为锁紧轴的右侧面；锁紧轴的右侧面为平面；锁紧轴靠近销轴首部的面为锁紧轴的左侧面；锁紧轴的左侧面为带锥度的曲面。

由于锁紧轴35和锁紧孔34之间具有第三间隙，当锁紧轴穿设于锁紧孔时，销轴在第一伸缩机构的作用下，可以在第三间隙的范围内做轴向移动。

可快速装拆和动态调载的大型浮体连接的铆销式连接装置还包括销轴应力检测设备(图上未示出)；销轴应力检测设备的测力端51嵌设于第二轴承12的内壁。

销轴应力检测设备的测力端51为多个，该多个测力端51沿第二轴承12的内壁环形分布。

销轴的形状可以有多种形式。

本实施例中，销轴30包括销轴本体31，销轴本体31的尾部连接有圆台部32；圆台部的首部和销轴本体的尾部连接；圆台部32的首部的外径和销轴本体31的尾部的外径相同；圆台部32的尾部的外径大于圆台部32的首部的外径。

销轴本体31穿设于第一轴承11。第一轴承11的内腔为圆柱状。圆台部32穿设于第二轴承12。第二轴承12的内腔为圆台状。

为便于制造，并提高销轴自身的强度，销轴本体和圆台部为一体成型。销轴的首部为圆弧端头，这样，便于销轴的插入第一轴承或从第一轴承中拔出。

在第二伸缩机构22的作用下，锁紧轴35可以伸出，插入锁紧孔34。在第二伸缩机构22的作用下，锁紧轴35也可以缩回，脱离锁紧孔34。当锁紧轴脱离锁紧孔时，销轴可以缩回，脱离第一轴承。

本实施例中，第一伸缩机构、第二伸缩机构均为液压机构。液压机构包括液压油缸，液压油缸具有可伸缩的活塞。第一伸缩机构的活塞连接于销轴，第二伸缩机构的活塞连接于锁紧轴。

本连接装置的分离和对接过程：在第一浮体和第二浮体分离时，锁紧轴脱离锁紧孔，第一伸缩机构在销轴上施加缩回的力，将销轴从第一轴承中逐渐拔出，直至圆弧端头从第一轴承中完全滑出，完成第一浮体和第二浮体分离。销轴的圆台部，对销轴的拔出有积极的作用。在第一浮体和第二浮体对接时，由于销轴为圆弧端头，可以起到导向作用，销轴尾部的第一伸缩机构施加推力，销轴可以快速进入第一轴承，至完全插入，完成第一浮体和第二浮体的对接；锁紧轴插入锁紧孔。本连接装置可以实现快速对接和快速拆分。

本连接装置的锁紧和解锁过程：当销轴完全插入第一轴承后，第二伸缩机构在锁紧轴上施加推力，锁紧轴插入销轴的锁紧孔中，实现对销轴的锁紧，从而实现第一浮体和第二浮体之间的固定连接。当需要解锁时，第二伸缩机构在锁紧轴上施加缩回的力，锁紧轴慢慢从锁紧孔中脱离，直至锁紧轴完全脱离销轴，完成本连接装置的解锁。

锁紧式连接调载过程：当浮体外界海况较小时，销轴与第一轴承处于完全配合状态，此时锁紧轴也进入销轴的锁紧孔中，此时属于未调整状态；随着外界海况逐渐恶劣，当销轴应力检测设备检测到销轴受力值接近设定值，此时第一伸缩机构在销轴上施力，在设定的调整范围内，使销轴后退，由于销轴的圆台部具有锥度，可以根据销轴的后退量精确控制销轴的受力，从而达到精确调整销轴承力的作用。由于锁紧轴和锁紧孔之间具有第三间隙，因此，锁紧轴不会影响销轴的移动。

这样，可以精确控制销轴的受力，使作为主承力部件的销轴处于安全工作状态，既不受浮体运动的影响，也不影响锁紧轴对销轴的锁紧。

本发明的可快速装拆和动态调载的大型浮体连接的铆销式连接装置，可实现大型浮体连接时的无自由度紧固，可将多个大型浮体紧固式快速连接在一起，并可实施快速对接连接、快速拆分解脱等海上工程运用。

针对连接界面间的采用多个连接器组成的连接系统，由于连接器轴销的金属材料的材质性能特征，在海上受风浪流海洋环境载荷的弯扭联合作用下，针对极易造成外侧连接器承载作用力过大而损坏的情况，本发明解决连接界面间上多个连接器并联方式布置的超大承载作用力动态调整问题，以避免外侧连接器的轴销承载作用力过大而产生塑性变形损坏。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims

1.一种可快速装拆和动态调载的大型浮体连接的铆销式连接装置，其特征在于，其包括分别设于两个浮体上的第一轴承和第二轴承；第二轴承所在的浮体上设有销轴；销轴的尾部连接有可使销轴伸出或缩回的第一伸缩机构；第一伸缩机构位于第二轴承所在的浮体上；销轴同时穿设于第二轴承和第一轴承，销轴具有延伸至第一轴承外部的延伸段；延伸段上开设有锁紧孔，锁紧孔内穿设有锁紧轴；锁紧轴的尾部连接有可使锁紧轴伸出或缩回的第二伸缩机构；锁紧轴位于第一轴承的外部；第二伸缩机构和锁紧轴均位于第二轴承所在的浮体上；第一轴承和第二轴承之间具有第一间隙；销轴和第二轴承的内壁之间具有第二间隙；锁紧轴和锁紧孔之间具有供销轴在销轴的中心轴线方向上移动的第三间隙；所述可快速装拆和动态调载的大型浮体连接的铆销式连接装置还包括销轴应力检测设备，销轴应力检测设备的测力端嵌设于第二轴承的内壁。

2.如权利要求1所述的可快速装拆和动态调载的大型浮体连接的铆销式连接装置，其特征在于，锁紧轴的上侧面和下侧面均为平面。

3.如权利要求2所述的可快速装拆和动态调载的大型浮体连接的铆销式连接装置，其特征在于，锁紧轴靠近第一轴承的面为锁紧轴的右侧面，锁紧轴的右侧面为平面；锁紧轴靠近销轴首部的面为锁紧轴的左侧面，锁紧轴的左侧面为带锥度的曲面。

4.如权利要求1所述的可快速装拆和动态调载的大型浮体连接的铆销式连接装置，其特征在于，销轴包括圆柱状的销轴本体，销轴本体的尾部连接有圆台部；圆台部的首部和销轴本体的尾部连接；圆台部的首部的外径和销轴本体的尾部的外径相同；圆台部的尾部的外径大于圆台部的首部的外径；圆台部穿设于第二轴承；销轴本体穿设于第一轴承。

5.如权利要求4所述的可快速装拆和动态调载的大型浮体连接的铆销式连接装置，其特征在于，第二轴承的内腔为圆台状。

6.如权利要求4所述的可快速装拆和动态调载的大型浮体连接的铆销式连接装置，其特征在于，第一轴承的内腔为圆柱状。

7.如权利要求4所述的可快速装拆和动态调载的大型浮体连接的铆销式连接装置，其特征在于，销轴本体和圆台部为一体成型。

8.如权利要求1所述的可快速装拆和动态调载的大型浮体连接的铆销式连接装置，其特征在于，销轴的首部为圆弧端头。

9.如权利要求1所述的可快速装拆和动态调载的大型浮体连接的铆销式连接装置，其特征在于，销轴应力检测设备的测力端为多个，该多个测力端沿第二轴承的内壁环形分布。

10.如权利要求1所述的可快速装拆和动态调载的大型浮体连接的铆销式连接装置，其特征在于，第一伸缩机构、第二伸缩机构均为液压机构；液压机构包括液压油缸，液压油缸具有可伸缩的活塞；第一伸缩机构的活塞连接于销轴，第二伸缩机构的活塞连接于锁紧轴。