CN114889759A - 一种海上浮动平台连接装置及连接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海上浮动平台连接装置，包括分别设于两个浮动平台连接面板的公头和母头、设于所述公头的第一连接件，设于所述母头的第二连接件，所述第一连接件包括锥形铰；所述第二连接件包括箱体、设于所述箱体内的多个销轴、与所述销轴一一对应且可绕销轴转动的多个卡爪、与多个卡爪连接的收紧弹簧，多个卡爪组合形成卡爪式接头；当两个浮动平台连接时，所述公头与母头对接，所述锥形铰插入卡爪式接头，所述锥形铰与多个卡爪配合完成第一连接件和第二连接件自锁，公头和母头锁紧。本发明提供的海上浮动平台连接装置，可缓解连接器巨大承载负担，并具有快速对接和分离功能。本发明还提供一种海上浮动平台的连接方法。

Description

一种海上浮动平台连接装置及连接方法

技术领域

本发明涉及连接器技术领域，具体涉及一种海上浮动平台连接装置及连接方法。

背景技术

超大型海上浮动平台有别于传统的百米级船舶及海洋平台，是尺寸达到千米级的巨型海洋工程装备。模块化设计方案以其高效的生产安装性能和较低的结构载荷，被广泛应用于超大型海上浮动平台的结构设计。模块间的连接器是超大型海上浮动平台最薄弱也是最重要的部件之一，它的性能关系到整体系统的安全性和稳定性。现有的点接触式连接器的连接局部较窄，而对于千米级的浮动平台而言，在六级海况下连接载荷可能会超过万吨，同时很容易产生局部应力集中，导致浮体结构难以承受。同时对于复杂构型平台的多向变形约束要求，传统铰接等刚性或半刚性连接结构难以实现多向柔性连接。

鉴于此，有必要提供一种新的连接装置解决上述技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可缓解连接器巨大应力，实现多向柔性连接并具有快速对接和分离功能的海上浮动平台连接装置。

为了解决上述问题，本发明的技术方案如下：

一种海上浮动平台连接装置，包括分别设于两个浮动平台连接面板的公头和母头、设于所述公头的第一连接件或第二连接件，对应设于所述母头的第二连接件或第一连接件，所述公头和母头的表面具有柔性件，所述第一连接件和第二连接件配合实现所述公头和母头的锁紧/解锁；

所述第一连接件包括锥形铰；所述第二连接件包括箱体、设于所述箱体内的多个销轴、与所述销轴一一对应且可绕销轴转动的多个卡爪、与多个卡爪连接的收紧弹簧，多个卡爪组合形成卡爪式接头；且多个卡爪呈对称分布，相对两个卡爪之间连接所述收紧弹簧；

当两个浮动平台连接时，所述公头与母头对接，公头和母头对应的柔性件抵接，所述锥形铰插入卡爪式接头，所述锥形铰与多个卡爪配合完成第一连接件和第二连接件自锁，公头和母头锁紧；

当两个浮动平台需要分离时，采用推杆顶推卡爪式接头尾部的转动臂，多个卡爪绕销轴转动并释放锥形铰，第一连接件和第二连接件分离，公头和母头解锁。

进一步地，所述公头包括与对应的连接面板连接且具有凸台的第一龙骨架、覆盖于所述第一龙骨架外部的第一柔性件，所述第一龙骨架与所述第一柔性件粘接固定，所述锥形铰突出于所述第一龙骨架和第一柔性件的凸台。

进一步地，所述母头包括与对应的连接面板连接且具有凹槽的第二龙骨架、覆盖于所述第二龙骨架外部的第二柔性件，所述第二龙骨架与所述第二柔性件固定连接；所述公头与母头连接时，所述凸台嵌设于所述凹槽内，所述第一柔性件与第二柔性件抵接；

所述第二连接件位于连接第二龙骨架的连接面板另一侧，且所述凹槽底部及母头的连接面板设有与锥形铰对应的连接孔。

进一步地，所述凸台内设有用于收容第一连接件的空腔，所述第一连接件还包括导向盘、一端与所述导向盘连接另一端与所述第一龙骨架靠近连接面板的一侧连接的钢索、与所述导向盘另一端连接的导杆，所述锥形铰设于所述导杆端部，且所述锥形铰穿过所述第一龙骨架和第一柔性件的凸台面。

进一步地，所述第一连接件还包括套设于所述导杆且依次叠设于导向盘的缓冲垫和防撞垫，所述缓冲垫和防撞垫设于所述空腔内。

进一步地，所述卡爪为四个。

进一步地，所述卡爪包括直臂、由所述直臂一端弯折延伸形成的咬合臂、由所述直臂另一端弯折延伸形成的转动臂，所述直臂与所述转动臂的衔接处设有用于穿插销轴的通孔，多个卡爪的转动臂末端抵接，多个卡爪的咬合臂配合用于咬合锥形铰；

所述推杆作用于多个转动臂的抵接处，带动卡爪相对于销轴转动。

进一步地，所述第一柔性件和第二柔性件为高分子材料垫，且所述第一柔性件与所述第一龙骨架粘接固定，所述第二柔性件与所述第二龙骨架粘结固定。

本发明还提供一种利用海上浮动平台连接装置对接浮动平台的方法，包括如下步骤：

步骤S1，将第一连接件组装至公头，将第二连接件组装至母头对应的连接面板一侧；

步骤S2，将公头固定于对应浮动平台的连接面板上，将母头固定于靠近相邻浮动平台一侧的连接面板上；

步骤S3，公头与母头对接，第一连接件的锥形铰插入第二连接件的卡爪式接头内，所述锥形铰与多个卡爪配合完成第一连接件和第二连接件自锁，公头和母头锁紧，实现两个浮动平台的连接；

步骤S4，当两个浮动平台需要分离时，采用推杆顶推卡爪式接头尾部，多个卡爪绕销轴转动并释放锥形铰，第一连接件和第二连接件分离，公头和母头解锁，在外力作用下两个浮动平台分离。

与现有技术相比，本发明提供的海上浮动平台连接装置及连接方法，有益效果在于：

本发明提供的海上浮动平台连接装置及连接方法，采用公头与母头对接的方式，通过设计锥形铰与卡爪式接头配合，实现公头与母头锁紧/解锁。本发明提供的海上浮动平台连接装置通过设置柔性垫，能够实现对接浮体间的多向变形需求，满足复杂平台多向连接的技术要求。本发明提供的海上浮动平台连接装置，可实现两浮动平台的快速对接和分离，且两者连接性能良好，可缓解连接器以及平台连接部分的巨大应力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的海上浮动平台连接装置的结构示意图；

图2是图1所示的海上浮动平台连接装置中公头与对应连接面板连接的结构示意图；

图3是图2中公头的分解结构示意图；

图4是图1所示的海上浮动平台连接装置中母头与对应连接面板连接的结构示意图；

图5是图4中母头的分解结构示意图；

图6是图1所示的海上浮动平台连接装置中第一连接件的结构示意图；

图7是图1所示的海上浮动平台连接装置中第二连接件的结构示意图；

图8是图7所示的第二连接件的部分结构示意图；

图9是本发明的海上浮动平台连接装置公头与母头对接时的结构示意图；

图10是图9中第一连接件的锥形铰与第二连接件自锁的结构示意图；

图11是采用本发明的海上浮动平台连接装置连接的多个浮动平台的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，并使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

请参阅图1，是本发明提供的海上浮动平台连接装置的结构示意图。本发明的海上浮动平台连接装置100包括公头1、母头2、第一连接件3、第二连接件4，其中公头1和母头2分别与浮动平台连接面板连接，本实施例中将公头连接的连接面板定义为第一连接面板5，母头连接的连接面板定义为第二连接面板6，第一连接件3与公头1对应，第二连接件4与母头2对应，当公头与母头对接时，第一连接件3与第二连接件4配合实现自锁，公头与母头锁紧。

以下对本发明的海上浮动平台连接装置结构进行详细阐述。

请结合参阅图2至图3，其中图2是图1所示的海上浮动平台连接装置中公头与对应连接面板连接的结构示意图；图3是图2中公头的分解结构示意图。本实施例中，公头1包括与第一连接面板5连接且具有凸台110的第一龙骨架11、覆盖于第一龙骨架11外部的第一柔性件12，第一龙骨架11与第一柔性件12粘接固定。凸台110作为公头的插接件，其内具有空腔(未图示)，用于收容并安装第一连接件3。第一柔性件12为高分子材料垫，用于减小两个浮动平台连接后的缓冲力，同时可减少平台对接过程中的碰撞。

本实施例中，第一龙骨架11与第一柔性件12通过硫化粘合剂粘接固定。为了提高公头与母头的连接牢固性，在第一龙骨架11上设置至少两个凸台，而第一柔性件12的形状与第一龙骨架对应，每个凸台可对应设置多个第一连接件。

请结合参阅图4和图5，其中图4是图1所示的海上浮动平台连接装置中母头与对应连接面板连接的结构示意图；图5是图4中母头的分解结构示意图。与公头结构相适应，本发明中，母头2包括与第二连接面板6连接且具有凹槽210的第二龙骨架21、覆盖于第二龙骨架21外部的第二柔性件22，第二龙骨架21与第二柔性件22固定连接；公头1与母头2连接时，凸台110嵌设于凹槽210内，第一柔性件12与第二柔性件22抵接。第二连接件4位于第二连接面板6的另一侧，且凹槽210底部及第二连接面板6设有连接孔23，用于第一连接件的锥形铰穿过。第二柔性件22为高分子材料垫，用于增加两个浮动平台连接后的缓冲力，减少碰撞。

本实施例中，第二龙骨架21与第二柔性件22通过硫化粘合剂粘接固定。凹槽210的数量与凸台相对应，且第二连接件4的数量与第一连接件3的数量相对应。

请参阅图6，是图6是图1所示的海上浮动平台连接装置中第一连接件的结构示意图。本发明中，第一连接件3包括导向盘31、一端与导向盘31连接另一端与第一龙骨架21靠近第一连接面板5的一侧连接的钢索32、与导向盘31连接的导杆33、设于导杆33端部的锥形铰34、以及套设于导杆33且依次叠设于导向盘的缓冲垫35和防撞垫36。其中，导向盘31、钢索32、缓冲垫35和防撞垫36位于凸台110的空腔内，锥形铰34突出于第一龙骨架21和第一柔性件22的凸台面。在公头与母头对接时，锥形铰穿过母头凹槽底部及第二连接面板的连接孔23。缓冲垫35和防撞垫36具有缓冲作用，在浮动平台发生摆动而带动钢索摆动时，可防止导向盘与第一龙骨架发生碰撞，并能减小钢索的摆动幅度，使两个浮动平台连接更平稳。优选地，每个第一连接件3的钢索32为多根，分散连接于导向盘一侧，可减少单根钢索的负载，结构更稳定。

请结合参阅图7和图8，其中图7是图1所示的海上浮动平台连接装置中第二连接件的结构示意图；图8是图7所示的第二连接件的部分结构示意图。第二连接件4包括箱体41、设于箱体41内的多个销轴42、与销轴42一一对应的多个卡爪43、与多个卡爪连接的收紧弹簧44，多个卡爪组合形成卡爪式接头40，箱体41与第二连接面板6另一侧连接。

本实施例中，销轴42、卡爪43的数量为四个，销轴两两交错，四个卡爪中两两相对设置，且卡爪与销轴一一对应，且可沿销轴转动。相对两个卡爪之间连接有收紧弹簧44。另外，销轴、卡爪的数量还可以为六个、八个或十个等。

具体的，卡爪43包括直臂431、由直臂431一端弯折延伸形成的咬合臂432、由直臂431另一端弯折延伸形成的转动臂433，直臂431与转动臂433的衔接处设有用于穿插销轴的通孔434，多个卡爪43的转动臂末端抵接，多个卡爪的咬合臂432配合用于咬合锥形铰。当推杆作用于多个转动臂的抵接处，带动卡爪相对于销轴转动，卡爪的咬合臂432张开。

与第二连接件的结构相对应，箱体41靠近卡爪式接头40的尾端设有插接孔411，用于推杆插入，使第一连接件与第二连接件分离。需要说明的是，卡爪式接头的尾端是指卡爪转动臂的一端。

本发明的海上浮动平台连接装置，工作原理如下：

当两个浮动平台连接时，公头1与母头2对接，锥形铰穿过母头底部的凹槽底部及第二连接面板的连接孔，并与卡爪式接头接触；在外力挤压作用下，卡爪相对销轴转动，锥形铰插入卡爪式接头，锥形铰与多个卡爪配合完成第一连接件和第二连接件自锁，公头和母头锁紧；请结合参阅图9和图10，其中图9是本发明的海上浮动平台连接装置公头与母头对接时的结构示意图；图10是图9中第一连接件的锥形铰与第二连接件自锁的结构示意图。

当两个浮动平台需要分离时，采用推杆顶推卡爪式接头尾部，多个卡爪绕销轴转动并释放锥形铰，第一连接件和第二连接件分离，公头和母头解锁，在外力作用下将两个浮动平台分离。

基于上述海上浮动平台连接装置的结构，本发明提供一种浮动平台对接方法，包括如下步骤：

步骤S1，将第一连接件组装至公头，将第二连接件组装至第二连接面板一侧；

步骤S2，将公头固定于第一连接面板上，将母头固定于第二连接面板的另一侧，此时，第一连接面板和第二连接面板分别固定在对应浮动平台上；

步骤S3，公头与母头对接，第一连接件的锥形铰插入第二连接件的卡爪式接头内，锥形铰与多个卡爪配合完成第一连接件和第二连接件自锁，公头和母头锁紧，实现两个浮动平台的连接；

步骤S4，当两个浮动平台需要分离时，采用推杆顶推卡爪式接头尾部，多个卡爪绕销轴转动并释放锥形铰，第一连接件和第二连接件分离，公头和母头解锁，在外力作用下两个浮动平台分离。

请结合参阅图11，是采用本发明的海上浮动平台连接装置连接的多个浮动平台的示意图。相邻两浮动平台的连接面板上分别设置公头、母头以及与公头和母头对应的第一连接件和第二连接件，以组装形成海上浮动平台连接装置100，实现多个浮动平台200的连接。

除了上述实施方式外，本发明的海上浮动平台连接装置，可以将第一连接件设于母头，对应地第二连接件设于公头。具体的，第一连接件的锥形铰可固定于母头的凹槽内，第二连接件的卡爪式接头设于公头的凸台对应的空腔内，且在凸台的凸面上设有用于锥形铰穿过的连接孔，而在公头与凸台相对的一侧设有用于推杆顶推的插接孔，该方案中第二连接件的箱体结构即为公头的凸台。

本发明的海上浮动平台连接装置，连接器结构连接面较大(也被定义为面接触连接器)，受力面更宽，而传统的海上浮动平台连接器连接局部很窄(也被定义为点接触连接器)，因此在同等载荷作用的情况下，本发明的连接器在降低连接结构应力、局部组件负载方面具有硬性优势；并且，传统的海上浮动平台连接器抗拉和抗压靠的是单一型结构，显然对于结构材料的要求很高，且易产生疲劳、强度破坏。而本发明的连接器，采用大面积的柔性材料(例如高分子材料)来承压，毫无疑问，高分子材料这类柔性材料抗拉能力很弱，在一般的拉力作用下便能使其开裂，但是它的抗压能力十分优异，尤其内置带凸台和凹槽的龙骨架之后，其抗压、弯、剪的性能更是稳步提升，同时固接一层柔性缓冲件在龙骨架外面，使得在大载荷的作用下，结构应力也不会很大；同时，引入仅能抗拉且抗拉能力超强的钢索，并将多根钢索分散安装在连接器里面，使得连接器的抗拉能力十分优异，且钢索强度很大，加之分散布置了多根钢索，使载荷分散下来，单根钢索的负载不会很大，十分安全，同时约束能力也极佳。

另外，在实际运作过程中，相邻平台有相互靠近趋势时，内置龙骨架的柔性缓冲件就会发挥它优异的承压性能，来抵抗平台的相互靠近，此时钢索处于放松状态；当相邻平台有相对分离趋势时，钢索就会提供巨大的抗拉刚度，来抵抗平台的相互分离，此时内置龙骨架的柔性缓冲件就会处于放松状态。因此连接器的各个连接件就不会一直处于紧张的抗拉抗压工作中，柔性件和钢索分工明确，工作时有条不紊，其抗疲劳、耐久性会大大提升。

与现有技术相比，本发明提供的海上浮动平台连接装置及连接方法，有益效果在于：

本发明提供的海上浮动平台连接装置及连接方法，采用公头与母头对接的方式，通过设计锥形铰与卡爪式接头配合，实现公头与母头锁紧/解锁。本发明提供的海上浮动平台连接装置，可实现两浮动平台的快速对接和分离，且两者连接性能良好，可缓解连接器巨大应力。

以上结合附图对本发明的实施方式作出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对本领域的技术人员而言，在不脱离本发明的原理和精神的情况下对这些实施例进行的多种变化、修改、替换和变型均仍落入在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种海上浮动平台连接装置，其特征在于，包括分别设于两个浮动平台连接面板的公头和母头、设于所述公头的第一连接件或第二连接件，对应设于所述母头的第二连接件或第一连接件，所述公头和母头的表面具有柔性件，所述第一连接件和第二连接件配合实现所述公头和母头的锁紧/解锁；

所述第一连接件包括锥形铰；所述第二连接件包括箱体、设于所述箱体内的多个销轴、与所述销轴一一对应且可绕销轴转动的多个卡爪、与多个卡爪连接的收紧弹簧，多个卡爪组合形成卡爪式接头；且多个卡爪呈对称分布，相对两个卡爪之间连接所述收紧弹簧；

当两个浮动平台连接时，所述公头与母头对接，公头和母头对应的柔性件抵接，所述锥形铰插入卡爪式接头，所述锥形铰与多个卡爪配合完成第一连接件和第二连接件自锁，公头和母头锁紧；

当两个浮动平台需要分离时，采用推杆顶推卡爪式接头尾部，多个卡爪绕销轴转动并释放锥形铰，第一连接件和第二连接件分离，公头和母头解锁。

2.根据权利要求1所述的海上浮动平台连接装置，其特征在于，所述公头包括与对应的连接面板连接且具有凸台的第一龙骨架、覆盖于所述第一龙骨架外部的第一柔性件，所述第一龙骨架与所述第一柔性件粘接固定，所述锥形铰突出于所述第一龙骨架和第一柔性件的凸台。

3.根据权利要求2所述的海上浮动平台连接装置，其特征在于，所述母头包括与对应的连接面板连接且具有凹槽的第二龙骨架、覆盖于所述第二龙骨架外部的第二柔性件，所述第二龙骨架与所述第二柔性件粘接固定；所述公头与母头连接时，所述凸台嵌设于所述凹槽内，所述第一柔性件与第二柔性件抵接；

所述第二连接件位于连接第二龙骨架的连接面板另一侧，且所述凹槽底部及母头的连接面板设有与锥形铰对应的连接孔。

4.根据权利要求3所述的海上浮动平台连接装置，其特征在于，所述凸台内设有用于收容第一连接件的空腔，所述第一连接件还包括导向盘、一端与所述导向盘连接另一端与所述第一龙骨架靠近连接面板的一侧连接的钢索、与所述导向盘另一端连接的导杆，所述锥形铰设于所述导杆端部，且所述锥形铰穿过所述第一龙骨架和第一柔性件的凸台面。

5.根据权利要求4所述的海上浮动平台连接装置，其特征在于，所述第一连接件还包括套设于所述导杆且依次叠设于导向盘的缓冲垫和防撞垫，所述缓冲垫和防撞垫设于所述空腔内。

6.根据权利要求1所述的海上浮动平台连接装置，其特征在于，所述卡爪为四个。

7.根据权利要求1所述的海上浮动平台连接装置，其特征在于，所述卡爪包括直臂、由所述直臂一端弯折延伸形成的咬合臂、由所述直臂另一端弯折延伸形成的转动臂，所述直臂与所述转动臂的衔接处设有用于穿插销轴的通孔，多个卡爪的转动臂末端抵接，多个卡爪的咬合臂配合用于咬合锥形铰；

所述推杆作用于多个转动臂的抵接处，带动卡爪相对于销轴转动。

8.根据权利要求3所述的海上浮动平台连接装置，其特征在于，所述第一柔性件和第二柔性件为高分子材料垫，且所述第一柔性件与所述第一龙骨架粘接固定，所述第二柔性件与所述第二龙骨架粘结固定。

9.一种利用权利要求1所述的海上浮动平台连接装置对接浮动平台的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1，将第一连接件组装至公头，将第二连接件组装至母头对应的连接面板一侧；

步骤S2，将公头固定于对应浮动平台的连接面板上，将母头固定于靠近相邻浮动平台一侧的连接面板上；

步骤S3，公头与母头对接，第一连接件的锥形铰插入第二连接件的卡爪式接头内，所述锥形铰与多个卡爪配合完成第一连接件和第二连接件自锁，公头和母头锁紧，实现两个浮动平台的连接；

步骤S4，当两个浮动平台需要分离时，采用推杆顶推卡爪式接头尾部，多个卡爪绕销轴转动并释放锥形铰，第一连接件和第二连接件分离，公头和母头解锁，在外力作用下两个浮动平台分离。

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