CN114954817A - 上浮式海上平台模块间的柔性连接结构及海上平台 - Google Patents

Abstract

本发明提供上浮式海上平台模块间的柔性连接结构及海上平台，包括钢板组件，所述钢板组件包括第一弹簧钢板和第二弹簧钢板，所述第一弹簧钢板和第二弹簧钢板之间通过联动机构活动连接，所述钢板组件成对垂直连接于固定座上，所述固定座上开设有通孔，所述钢板组件穿过通孔与连接块上的第一滑块一端固定连接，所述第一滑块的另一端与开设在平台模块内腔的顶面和底面上的第一滑槽滑动连接，所述固定座前端通过多级缓冲机构与滑柱的后端连接。本发明既可以防止第一滑块沿平台模块的顶面和底面滑动到平台模块外，又可以将施于固定座和钢板组件上的力消除掉部分，以减小弹簧钢板的形变，保证平台模块的稳定性。

Description

上浮式海上平台模块间的柔性连接结构及海上平台

技术领域

本发明涉及海洋工程领域，具体为上浮式海上平台模块间的柔性连接结构及海上平台。

背景技术

超大型海上浮式平台模块间的连接器是超大型浮式平台设计过程中的重要技术环节之一，由于平台尺寸巨大，且处于海上复杂的波浪环境下，模块之间的连接件所受载荷十分巨大，这给连接器的结构设计带来了巨大挑战。对于多自由度柔性连接器而言，不同的各向刚度对系统的影响不同，连接器采用纵向小刚度而横向和垂向采用大刚度设计能够在很大程度上改善系统性能。例如申请公布号为CN110294078A的一种超大型海上浮式平台模块间的柔性连接器及对接方法，通过固定座安装于平台模块的内腔顶面，其滑柱前端的铰接头位于平台模块外，其支座、弹簧钢板及其连接的滑块均位于平台模块的内腔中，相邻的浮体之间通过连接器的铰接头及销轴铰接。当铰接头受到横向或垂向剪切力时，胶套受到挤压变形，从而可有效减小结构上的应力水平，保证连接器横向和垂向较大刚度。当滑柱前端的铰接头受到拉伸或者压缩时，滑柱通过支座向前或者后退，使弹簧钢板产生弯曲变形，从而带动弹簧钢板端部的滑块沿平台模块的顶面和底面滑动，即本连接器可通过弹簧钢板实现纵向小刚度，有效减小连接器载荷的同时保证浮体的稳定性。本连接器具有结构件少，结构简单、安装方便的特点。但是还存在如下不足：(1)如果滑柱前端的铰接头受到某个很大的力量时，存在弹簧钢板端部的滑块沿平台模块的顶面和底面滑动到平台模块外的风险；(2)利用滑块沿平台模块的顶面和底面滑动来抵消铰接头受到拉伸或者压缩时施于弹簧钢板的力，由于缺乏其它有效的缓冲装置，当弹簧钢板受到很大的施力时，无法短时间内利用自身的形变来抵消施力，可能使弹簧钢板形变过大，使其永久失去弹力。

发明内容

本发明的目的在于提供既能够避免弹簧钢板端部的滑块沿平台模块的顶面和底面滑动到平台模块外的风险，又能利用缓冲装置先抵消铰接头受到拉伸或者压缩时施于弹簧钢板的部分力，以防弹簧钢板形变过大，使其永久失去弹力的上浮式海上平台模块间的柔性连接结构及海上平台，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

上浮式海上平台模块间的柔性连接结构，包括钢板组件，所述钢板组件包括第一弹簧钢板和第二弹簧钢板，所述第一弹簧钢板和第二弹簧钢板之间通过联动机构活动连接，所述钢板组件成对垂直连接于固定座上，所述固定座上开设有通孔，所述钢板组件穿过通孔与连接块上的第一滑块一端固定连接，所述第一滑块的另一端与开设在平台模块内腔的顶面和底面上的第一滑槽滑动连接，所述固定座前端通过多级缓冲机构与滑柱的后端连接，所述滑柱的前端固定连接有铰接头，所述相邻的平台模块之间通过铰接头连接。

优选的，所述联动机构包括第一连杆、第二连杆以及将第一连杆和第二连杆活动连接的第一销轴，所述第一连杆和第二连杆的两端均具有固定环，所述第一连杆的另一端通过第一固定环与第一固定桩正面上插接的第二销轴活动连接，所述第一固定桩的背面还固定连接有第一弹簧钢板，所述第二连杆的另一端通过第二固定环与第二固定桩正面上插接的第三销轴活动连接，所述第二固定桩的背面还固定连接有第二弹簧钢板。

优选的，在所述第一销轴的外圈套接有限位块，所述限位块用于防止所述第一销轴滑动时脱离第三滑槽，所述第一弹簧钢板外接有第二导向槽，所述第二弹簧钢板外接有第三导向槽。

优选的，所述第二弹簧钢板的末端焊接有销孔，所述连接块还包括圆管，所述圆管端部具有外螺纹，所述固定座和所述缓冲机构之间还连接有挡板，所述多级缓冲机构包括一级缓冲装置，所述一级缓冲装置包括第四滑块，所述第四滑块一端连接滑柱的后端，另一端连接有第三弹簧，在所述第四滑块运动的方向上设置有第一导向槽。

优选的，所述多级缓冲机构还包括二级缓冲装置和三级缓冲装置，所述二级缓冲装置和三级缓冲装置分别安装在滑柱的两侧，均包括第一齿条，和第一齿条啮合的第一齿轮，以及与第一齿轮另一侧啮合的第二齿条。

优选的，所述第二齿条的上端连接有在第二滑槽内滑动的第二滑块，所述第二滑块的另一端与第一弹簧弹性连接，所述第二齿条的下端连接有在第三滑槽内滑动的第三滑块，所述第三滑块的另一端与第二弹簧弹性连接。

优选的，所述滑柱的外壁套有滑套，所述滑柱沿滑套移动时带动第一滑块移动，所述滑套外圈套有橡胶套，所述橡胶套嵌装于安装座上的贯穿孔中，所述安装座的两端设置有防止滑套与橡胶套相对滑动的挡块。

优选的，所述滑柱为实心柱，所述滑套为与滑柱形状相适配的管柱，所述橡胶套套于滑套外时有弹性变形。

优选的，所述滑柱以总数量分半，其中一半的所述铰接头设置成具有第一螺纹槽口的铰接头，剩余一半的所述铰接头设置成与第一螺纹槽口相适配的带有旋转套的第二螺纹槽口的铰接头。

上浮式海上平台，包括平台模块，平台模块之间通过如上述中任意一项所述的上浮式海上平台模块间的柔性连接结构进行连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过安装第一弹簧钢板和第二弹簧钢板以及将第一弹簧钢板和第二弹簧钢板活动连接的联动机构，当滑柱前端的铰接头受到拉伸或者压缩时，滑柱通过固定座向前或者后退带动钢板组件向前或向后，使第一弹簧钢板和第二弹簧钢板受力产生弯曲变形，通过联动机构，利用第一连杆驱动第二连杆在第三滑槽内上升或下降，第一方面使第一连杆和第二连杆之间的夹角变小或变大，以减小施于固定座和钢板组件上的力，使第一弹簧钢板和第二弹簧钢板的形变减小而更快的恢复弹性；第二方面使第一滑块滑动距离减少，以使第一滑块不会滑出第一滑槽外；第三方面可以补偿第一弹簧钢板和第二弹簧钢板因形变而增加的长度或缩短的长度；第四因为位于同一通孔内的两个钢板组件在滑柱通过固定座向前或者后退带动钢板组件向前或向后的过程中，两个钢板组件上的第一滑块在第一滑槽内一个向左移动，一个向右移动，利用第一连杆驱动第二连杆在第三滑槽内上升或下降，由此可以保持位于同一通孔内的钢板组件相对平衡；通过设置第一齿条、第一齿轮以及第二齿条，当滑柱前端的铰接头受到拉伸或者压缩时，利用齿条与齿轮的啮合作用，可以有效的将施于固定座和钢板组件上的力消除掉部分；利用和第二齿条连接的第二滑块，与第二滑块弹性连接的第一弹簧，以及和第二齿条连接的第三滑槽，与第三滑块弹性连接的第二弹簧，可以进一步的将施于固定座和钢板组件上的部分力消除；利用连接在滑柱后端的第四滑块，和连接在第四滑块上的第三弹簧，又可以进一步将施于固定座和钢板组件上的部分力消除，以减小弹簧钢板的形变，保证平台模块的稳定性。

附图说明

图1为本发明的各平台模块间的连接示意图；

图2为本发明的第一螺纹槽口和第二螺纹槽口的结构示意图；

图3为本发明的整体结构示意图；

图4为本发明的固定座和通孔以及钢板组件的位置关系示意图；

图5为本发明图3的B处的结构放大示意图；

图6为本发明的连接块和销孔的连接示意图；

图7为本发明图3的A处的结构放大示意图。

图中：1第一弹簧钢板、2第二弹簧钢板、3联动机构、4固定座、5通孔、6第一滑块、7平台模块、8第一滑槽、9挡板、10多级缓冲机构、11一级缓冲装置、12二级缓冲装置、13三级缓冲装置、14滑柱、15第一齿条、16第一齿轮、17第二齿条、18第二滑槽、19第二滑块、20第一弹簧、21第三滑槽、22第三滑块、23第二弹簧、24第四滑块、25第三弹簧、26第一导向槽、27滑套、28橡胶套、29安装座、30贯穿孔、31挡块、32第一螺纹槽口、33第二螺纹槽口、34钢板组件、35第一连杆、36第二连杆、37第一销轴、38固定环、39第一固定桩、40第二销轴、41第二固定环、42第二固定桩、43第三销轴、44限位块、45第三滑槽、46第二导向槽、47第三导向槽、48连接块、49圆管、50销孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

请参阅图1至图7，本发明提供一种技术方案：

上浮式海上平台模块间的柔性连接结构，如图3所示，包括钢板组件34，所述钢板组件34包括第一弹簧钢板1和第二弹簧钢板2，如图6所示，所述第二弹簧钢板2的末端焊接有销孔50，如图5所示，所述第一弹簧钢板1和第二弹簧钢板2之间通过联动机构3活动连接，所述联动机构3包括第一连杆35、第二连杆36以及将第一连杆35和第二连杆36活动连接的第一销轴37，所述第一连杆35和第二连杆36的两端均具有固定环38，所述第一连杆35的另一端通过第一固定环38与第一固定桩39正面上插接的第二销轴40活动连接，所述第一固定桩39的背面还固定连接有第一弹簧钢板1，所述第二连杆36的另一端通过第二固定环41与第二固定桩42正面上插接的第三销轴43活动连接，所述第二固定桩42的背面还固定连接有第二弹簧钢板2，在所述第一销轴37的外圈套接有限位块44，所述限位块44用于防止所述第一销轴37滑动时脱离第三滑槽45，所述第一弹簧钢板1外接有第二导向槽46，所述第二弹簧钢板2外接有第三导向槽47，所述钢板组件34成对垂直连接于固定座4上，所述固定座4上开设有通孔5，所述钢板组件34穿过通孔5与连接块48固定连接，为了使所述钢板组件34和固定座4不产生相对移动，所述钢板组件34通过通孔5与固定座4焊接在一起，如图6所示，所述连接块48包括第一滑块6和焊接在第一滑块6上的圆管49，所述圆管49端部具有外螺纹，如图3所示，所述第一滑块6的另一端与开设在平台模块7内腔的顶面和底面上的第一滑槽8滑动连接，所述固定座4前端与挡板9固定连接，所述挡板9的前端与多级缓冲机构10弹性连接。

本发明中，当滑柱14前端的铰接头受到拉伸或者压缩时，滑柱14通过固定座4向前或者后退带动钢板组件34向前或向后，为了保证连接于第二弹簧钢板2端部的第一滑块6沿平台模块7的顶面和底面不会滑动到平台模块7外，位于同一通孔5内的钢板组件34上的第一滑块6的运动方向正好相反，现通过联动机构3将第一弹簧钢板1和第二弹簧钢板2活动连接，利用第一连杆35驱动第二连杆36在第三滑槽45内上升或下降，第一方面使第一连杆和第二连杆之间的夹角变小或变大，以减小施于固定座4和钢板组件34上的力，使第一弹簧钢板和第二弹簧钢板2的形变减小而更快的恢复弹性；第二方面使第一滑块6滑动距离减少，以使第一滑块6不会滑出第一滑槽8外；第三方面可以补偿第一弹簧钢板1和第二弹簧钢板2因形变而增加的长度或缩短的长度；第四方面因为位于同一通孔内的两个钢板组件在滑柱通过固定座向前或者后退带动钢板组件向前或向后的过程中，两个钢板组件上的第一滑块在第一滑槽内一个向左移动，一个向右移动，利用第一连杆35驱动第二连杆36在第三滑槽45内上升或下降，可以保持位于同一通孔5内的钢板组件34相对平衡。

如图3所示，所述多级缓冲机构10包括一级缓冲装置11，所述一级缓冲装置11包括第四滑块24，所述第四滑块24一端连接滑柱14的后端，另一端连接有第三弹簧25，在所述第四滑块24运动的方向上设置有第一导向槽26。

本发明中，利用连接在滑柱14后端的第四滑块24，和连接在第四滑块24上的第三弹簧25，可以将滑柱14前端的铰接头受到拉伸或者压缩时，施于固定座4和钢板组件34上的部分力消除掉，以减小弹簧钢板的形变，保证平台模块7的稳定性。

如图3所示，所述多级缓冲机构10还包括二级缓冲装置12和三级缓冲装置13，所述二级缓冲装置12和三级缓冲装置13分别安装在滑柱14的两侧，所述第一啮合装置12和第二啮合装置13均包括第一齿条15，和第一齿条15啮合的第一齿轮16，以及与第一齿轮16另一侧啮合的第二齿条17，所述滑柱14为实心柱，如图7所示，所述第二齿条17的上端连接有在第二滑槽18内滑动的第二滑块19，所述第二滑块19的另一端与第一弹簧20弹性连接，如图3所示，所述第二齿条17的下端连接有在第三滑槽21内滑动的第三滑块22，所述第三滑块22的另一端与第二弹簧23弹性连接。

本发明中，通过设置第一齿条15、第一齿轮16以及第二齿条17，当滑柱14前端的铰接头受到拉伸或者压缩时，利用齿条与齿轮的啮合作用，又可以有效的将施于固定座4和钢板组件34上的力消除掉部分，利用和第二齿条17连接的第二滑块19，与第二滑块19弹性连接的第一弹簧20，以及和第二齿条17连接的第三滑槽21，与第三滑块22弹性连接的第二弹簧23，可以有效的将施于固定座4和钢板组件34上的力消除掉更多，以减小弹簧钢板的形变，保证平台模块7的稳定性。

如图3所示，所述滑柱14的外壁套有滑套27，所述滑套27为与滑柱14形状相适配的管柱，所述滑柱14沿滑套27移动时带动第一滑块6移动，所述滑套27外圈套有橡胶套28，所述橡胶套28嵌装于安装座29上的贯穿孔30中，所述安装座29的两端设置有防止滑套27与橡胶套28相对滑动的挡块31。

本发明中，滑柱14为实心方柱，滑套27为与滑柱14形状匹配的管柱，橡胶套28套于滑套27外时有弹性变形，使橡胶套28的内壁与滑套27的外壁之间紧密贴合，且橡胶套28的内壁及外壁均进行硫化处理。

如图1或图2所示，所述滑柱14的前端固定连接有铰接头，所述相邻的平台模块7之间通过柔性连接器的铰接头连接，所述滑柱14以总数量分半，其中一半的所述铰接头设置成具有第一螺纹槽口32的铰接头，剩余一半的所述铰接头设置成与第一螺纹槽口32相适配的带有旋转套的第二螺纹槽口33的铰接头，将两平台模块7上的柔性连接器的第一螺纹槽口32和第二螺纹槽口33铰接好，即完成两平台模块7的连接。依次类推，直至整个平台成型。

上浮式海上平台，包括船体，和位于船体上的甲板，以及如上述中任意一项所述的上浮式海上平台模块间的柔性连接结构。

该上浮式海上平台模块间的柔性连接结构的连接方法包括以下步骤：

S1.将第一连杆35和第二连杆36通过第一销轴37活动连接，将第一连杆35的另一端通过第一固定环38与第一固定桩39正面上插接的第二销轴40固活动连接，将第一固定桩39的背面与第一弹簧钢板1固定连接，将第二连杆36的另一端通过第二固定环41与第二固定桩42正面上插接的第三销轴43活动连接，将第二固定桩42的背面与第二弹簧钢板2固定连接；

S2.在第一销轴37的外圈套接限位块44，在第一销轴37的外壁上套接有第三滑槽45，在第一弹簧钢板1上外接第二导向槽46，在第二弹簧钢板2上外接第三导向槽47；

S3.将第二弹簧钢板2的销孔50与连接块48的圆管49螺纹连接，在固定座4上开设通孔5；

S4.然后设计制作安装座29，在安装座29上根据柔性连接器的安装方向设置贯穿孔30；

S5.在安装座29的前后两端设置挡块31，在固定座4前端设置挡板9，在挡板9的前端设置多级缓冲机构10；

S6.将一级缓冲装置11的第四滑块24连接滑柱14的后端，第四滑块24的另一端连接第三弹簧25，在第四滑块24运动的方向上设置第一导向槽26；

S7.将多级缓冲机构10的二级缓冲装置12和三级缓冲装置13分别安装在滑柱14的两侧，即将二级缓冲装置12和三级缓冲装置13的第一齿条15安装在滑柱14的侧壁上，通过第一齿轮16啮合连接第二齿条17，在第二齿条17的上端连接第二滑块19，将第二滑块19的另一端连接第一弹簧20；

S8.将第二齿条17的下端连接第三滑块22，第三滑块22的另一端连接第二弹簧23；

S9.根据柔性连接器的安装方位，在平台模块7的顶面和底面对称设置供柔性连接器的第一滑块(6滑动的第一滑槽8；

S10.将柔性连接器的固定座4、挡板9、多级缓冲机构10、滑柱14及钢板组件34组装成整体；

S11.将橡胶套28套于滑套27上后再将它们插入安装座29上的贯穿孔30中；

S12.将组装好的整体件的滑柱14插入滑套27中，且使滑柱14前端的铰接头伸出于滑套27外；

S13.分别将形成的装配件通过安装座29在平台模块7内安装固定，使钢板组件1两端的第一滑块6位于平台模块7的第一滑槽8中；

S14.将第一螺纹槽口32的铰接头和带有旋转套的第二螺纹槽口33的铰接头通过旋转固定连接，直至平台成型。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.上浮式海上平台模块间的柔性连接结构，其特征在于，包括钢板组件(34)，所述钢板组件(34)包括第一弹簧钢板(1)和第二弹簧钢板(2)，所述第一弹簧钢板(1)和第二弹簧钢板(2)之间通过联动机构(3)活动连接，所述钢板组件(34)成对垂直连接于固定座(4)上，所述固定座(4)上开设有通孔(5)，所述钢板组件(34)穿过通孔(5)与连接块(48)上的第一滑块(6)一端固定连接，所述第一滑块(6)的另一端与开设在平台模块(7)内腔的顶面和底面上的第一滑槽(8)滑动连接，所述固定座(4)前端通过多级缓冲机构(10)与滑柱(14)的后端连接，所述滑柱(14)的前端固定连接有铰接头，所述相邻的平台模块(7)之间通过铰接头连接。

2.根据权利要求1所述的上浮式海上平台模块间的柔性连接结构，其特征在于，所述联动机构(3)包括第一连杆(35)、第二连杆(36)以及将第一连杆(35)和第二连杆(36)活动连接的第一销轴(37)，所述第一连杆(35)和第二连杆(36)的两端均具有固定环(38)，所述第一连杆(35)的另一端通过第一固定环(38)与第一固定桩(39)正面上插接的第二销轴(40)活动连接，所述第一固定桩(39)的背面还固定连接有第一弹簧钢板(1)，所述第二连杆(36)的另一端通过第二固定环(41)与第二固定桩(42)正面上插接的第三销轴(43)活动连接，所述第二固定桩(42)的背面还固定连接有第二弹簧钢板(2)。

3.根据权利要求2所述的上浮式海上平台模块间的柔性连接结构，其特征在于，在所述第一销轴(37)的外圈套接有限位块(44)，所述限位块(44)用于防止所述第一销轴(37)滑动时脱离第三滑槽(45)，所述第一弹簧钢板(1)外接有第二导向槽(46)，所述第二弹簧钢板(2)外接有第三导向槽(47)。

4.根据权利要求1所述的上浮式海上平台模块间的柔性连接结构，其特征在于，所述第二弹簧钢板(2)的末端焊接有销孔(50)，所述连接块(48)还包括圆管(49)，所述圆管(49)端部具有外螺纹，所述固定座(4)和所述缓冲机构(10)之间还连接有挡板(9)，所述多级缓冲机构(10)包括一级缓冲装置(11)，所述一级缓冲装置(11)包括第四滑块(24)，所述第四滑块(24)一端连接滑柱(14)的后端，另一端连接有第三弹簧(25)，在所述第四滑块(24)运动的方向上设置有第一导向槽(26)。

5.根据权利要求4所述的上浮式海上平台模块间的柔性连接结构，其特征在于，所述多级缓冲机构(10)还包括二级缓冲装置(12)和三级缓冲装置(13)，所述二级缓冲装置(12)和三级缓冲装置(13)分别安装在滑柱(14)的两侧，均包括第一齿条(15)，和第一齿条(15)啮合的第一齿轮(16)，以及与第一齿轮(16)另一侧啮合的第二齿条(17)。

6.根据权利要求5所述的上浮式海上平台模块间的柔性连接结构，其特征在于，所述第二齿条(17)的上端连接有在第二滑槽(18)内滑动的第二滑块(19)，所述第二滑块(19)的另一端与第一弹簧(20)弹性连接，所述第二齿条(17)的下端连接有在第三滑槽(21)内滑动的第三滑块(22)，所述第三滑块(22)的另一端与第二弹簧(23)弹性连接。

7.根据权利要求4或5所述的上浮式海上平台模块间的柔性连接结构，其特征在于，所述滑柱(14)的外壁套有滑套(27)，所述滑柱(14)沿滑套(27)移动时带动第一滑块(6)移动，所述滑套(27)外圈套有橡胶套(28)，所述橡胶套(28)嵌装于安装座(29)上的贯穿孔(30)中，所述安装座(29)的两端设置有防止滑套(27)与橡胶套(28)相对滑动的挡块(31)。

8.根据权利要求7所述的上浮式海上平台模块间的柔性连接结构，其特征在于，所述滑柱(14)为实心柱，所述滑套(27)为与滑柱(14)形状相适配的管柱，所述橡胶套(28)套于滑套(27)外时有弹性变形。

9.根据权利要求8所述的上浮式海上平台模块间的柔性连接结构，其特征在于，所述滑柱(14)以总数量分半，其中一半的所述铰接头设置成具有第一螺纹槽口(32)的铰接头，剩余一半的所述铰接头设置成与第一螺纹槽口(32)相适配的带有旋转套的第二螺纹槽口(33)的铰接头。

10.上浮式海上平台，其特征在于，包括平台模块(7)，平台模块(7)之间通过如权利要求1～9中任意一项所述的上浮式海上平台模块间的柔性连接结构进行连接。

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