應用于超大型海洋浮式結構物模塊間的連接器及連接方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種應用于超大型海洋浮式結構物模塊間的連接器，包括正極體和負極體，所述正極體包括正極載體、第一回轉體、電永磁吸盤和正極橫向阻隔板，正極載體內部設有柱形槽，柱形槽內設有第一回轉體，第一回轉體與正極橫向阻隔板連接，第一回轉體一側設有圓柱形通孔，圓柱形通孔末端設有封板，電永磁吸盤位于圓柱形通孔內，所述負極體包括負極載體、第二回轉體和負極橫向阻隔板，負極載體內部設有柱形槽，所述第二回轉體位于負極載體柱形槽內，第二回轉體與負極橫向阻隔板連接，第二回轉體一側設有向外延伸的圓柱形凹槽。本發(fā)明的連接方法包括定位、插入和鎖定三個過程。本裝置結構簡單，可重復拆卸；本發(fā)明的連接方法操作簡單、可靠性高。
【專利說明】應用于超大型海洋浮式結構物模塊間的連接器及連接方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種海洋浮式結構物，具體涉及一種應用于超大型海洋浮式結構物模塊間的連接器及連接方法。
【背景技術】
[0002]近年來，國際海洋工程界掀起了研究超大型海洋浮式結構物的熱潮。所謂超大型浮式結構物，是指那些尺度以公里計的浮式結構物。超大型浮式結構物可用于海上補給、科考、能源基地以及海上城市等。超大型浮式結構物由于尺寸巨大，用途各異，而且從維護和使用角度出發(fā)，必然是模塊化的。而模塊的拼裝又需要在海上進行，因此，怎樣快速安全的完成海上拼裝過程就成了超大型浮式結構物研究的一個重點。在模塊拼裝這一問題的研究上，各國也進行了長期的研究探索，日本的焊接拼裝已成熟。然而焊接雖然有強度、可靠性和已積累的豐富經(jīng)驗等優(yōu)勢，但海上環(huán)境復雜，現(xiàn)場多變的工作條件和模塊的不定運動都給焊接帶來了很大的困難，焊接約束缺少靈活性，長時間的工作，模塊間的相對運動都可能導致過大的內部約束力、變形和制造精度的下降，在結構物維修或遭遇極端惡劣海況情況下，連接器的斷開也無法快速實現(xiàn)。
【發(fā)明內容】
[0003]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術中存在的不足，本發(fā)明提出一種應用于超大型海洋浮式結構物模塊間的連接器及連接方法，利用電永磁吸盤控制連接器的連接與斷開，克服了傳統(tǒng)焊接連接的諸多缺點，結構簡單，操作方便。
[0004]技術方案:為解決上述技術問題，一種應用于超大型海洋浮式結構物模塊間的連接器，包括正極體和負極體，所述正極體包括正極載體、第一回轉體、電永磁吸盤和正極橫向阻隔板，所述正極載體內部設有柱形槽，第一回轉體位于柱形槽內，柱形槽槽口處設有與第一回轉體形狀相適配的第一凹槽，第一回轉體通過與正極橫向阻隔板連接限制第一回轉體的移動，第一回轉體一側設有向外延伸的圓柱形通孔，圓柱形通孔末端設有封板，電永磁吸盤位于圓柱形通孔內緊貼封板，所述負極體包括負極載體、第二回轉體和負極橫向阻隔板，所述負極載體內部設有柱形槽，所述第二回轉體位于負極載體柱形槽內，柱形槽槽口處設有與第二回轉體形狀相適配的第二凹槽，第二回轉體通過與負極橫向阻隔板連接限制第二回轉體的移動，第二回轉體一側設有向外延伸的圓柱形凹槽，正極體和負極體連接時，圓柱形通孔位于圓柱形凹槽內徑內。
[0005]作為優(yōu)選，所述第一回轉體為空心球體狀，第二回轉體為實心球狀體，正極橫向阻隔板和負極橫向阻隔板都設有球形凹槽，第一回轉體在正極載體內一定范圍內可以自由旋轉，第二回轉體在負極載體內一定范圍內可以自由旋轉。
[0006]作為優(yōu)選，所述第一回轉體向外延伸的圓柱形通孔角隅處和第二回轉體向外延伸的圓柱形凹槽角隅處都設有彈性橡膠圈。彈性橡膠圈包括正極彈性橡膠圈和負極彈性橡膠圈。[0007]作為優(yōu)選，所述彈性橡膠圈為圓環(huán)狀，彈性橡膠圈開有三角形坡口，彈性橡膠圈在坡口位置與相應載體固定粘連。
[0008]作為優(yōu)選，所述圓柱形凹槽底部設有壓力傳感器。
[0009]一種基于上述應用于超大型海洋浮式結構物模塊間的連接器的連接方法，包括以下步驟:
[0010](I)將第一回轉體裝入正極體柱形槽內，安裝正極橫向阻隔板，電永磁吸盤裝入圓柱形通孔內，蓋上封板，將第二回轉體裝入負極載體柱形槽內，在第二回轉體的圓柱形凹槽底部安裝壓力傳感器，裝入負極橫向阻隔板，將安裝好的正負極體分別對應安裝在被連接的兩個超大型海洋浮式結構物模塊上體的對接端內，調整各種輔助定位裝置完成垂向和橫向的初步定位；
[0011](2)初步定位完成后，啟動推進裝置開始模塊對接，各對第一回轉體的凸起圓柱形通孔慢慢對接到相應第二回轉體的圓柱形凹槽內，當?shù)谝换剞D體的封板觸碰到負極體的壓力傳感器時，壓力傳感器感應到壓力，推進器立即停止運作；
[0012](3)垂向和橫向精確定位后，開啟各個電永磁吸盤的總控制開關，各對正負極體中的第一、第二回轉體則緊密連接在一起，從而使得兩片浮式結構物模塊連接起來；
[0013](4)在超大型浮式結構物需要檢修或者遭遇到極其惡劣的海況情況下，只需關閉電永磁吸盤的總開關，就可以快速方便地斷開結構物模塊的連接。
[0014]電控永磁吸盤是用電脈沖“開和關”磁力的一種新型磁力吸盤，在用磁力吸持后，吸盤就會無限期地保持磁性吸力，無需持續(xù)供電。電永磁吸盤吸力強大，“開和關”所需時間少于I秒鐘，電脈沖消耗能量極少，吸盤不會產(chǎn)生熱變形，是作為連接裝置的理想設備。
[0015]有益效果:本發(fā)明的應用于超大型海洋浮式結構物模塊間的連接器，利用電永磁吸盤控制連接器的連接與斷開，克服了傳統(tǒng)焊接連接的諸多缺點，如焊接工作量大，工時長，易產(chǎn)生內部應力，裂紋影響易擴散等；電永磁吸盤連接器通過多組設置能夠提供足夠的連接力，開關方便、用時短、能耗低，便于模塊間的連接、拆卸和再次連接；連接器允許兩模塊間產(chǎn)生相對的縱搖、橫搖、垂蕩等，大大減小了連接器的設計載荷；本發(fā)明結構簡單，便于維修，節(jié)約了建造施工的成本；本發(fā)明的連接方法，只需要通過電永磁吸盤連接和斷開達到連接器的連接和斷開，操作方便、可靠性高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為兩超大型海洋浮式結構物連接的示意圖；
[0017]圖2為本發(fā)明沿兩超大型海洋浮式結構物寬度方向的布置圖；
[0018]圖3為兩超大型海洋浮式結構物處于未連接狀態(tài)時本發(fā)明的結構示意圖；
[0019]圖4為兩超大型海洋浮式結構物處于連接狀態(tài)時本發(fā)明的結構示意圖；
[0020]圖5為兩超大型海洋浮式結構物發(fā)生相對縱搖時本發(fā)明的結構示意圖；
[0021]圖6為圖3的I部分放大圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖對本發(fā)明作更進一步的說明。
[0023]如圖1所示的超大型海洋浮式結構物實施例由五個相同模塊采用本發(fā)明首尾相連組成，每個模塊由上體1，沿中線對稱布置的多根立柱2和沿中線對稱布置的下體3組成，本實施例的上體I尺寸為275m*125m*17.5m，立柱2尺寸為TL 5m* Φ 25m，下體3尺寸為270m*35m*12.5m，五個模塊采用本發(fā)明的連接器4進行連接。圖1僅為相鄰兩模塊的連接圖。
[0024]如圖2至圖6所示,包括正極體41和負極體42,所述正極體41包括正極載體411、第一回轉體412、電永磁吸盤413和正極橫向阻隔板415,所述正極載體411內部設有柱形槽411-2,第一回轉體412位于柱形槽411-2內，柱形槽槽口 411-1處設有與第一回轉體412形狀相適配的第一凹槽，第一回轉體412通過與正極橫向阻隔板415連接限制第一回轉體412的移動，第一回轉體412 —側設有向外延伸的圓柱形通孔412-2，圓柱形通孔412-2末端設有封板412-3,電永磁吸盤413位于圓柱形通孔412-2內緊貼封板412-3,所述負極體42包括負極載體421、第二回轉體422和負極橫向阻隔板425，所述負極載體421內部設有柱形槽421-2，所述第二回轉體422位于負極載體421的柱形槽421-2內，柱形槽槽口
411-1處設有與第二回轉體422形狀相適配的第二凹槽，第二回轉體422通過與負極橫向阻隔板425連接限制第二回轉體422的移動，第二回轉體422 —側設有向外延伸的圓柱形凹槽422-2，正極體41和負極體42連接時，圓柱形通孔412-2位于圓柱形凹槽422-2內徑內。
[0025]在本發(fā)明中，所述第一回轉體412為空心球體狀，第二回轉體422為實心球狀體，正極橫向阻隔板415和負極橫向阻隔板425都設有球形凹槽，第一回轉體412在正極載體411內一定范圍內可以自由旋轉，第二回轉體422在負極載體421內一定范圍內可以自由旋轉；所述第一回轉體412向外延伸的圓柱形通孔412-2角隅處和第二回轉體422向外延伸的圓柱形凹槽422-2角隅處都設有彈性橡膠圈，所述彈性橡膠圈為圓環(huán)狀，彈性橡膠圈開有三角形坡口，彈性橡膠圈在坡口位置與相應載體固定粘連，所述圓柱形凹槽422-2底部設有壓力傳感器423。
[0026]在本發(fā)明中，本發(fā)明包括多組成對設置的正極體41和負極體42，正極體41和負極體42分別嵌裝在被連接的兩個海洋浮式結構物上體I的對接端內。為保證足夠的吸力以及保證被連接的浮體兩端受力均衡，在上體I的橫向端面的兩端設置了多組本發(fā)明的連接器并且正極體41與負極體42采取隔段互換位置布置。
[0027]正極載體411為上體I橫向對接端開柱形槽槽口 411-1，柱形槽槽口 411-1與柱形槽411-2之間以半球形槽411-3過渡，圓柱形通孔412-2通過正極載體柱形槽槽口 411-1延伸到結構物之外；負極載體42與正極載體41設計原理相同，負極載體柱形槽槽口 421-1與負極載體柱形槽421-2通過負極載體半球形槽421-3過渡，圓柱形凹槽422-2通過負極載體柱形槽槽口 421-1延伸到結構物之外，壓力傳感器423設置在圓柱形凹槽422-2的底部中心處。
[0028]如圖3和圖6所示，正極彈性橡膠圈414和負極彈性橡膠圈424分別設置在第一回轉體412、第二回轉體422凸起部位外部起始端的角隅位置，并分別與正極載體柱形槽槽口 411-1和負極載體柱形槽槽口 421-1的角隅相嵌搭接，彈性橡膠圈起到緩沖保護作用。在搭接處，正極彈性橡膠圈414和負極彈性橡膠圈424分別開有三角形坡口 414-1、424-1，正負極彈性橡膠圈在坡口位置與相應載體固定粘連。
[0029]正極橫向阻隔板415和負極橫向阻隔板425上分別開有球狀凹槽415_1、425_1，并分別固定設置在第一回轉體412和第二回轉體422的后部。第一回轉體412與正極載體411的半球形槽411-3、正極橫向阻隔板的球狀凹槽415-1基本貼合，第二回轉體422與負極載體421的半球形槽421-3、負極橫向阻隔板的球狀凹槽425-1基本貼合，保證回轉體與凹槽表面為面面接觸，減少應力集中的產(chǎn)生。
[0030]正極載體411的柱形槽槽口 411-1直徑大于第一回轉體412凸起的圓柱形通孔
412-2的外直徑，同樣的，負極載體421的柱形槽槽口 421-1直徑大于第二回轉體422凸起的圓柱形凹槽422-2的外直徑，保證第一、第二回轉體在一定范圍內可以自由旋轉。第一回轉體412凸起的圓柱形通孔412-2的外直徑略小于第二回轉體422凸起的圓柱形凹槽422-2的內直徑，為對接留有一定的富余量。
[0031]在本發(fā)明中，一種應用于超大型海洋浮式結構物模塊間的連接器的連接方法，包括以下步驟:
[0032](I)將第一回轉體412裝入正極體柱形槽411-2內，安裝正極橫向阻隔板415，電永磁吸盤413裝入圓柱形通孔412-2內，蓋上封板412-3，將第二回轉體422裝入負極載體柱形槽421-2內，在第二回轉體422的圓柱形凹槽422-2底部安裝壓力傳感器423，裝入負極橫向阻隔板425，將安裝好的正負極體分別對應安裝在被連接的兩個超大型海洋浮式結構物模塊上體的對接端內，調整各種輔助定位裝置完成垂向和橫向的初步定位；
[0033](2)初步定位完成后，啟動推進裝置開始模塊對接，各對第一回轉體412的凸起圓柱形通孔412-2慢慢對接到相應第二回轉體422的圓柱形凹槽422-2內，當?shù)谝换剞D體412的封板412-3觸碰到負極體42的壓力傳感器423時，壓力傳感器423感應到壓力，推進器立即停止運作；
[0034](3)垂向和橫向精確定位后，開啟各個電永磁吸盤413的總控制開關，各對正負極體中的第一回轉體412、第二回轉體422則緊密連接在一起，從而使得兩片浮式結構物模塊連接起來；
[0035](4)在超大型浮式結構物需要檢修或者遭遇到極其惡劣的海況情況下，只需關閉電永磁吸盤413的總開關，就可以快速方便地斷開結構物模塊的連接。
[0036]在本發(fā)明中，由于第一回轉體412和第二回轉體422在正極體41和負極體42內為球形狀，所以連接器允許兩模塊間產(chǎn)生相對的縱搖、橫搖、垂蕩等，如圖5所示的相對的縱搖為例，當兩片浮式結構物模塊發(fā)生相對縱搖運動時，兩緊密連接的回轉體將繞某一回轉中心旋轉，大大減小了連接器的設計載荷，一個模塊發(fā)生相對縱搖對另一個模塊產(chǎn)生的影響不大。
[0037]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出:對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種應用于超大型海洋浮式結構物模塊間的連接器，其特征在于:包括正極體(41)和負極體(42)，所述正極體(41)包括正極載體(411)、第一回轉體(412)、電永磁吸盤(413)和正極橫向阻隔板(415)，所述正極載體(411)內部設有柱形槽(411-2)，第一回轉體(412)位于柱形槽(411-2)內，柱形槽槽口(411-1)處設有與第一回轉體(412)形狀相適配的第一凹槽，第一回轉體(412)通過與正極橫向阻隔板(415)連接限制第一回轉體(412)的移動，第一回轉體(412) —側設有向外延伸的圓柱形通孔(412-2)，圓柱形通孔(412-2)末端設有封板(412-3)，電永磁吸盤(413)位于圓柱形通孔(412-2)內緊貼封板(412-3)，所述負極體(42)包括負極載體(421)、第二回轉體(422)和負極橫向阻隔板(425)，負極載體(421)內部設有柱形槽(421-2)，所述第二回轉體(422)位于負極載體柱形槽(421-2)內，柱形槽槽口(421-1)處設有與第二回轉體(422)形狀相適配的第二凹槽，第二回轉體(422)通過與負極橫向阻隔板(425)連接限制第二回轉體(422)的移動，第二回轉體(422)一側設有向外延伸的圓柱形凹槽(422-2)，正極體(41)和負極體(42)連接時，圓柱形通孔(412-2)位于圓柱形凹槽(422-2)內徑內。
2.根據(jù)權利要求1所述的應用于超大型海洋浮式結構物模塊間的連接器，其特征在于:所述第一回轉體(412)為鋼結構的空心球體狀，第二回轉體(422)為鋼結構的實心球狀體，正極橫向阻隔板(415)和負極橫向阻隔板(425)都設有球形凹槽，第一回轉體(412)在正極載體(411)內一定范圍內可以自由旋轉，第二回轉體(422)在負極載體(421)內一定范圍內可以自由旋轉。
3.根據(jù)權利要求2所述的應用于超大型海洋浮式結構物模塊間的連接器，其特征在于:所述第一回轉體(412)向外延伸的圓柱形通孔(412-2)角隅處和第二回轉體(422)向外延伸的圓柱形凹槽(422-2)角隅處都設有彈性橡膠圈。
4.根據(jù)權利要求3所述的應用于超大型海洋浮式結構物模塊間的連接器，其特征在于:所述彈性橡膠圈為圓環(huán)狀，彈性橡膠圈開有三角形坡口，彈性橡膠圈在坡口位置與相應載體固定粘連。
5.根據(jù)權利要求2所述的應用于超大型海洋浮式結構物模塊間的連接器，其特征在于:所述圓柱形凹槽(422-2)底部設有壓力傳感器(423)。
6.一種基于權I至權5的任一項所述的應用于超大型海洋浮式結構物模塊間的連接器的連接方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將第一回轉體(412)裝入正極體柱形槽(411-2)內，安裝正極橫向阻隔板(415)，電永磁吸盤(413)裝入圓柱形通孔(412-2)內，蓋上封板(412-3)，將第二回轉體(422)裝入負極載體柱形槽(421-2)內，在第二回轉體(422)的圓柱形凹槽(422-2)底部安裝壓力傳感器(423)，裝入負極橫向阻隔板(425)，將安裝好的正負極體分別對應安裝在被連接的兩個超大型海洋浮式結構物模塊上體的對接端內，調整各種輔助定位裝置完成垂向和橫向的初步定位； (2)初步定位完成后，啟動推進裝置開始模塊對接，各對第一回轉體(412)的凸起圓柱形通孔(412-2)慢慢對接到相應第二回轉體(422)的圓柱形凹槽(422-2)內，當?shù)谝换剞D體(412)的封板(412-3)觸碰到負極體(42)的壓力傳感器(423)時，壓力傳感器(423)感應到壓力，推進器立即停止運作； (3)垂向和橫向精確定位后，開啟各個電永磁吸盤(413)的總控制開關，各對正負極體中的第一回轉體(412)、第二回轉體(422)則緊密連接在一起，從而使得兩片浮式結構物模塊連接起來； (4)在超大型浮式結構物需要檢修或者遭遇到極其惡劣的海況情況下，只需關閉電永磁吸盤(413)的總開關，就可以快速方便地斷開結構物模塊的連接。
【文檔編號】B63B35/44GK103963935SQ201410199638
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月12日 優(yōu)先權日:2014年5月12日
【發(fā)明者】谷家揚, 朱培培 申請人:江蘇科技大學