CN104908896A - 一种超大型浮体模块间六自由度连接器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超大型浮体模块间六自由度连接器，包括中央集控室，中央集控室的X轴方向、Y轴方向及Z轴方向分别至少安装有一个阻尼装置，所述阻尼装置包括一端置于中央集控室的限位室中、另一端与基座转动连接的活塞杆，位于基座与中央集控室之间设有阻尼介质，基座与测试工装固连，活塞杆于中央集控室中做线性移动并与基座之间安装有转动阻尼器；限位室中安装有与活塞杆端部固连的限位板。本发明通过超大型浮体模块柔性连接功能仿真模型试验和波浪载荷模型试验，可以进行较详细的结构应力和位移测量以及动态载荷的测试，既可验证海洋超大型浮体连接器结构的安全性和适用性，也为海洋超大型浮体的结构设计和计算方法提供依据。
Description
技术领域
本发明涉及海洋工程技术领域技术，特别涉及应用于海洋超大型浮体模块间的新型柔性连接器。
背景技术
海洋超大型浮体是由多个模块通过连接器前后连接组成的，在复杂的海洋环境中超大型浮体承受巨大的波浪载荷，连接器的弹性变形极大，同时连接器所承受载荷具有静态和动态相结合的特点。精确评估超大型浮体模块柔性连接性能对连接器和超大型浮体的结构安全性具有重要意义，目前采用大量数值进行模拟，而功能仿真模型试验和波浪载荷模型试验还处于空白。
发明内容
本申请人针对现有技术的上述缺点，进行研究和改进，提供一种超大型浮体模块间六自由度连接器，通过超大型浮体模块柔性连接功能仿真模型试验和波浪载荷模型试验，可以进行较详细的结构应力和位移测量以及动态载荷的测试，以便深入研究海洋超大型浮体连接器刚度特性和结构响应，可以模拟海洋超大型浮体连接器六自由度的拉伸、压缩以及扭转刚度特性，并且适用于模拟动态载荷作用下的结构响应，既可验证海洋超大型浮体连接器结构的安全性和适用性，也为海洋超大型浮体的结构设计和计算方法提供依据。
为了解决上述问题，本发明采用如下方案：
一种超大型浮体模块间六自由度连接器，包括中央集控室，中央集控室的X轴方向、Y轴方向及Z轴方向分别至少安装有一个阻尼装置，所述阻尼装置包括一端置于中央集控室的限位室中、另一端与基座转动连接的活塞杆，位于基座与中央集控室之间设有阻尼介质，基座与测试工装固连，活塞杆于中央集控室中做线性移动并与基座之间安装有转动阻尼器；限位室中安装有与活塞杆端部固连的限位板。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述中央集控室的X轴方向、Y轴方向及Z轴方向分别设有一个阻尼装置。
所述中央集控室的X轴方向及Z轴方向分别对称设有阻尼装置，其Y轴方向设有一个阻尼装置。
所述中央集控室的X轴方向、Y轴方向及Z轴方向分别对称设有阻尼装置。
所述中央集控室为方形块体结构，其限位室内的限位板为平板结构。
所述中央集控室为球形结构，其限位室内的限位板为弧形板状结构。
所述限位室的侧部带有圆锥通孔，活塞杆贯穿所述圆锥通孔，活塞杆的外径小于圆锥通孔的小径端的内径。
所述限位室中安装有检测限位板位移的位移传感器。
所述阻尼介质包括固体介质、液体介质或气体介质；所述固体介质为弹簧或橡胶，液体介质为油液，气体介质为空气。
本发明的技术效果在于：
第一，本发明限制三个方向的线位移以及模块间的相对角位移，即通过阻尼来限制模块间的所有六自由度相对运动：纵荡、横荡、垂荡、横摇、纵摇和首摇运动。
第二，本发明具有可调的刚度性能，也可通过缩比适用于各种模型试验。当进行功能仿真试验时，可根据数值模拟选用不同阻尼系数确定阻尼介质，然后应用于波浪模型试验中，验证柔性连接器的有效性。另外，同一个方向上可以布置2个阻尼装置时，可采用不同的阻尼系数，通过限制模块的相对纵向位移达到限制模块间横向弯矩的作用。甚至在模块与模块之间，刚度都可以不同样。
第三，本发明不但有被动限制运动的功能，还具有主动控制的功能。被动的限制运动主要体现在阻尼介质有较强的刚度，配合限位板在限位室内的运动，很大程度上实现了该装置的实用性。被动控制的功能主要适用于考虑速度和加速度的模块之间相对运动位移小于限位室的长度，而主动控制体现了该发明的安全特征，即能通过位移传感器监测到相对运动超越临界值时采用必要的手段来介入控制，充分体现了该装置的应用安全性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的另一结构示意图。
图3为本发明的阻尼装置的结构示意图。
图中：1、阻尼介质；2、限位室；3、限位板；4、活塞杆；5、基座；6、位移传感器；7、中央集控室；71、圆锥通孔；8、转动阻尼器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。
如图1、图2及图3所示，本实施例的超大型浮体模块间六自由度连接器，包括中央集控室7，中央集控室7的X轴方向、Y轴方向及Z轴方向分别至少安装有一个阻尼装置，阻尼装置包括一端置于中央集控室7的限位室2中、另一端与基座5转动连接的活塞杆4，位于基座5与中央集控室7之间设有阻尼介质1，基座5与测试工装固连，活塞杆4于中央集控室7中做线性移动并与基座5之间安装有转动阻尼器8；限位室2中安装有与活塞杆4端部固连的限位板3。活塞杆4与阻尼介质1用于限制三轴的轴向自由度，转动阻尼器8起到限制基座转动的作用，即限制了模块绕三个坐标轴的相对转动，从而整体上对六个自由度进行了限制。
作为优选，中央集控室7的X轴方向、Y轴方向及Z轴方向分别设有一个阻尼装置。
作为优选，中央集控室7的X轴方向及Z轴方向分别对称设有阻尼装置，其Y轴方向设有一个阻尼装置。经过大量数值分析，中央集控室7在横向即Y方向的相对位移较另外两个方向小很多，因此，可以采用上述优选方式。
作为优选，中央集控室7的X轴方向、Y轴方向及Z轴方向分别对称设有阻尼装置，即三个方向分别设置有2个阻尼装置，由于布置在中央集控室7的位置不同，阻尼装置内的阻尼系数可以不同，即可采用不同阻尼系数的阻尼介质1。一般来说，如沿着纵向X方向布置2个阻尼装置，该阻尼装置如布置在超大型浮体的左舷处，则外侧的阻尼系数可以大于内侧。
如图1、图2所示，本发明中，中央集控室7可以为方形块体结构或球形结构，若为方形块体结构时，其限位室2内的限位板3为平板结构，若为球形结构时，其限位室2内的限位板3为弧形板状结构。
如图3所示，限位室2的侧部带有圆锥通孔71，活塞杆4贯穿圆锥通孔71，活塞杆4的外径小于圆锥通孔71的小径端的内径。活塞杆4与限位室2间无摩擦，当模块相向运动时，即阻尼受压，活塞,4和限位板3趋近限位室2的无孔壁端；反之，当模块相背运动时，即阻尼受拉，活塞杆和限位板3趋近限位室的开孔壁端。
如图3所示，限位室2中安装有检测限位板3位移的位移传感器6。位移传感器6在限位室2中开槽固定，实时监测限位板3在限位室2中的位置及动向，如限位板3的位置一旦超过临界值位移传感器6即会发出警报，***会通过调节阻尼介质1的刚度来尽可能的减小限位板3继续运动或迫使限位板3反向运动。
本发明中，阻尼介质1包括固体介质、液体介质或气体介质；固体介质为弹簧或橡胶，液体介质为油液，气体介质为空气。如图3所示，阻尼介质1仅用弹簧示意。
以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部改动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。
Claims (9)
1.一种超大型浮体模块间六自由度连接器，其特征在于：包括中央集控室(7)，中央集控室(7)的X轴方向、Y轴方向及Z轴方向分别至少安装有一个阻尼装置，所述阻尼装置包括一端置于中央集控室(7)的限位室(2)中、另一端与基座(5)转动连接的活塞杆(4)，位于基座(5)与中央集控室(7)之间设有阻尼介质(1)，基座(5)与测试工装固连，活塞杆(4)于中央集控室(7)中做线性移动并与基座(5)之间安装有转动阻尼器(8)；限位室(2)中安装有与活塞杆(4)端部固连的限位板(3)。
2.按照权利要求1所述的超大型浮体模块间六自由度连接器，其特征在于：所述中央集控室(7)的X轴方向、Y轴方向及Z轴方向分别设有一个阻尼装置。
3.按照权利要求1所述的超大型浮体模块间六自由度连接器，其特征在于：所述中央集控室(7)的X轴方向及Z轴方向分别对称设有阻尼装置，其Y轴方向设有一个阻尼装置。
4.按照权利要求1所述的超大型浮体模块间六自由度连接器，其特征在于：所述中央集控室(7)的X轴方向、Y轴方向及Z轴方向分别对称设有阻尼装置。
5.按照权利要求1至4中任一权利要求所述的超大型浮体模块间六自由度连接器，其特征在于：所述中央集控室(7)为方形块体结构，其限位室(2)内的限位板(3)为平板结构。
6.按照权利要求1至4中任一权利要求所述的超大型浮体模块间六自由度连接器，其特征在于：所述中央集控室(7)为球形结构，其限位室(2)内的限位板(3)为弧形板状结构。
7.按照权利要求1所述的超大型浮体模块间六自由度连接器，其特征在于：所述限位室(2)的侧部带有圆锥通孔(71)，活塞杆(4)贯穿所述圆锥通孔(71)，活塞杆(4)的外径小于圆锥通孔(71)的小径端的内径。
8.按照权利要求1所述的超大型浮体模块间六自由度连接器，其特征在于：所述限位室(2)中安装有检测限位板(3)位移的位移传感器(6)。
9.按照权利要求1所述的超大型浮体模块间六自由度连接器，其特征在于：所述阻尼介质(1)包括固体介质、液体介质或气体介质；所述固体介质为弹簧或橡胶，液体介质为油液，气体介质为空气。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170301 |