一种自动脱离式浮式防波堤柔性连接装置

技术领域

本发明涉及浮式防波堤的连接装置，特别是涉及一种自动脱离式浮式防波堤柔性连接装置。

背景技术

目前，浮式防波堤因其较高的经济性、环境友好性等诸多优点，得到广泛的关注和应用。浮式防波堤在海上工作时，是通过连接装置连接多个浮式防波堤使用。海上环境瞬息万变，多浮体浮式防波堤系统遭受巨大波浪冲击、台风等极端恶劣工作环境时，剧烈载荷作用到浮式防波堤和连接装置上，会极大降低防波堤连接装置的使用寿命。而现有浮式防波堤连接装置的研究，重点在功能的不同上，比如万向铰连接、锚链连接和柔性橡胶连接等。这些连接方式能对一般海况进行处理，但在恶劣海况下，特别是处理高危险海况的能力较差。

基于上述情况，提出一种可以自动脱离式的连接装置设计方案，该方案的思路是：当防波堤遭受剧烈载荷时，多个防波堤可以自动分开，降低连接装置损坏的风险，延长防波堤连接装置的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是提供一种自动脱离式浮式防波堤柔性连接装置。可以增加浮式防波堤连接装置的使用寿命。

本发明采用以下技术方案实现：

本发明的自动脱离式浮式防波堤柔性连接装置，包括母头结构和子头结构，本发明装置连接两个浮式防波堤，所述子头结构安装固定在浮式防波堤首部，母头结构安装固定在另一个浮式防波堤尾部。所述柔性连接装置可以连接多个浮式防波堤。

所述母头结构包括第一收纳结构、第一防撞装置、第一弹簧装置和第一旋转卡扣。第一防撞装置位于第一收纳结构的右侧，固定安装在第一收纳结构上。

所述第一收纳结构内设置有第一收纳结构空腔和第一旋转卡扣凹槽。所述第一弹簧装置位于第一收纳结构空腔内，第一弹簧装置左侧固定在第一收纳结构上，第一弹簧装置右侧可以在空腔内自由运动。

所述第一弹簧装置为柔性连接装置分离时提供助力，使球头杆结构能快速退出母头结构，达到分离效果。

所述子头结构包括球头杆结构、第二收纳结构、第二防撞装置、第二弹簧装置和第二旋转卡扣结构。

所述第二收纳结构内设置有第二收纳结构空腔和第二旋转卡扣凹槽。所述第二防撞装置被设置在第二收纳结构的左侧，固定安装在第二收纳结构上。

所述第二弹簧装置位于第二收纳结构空腔内，第二弹簧装置右侧固定在第二收纳结构上，第二弹簧装置左侧可以在空腔内自由运动。

所述第二弹簧装置可以提供弹性力，具体为：在子头结构和母头结构连接状态下，球头杆结构在第一旋转卡扣和第二旋转卡扣共同限制的作用下使子头结构和母头结构无法分离，但是会发生球头连接杆偏向子头结构，此时，第二弹簧装置提供弹力，球头杆结构偏向子头结构的位移受到限制，第二弹簧装置起到了限位作用。

所述球头杆结构被放置于第二收纳球头杆结构空腔内，通过第二旋转卡扣和第二弹簧装置限制其在第二收纳结构空腔中。

所述球头杆结构包含两个球头和一个连接杆，球头直径与第一收纳结构空腔、第二收纳结构空腔直径之比为3:4，使得球头能在第一收纳结构、第二收纳结构中移动和旋转。

所述球头杆结构的长度与子头结构的长度比值为4:5。所述球头杆结构可以在第一收纳结构空腔和第二收纳结构空腔区域内活动。

所述第一收纳结构中设有第一收纳结构空腔，所述第一收纳结构空腔的上部和下部分别设有两个第一旋转卡扣凹槽，所述第一旋转卡扣凹槽供第一旋转卡扣插入。

所述第二收纳结构空腔的上部和下部分别设有两个第二旋转卡扣凹槽，所述第二旋转卡扣凹槽供第二旋转卡扣插入。

所述第一旋转卡扣、第二旋转卡扣均为一块呈四分之三圆弧的弓形钢板和一根细长钢制圆杆焊接而成，表面光滑。旋转卡扣的驱动方式为电机驱动，通过布置在浮式防波堤上的传感器传输信号到浮式防波堤上的电机控制器上，驱动电机，通过电机的控制，可以自由旋转角度。

本发明的有益效果是：

（1）本发明通过自动脱离装置，实现海上浮式防波堤结构在遭遇恶劣情况下自主脱离，提供一种浮式防波堤在恶劣环境下的积极应对方案。

（2）对比于传统的不可自动脱离连接装置，本发明装置可自动脱离，解决了浮体防波堤连接装置在实际应用过程中遭受剧烈载荷影响使用寿命问题。

（3）为了适应高温、寒冷、高盐、潮湿的海上环境，本发明的第一收纳结构和第二收纳结构都为特种钢材-310S制作而成，具有抗氧化、耐腐蚀的优点。球头杆结构为碳素钢浇筑一体成型，具有强度高的特点。旋转卡扣为一块呈四分之三圆弧的弓形钢板和一根细长钢制圆杆焊接而成，表面光滑，并对表面进行防锈涂装处理。防撞装置为橡胶材料，橡胶材料具有防水、耐寒、寿命长和承载能力强的特点。弹簧装置的材料为橡胶弹簧垫，对比于传统的板式弹簧，橡胶弹簧垫更适用于海上恶劣的工作环境。

附图说明

图1是本发明的柔性连接装置剖面示意图；

图2是本发明的柔性连接装置母头结构剖面示意图；

图3是本发明的柔性连接装置子头结构剖面示意图；

图4是本发明的柔性连接装置球头杆结构示意图；

图5是本发明的柔性连接装置旋转卡扣示意图；

图6是本发明的柔性连接装置防撞装置示意图；

图7是本发明的柔性连接装置连接状态剖面示意图；

图8是本发明的柔性连接装置断开状态剖面示意图；

图9是本发明的收纳结构空腔、旋转卡扣凹槽剖面示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述。

本发明的自动脱离式浮式防波堤柔性连接装置，对两个浮式防波堤进行连接。图1是本发明柔性连接装置的剖面示意图，为连接装置完整状态的二分之一沿中心线切割剖面图，所述连接装置由母头结构1和子头结构2组成。子头结构安装固定在浮式防波堤的首部，母头结构安装固定在另一个浮式防波堤的尾部。所述柔性连接装置可以连接多个浮式防波堤。

如图2、图3和图9所示，所述母头结构1由第一防撞装置3、第一收纳结构4、第一旋转卡扣5和第一弹簧装置6组成。所述子头结构2由第二弹簧装置7、第二旋转卡扣8、第二收纳结构9、第二防撞装置10和球头杆结构11组成。

所述第一收纳结构4内设置有第一旋转卡扣凹槽301和第一收纳结构空腔302；所述第二收纳结构9内设置有第二旋转卡扣凹槽303和第二收纳结构空腔304。所述第一旋转卡扣凹槽上下对称设置在第一收纳结构空腔的上部和下部，用于第一旋转卡扣插入；所述第二旋转卡扣凹槽上下对称设置在第二收纳结构空腔的上部和下部，用于第二旋转卡扣插入。

所述第一防撞装置3位于第一收纳结构4的右侧，固定安装在第一收纳结构4上。第一弹簧装置6位于第一收纳结构空腔302内，第一弹簧装置6左侧固定在第一收纳结构4上，第一弹簧装置6右侧可以在第一收纳结构空腔302内自由运动。

所述球头杆结构11被放置于第二收纳结构空腔304内，可以来回在第二收纳结构9中运动。通过第二旋转卡扣结构8和第二弹簧装置7限制球头杆结构11在第二收纳结构空腔中的运动范围。第二防撞装置10被放置在第二收纳结构9的左侧，固定安装在第二收纳结构9上。

所述母头结构的功能是连接子头结构中伸展出的球头杆结构11，通过第一旋转卡扣5旋转角度，可以锁住球头杆结构11中的球头部分，实现将两个浮式防波堤连接在一起的功能。

图4是本发明的球头杆结构示意图。所述球头杆结构由两个球头12和一个连接杆13组成一个不可分开的连接轴。本发明中的球头杆结构为碳素钢一体浇筑成型，具有高抗拉性能，在本发明中起到连接子头结构和母头结构的核心作用。

采用球头杆结构连接的优点是通过本发明连接的两个浮式防波堤，能相对平移和转动，降低海洋环境载荷对连接装置和浮式防波堤的损耗。球头的设计要求：球头直径小于第一收纳结构空腔、第二收纳结构空腔的直径，大于第一旋转卡扣、第二旋转卡扣锁定时形成的限制范围。球头直径与第一收纳结构空腔、第二收纳结构空腔直径之比优选为3:4。这样保证球头能在第一收纳结构、第二收纳结构中移动和旋转。所述连接杆的设计，目的在于能使连接的相邻两个浮式防波堤产生相对上下、左右位移。所以连接杆的长度不宜过长，否则会使得相邻浮式防波堤产生较大相对位移；不宜过短，否则会使得相邻浮式防波堤产生较小的相对位移，影响多浮体浮式防波堤的使用，整个球头杆结构的长度与母头结构长度比值为4:5。

图5是本发明的旋转卡扣示意图。所述旋转卡扣包括第一旋转卡扣5和第二旋转卡扣8，在本发明中的功能是限制球头12运动的作用，同时也是本发明实现自动脱离功能的核心部件。所述旋转卡扣为四分之三的圆形钢板15和一根钢制圆杆14焊接而成。

其中第一旋转卡扣5设置于第一旋转卡扣凹槽301内，第二旋转卡扣8设置于第二旋转卡扣凹槽303内，通过电机的控制，可以自由改变旋转角度。所述旋转卡扣表面光滑，能在旋转卡扣凹槽内快速转动。旋转卡扣的驱动方式为电机驱动，通过布置在浮式防波堤上的传感器传输信号到浮式防波堤上的电机控制器上，驱动电机，第一旋转卡扣、第二旋转卡扣转动。

当浮式防波堤受到恶劣载荷时，通过预装载在防波堤上的传感器测到环境载荷信号后，传输到连接第二旋转卡扣的控制电机上，所述控制电机驱动第二旋转卡扣开始旋转，达到预定位置时，球头不再受到第二旋转卡扣的限制作用。借助第一弹簧装置的推动作用，子头结构和母头结构完成自动脱离。此外，可以通过控制电机，控制第二旋转卡扣、第一旋转卡扣的旋转角度，方便更换或者调整球头杆结构11，以便更适应当地浮式防波堤的工作环境。

图6是本发明的防撞装置示意图。所述防撞装置包括第一防撞装置3和第二防撞装置10，分别位于子头结构和母头结构相互对接的地方。防撞装置的材料为弹性橡胶材质，具有抗压、抗拉、耐腐蚀的优点。使防波堤接触时存在柔性连接部分，所以本装置可作为是柔性连接装置。

所述第一防撞装置位于第一收纳结构的右侧，采用固连方式，第二防撞装置位于第二收纳结构的左侧，采用固连方式。防撞装置在本发明中的功能有两方面：(1)在子头结构和母头结构结合时，所述防撞装置起到了缓冲作用；(2)在子头结构和母头结构脱离时，防撞装置起到了护舷的作用，防止相邻防波堤之间的直接碰撞作用。所述柔性连接装置中加入了弹性材质的防撞装置，本连接装置存在柔性连接部分，所以本装置可以认为是柔性的连接装置。

所述第一弹簧装置和第二弹簧装置分别设置在第一收纳结构空腔和第二收纳结构空腔内的靠外一端，材料为橡胶弹簧垫。所述第二弹簧装置用于对球头杆结构提供弹性力，具体为：在子头结构和母头结构连接状态下，球头杆结构在第一旋转卡扣和第二旋转卡扣共同限制的作用下使子头结构和母头结构无法分离，但是会发生球头连接杆偏向子头结构，此时，第二弹簧装置提供弹力，使得球头杆结构偏向子头结构的位移受到限制，由此第二弹簧装置起到了限位的作用。

所述第一弹簧装置在母头结构中，为柔性连接装置要分离时提供一个助力，使球头杆结构能快速退出母头结构，达到分离效果。

图7是本发明柔性连接装置连接状态时的剖面示意图。本发明柔性连接装置将相邻防波堤连接时，第一旋转卡扣5和第二旋转卡扣8均卡住球头杆结构11，第一防撞装置3和第二防撞装置10紧密贴合。

初始连接使用时，通过两艘拖船将两块浮式防波堤的尾部和首部对齐，使用者将子头结构中的球头杆结构11拖出，进入母头结构中，通过电机控制第一旋转卡扣5和第二旋转卡扣8对球头杆结构11进行限制，完成对接。

图8是本发明柔性连接装置断开状态时的剖面示意图。当防波堤遇到海上恶劣载荷时，会极大影响到防波堤使用寿命。本发明是自动脱离式浮式防波堤柔性连接机构，其自动脱离工作原理是：通过第一弹簧装置、球头杆结构、第一旋转卡扣结构实现的。当海洋环境载荷恶劣时，通过布置在浮式防波堤上的传感器，得到信号传输到柔性连接装置中第一旋转卡扣连接的电机上，电机开始工作，第一旋转卡扣开始旋转。到达指定位置时，球头杆结构不再受到第一旋转卡扣的约束，通过第一弹簧装置的推动，球头杆结构回归到第二收纳结构内，球头杆结构脱离母头结构，自动分离完成。