适用于波浪环境下海洋结构物模块的快速连接器

1.本发明涉及快速连接器，尤其涉及一种适用于波浪环境下海洋结构物模块的快速连接器。


背景技术：

2.随着人类对海洋探索的不断深入，海洋活动越来越频繁并逐渐向深远海扩展，因此对船舶与海洋工程装备设计与建造技术提出了更高的需求，超长超大尺度的海洋结构物不断增多。由于人类制造和运输能力的限制，几乎所有的超长超大尺度海洋结构物都是模块化，而相邻模块之间的对接需要在海上进行，海上环境恶劣同时作业困难，因此需要在一定风浪条件下进行快速、安全和可靠的对接。现有的钢制连接器无法满足波浪环境下的快速对接，也无法承受高海况下复杂多变的环境载荷，其次钢制承载结构耐腐蚀性差，海水长时间腐蚀会严重削弱钢制连接器的承载能力，同时在风浪条件下相邻模块之间存在相互运动，无法准确对准，极大的增加了对接难度。
3.因此，亟待解决上述问题。


技术实现要素：

4.发明目的：本发明的目的是提供一种无需借助外部设备即可完成对接的适用于波浪环境下海洋结构物模块的快速连接器。
5.技术方案：为实现以上目的，本发明公开了一种适用于波浪环境下海洋结构物模块的快速连接器，包括与一模块相连接的主动连接件、固定于主动连接件上的橡胶圈、与另一模块相连接且具有竖直间隔设置的上连接板和下连接板的被动连接件、竖直设置且可依次穿设于上连接板和下连接板上的承载柱、与橡胶圈相对设置且可沿着被动连接件前后移动的撞击滑块、与撞击滑块同步运动且用于将承载柱锁定在上连接板上的移动插销以及用于将承载柱锁定在下连接板上的自锁插销组件；在外力作用下橡胶圈撞向撞击滑块，撞击滑块向后运动同时带动移动插销向后拔出，承载柱自重下落穿过橡胶圈和下连接板，触发自锁插销组件锁定承载柱完成对接。
6.其中，主动连接件包括与一模块相连接的主动连接板、位于主动连接板上用于放置橡胶圈的弧形凹槽以及用于固定橡胶圈的固定凹槽。
7.优选的，橡胶圈通过橡胶锁定组件固定于主动连接件上，橡胶锁定组件包括竖直穿过橡胶圈并插入固定凹槽内的固定插销、固定于主动连接件上的插销座以及穿过插销座且可沿着插销座往复运动且用于止挡固定插销向上运动的插销杆。
8.再者，被动连接件包括与另一模块相连接的被动连接板，上连接板和下连接板均设置于被动连接板上，上连接板上设置有可供承载柱穿设的承载上通孔、可供移动插销穿设的插销孔、可供移动插销前后移动的滑道以及可供撞击滑块前后移动的上滑槽；下连接板上设置有可供承载柱穿设的承载下通孔和可供撞击滑块前后移动的下滑槽。
9.进一步，移动插销上开设有与撞击滑块上端相适配的连接凹槽，撞击滑块上端插
入连接凹槽内带动移动插销前后移动。
10.优选的，撞击滑块的外周包覆有弹性件。
11.再者，自锁插销组件包括与被动连接件相连接的推力外壳、穿设在推力外壳内的自锁插销、位于推力外壳内且套设在自锁插销上的推力弹簧以及与被动连接件相连接用于锁住自锁插销的锁定组件，其中自锁插销的中部设置有挡杆，推力弹簧的一端抵接于推力外壳底部另一端抵接于挡杆上，初始状态下推力弹簧处于压缩状态。
12.进一步，锁定组件包括位于承载柱和下连接板竖直下方且与被动连接件铰接的旋转板以及与旋转板同步运动的卡板，自锁插销上设置有与卡板相适配的卡槽，初始状态下卡板插入卡槽，承载柱自重下落穿过橡胶圈和下连接板后，撞击旋转板旋转，同时带动卡板脱离自锁插销的卡槽，推力弹簧的复位弹力推动自锁插销向前运动插入承载柱锁定。
13.优选的，旋转板和卡板之间通过旋转轴相连接，下连接板上设置连接块，旋转轴穿过连接块，且可绕着连接块带着旋转板和卡板一同转动。
14.再者，自锁插销组件上罩设有用于防止误触的挡浪盒。
15.有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下显著优点：
16.(1)、本发明连接器可在不借助任何外部辅助设备的前提下仅通过自身运动推力完成对接；
17.(2)本发明可在海洋波浪环境下主体结构存在一定水平偏角和上下运动时实现高效率快速对接、对接后快速自锁和快速拆卸；
18.(3)本发明主要承载结构为橡胶圈，可承受复杂海况下的多方向多类型载荷，同时可释放主体结构所承受的波浪载荷；且在恶劣的海洋环境下较传统钢制结构防腐蚀能力更强，整体使用寿命更长。
附图说明
19.图1为本发明的结构示意图；
20.图2为本发明的剖面示意图；
21.图3为本发明中主动组件的结构示意图；
22.图4为本发明中固定插销的结构示意图；
23.图5为本发明中被动组件的结构示意图一；
24.图6为本发明中被动组件的结构示意图二；
25.图7为本发明中被动组件的剖视图；
26.图8为本发明中取消连接块的被动组件的结构示意图；
27.图9为本发明中对接完成状态下的结构示意图。
具体实施方式
28.下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
29.如图1和图2所示，本发明一种适用于波浪环境下海洋结构物模块的快速连接器包括主动连接件1、橡胶圈2、被动连接件3、承载柱4、撞击滑块5、移动插销6和自锁插销组件，其中主动连接件1和橡胶圈2组成主动组件，被动连接件3、承载柱4、撞击滑块5、移动插销6和自锁插销组件组成被动组件。
30.如图3和图4所示，本发明中主动连接件1与一海洋结构物模块相连接，主动连接件1包括主动连接板101、弧形凹槽102和固定凹槽103，主动连接板101、弧形凹槽102和固定凹槽103三者一体成型；其中主动连接板101为一u型连接板，该u型连接板的两个竖板向外折弯形成连接海洋结构物模块的连接板，弧形凹槽102位于主动连接板101上，橡胶圈2放置于弧形凹槽102内，固定凹槽103位于主动连接板101上，固定凹槽103的开口向上。橡胶圈2通过橡胶锁定组件固定于主动连接件1上，橡胶锁定组件包括固定插销7、插销座8和插销杆9，其中固定插销7包括上插销701和下插销702，其中下插销702的横截面形状与固定凹槽103的横截面形状一致，下插销702的横截面形状可选为弧形状，固定插销7竖直穿过橡胶圈2并插入固定凹槽103内。插销座8固定于主动连接件1的固定凹槽103的外侧壁上，插销杆9穿过插销座8，插销杆9沿着插销座8往复运动并止挡在下插销702的上表面，用于防止下插销702脱离固定凹槽103，实现止挡固定插销7向上运动，从而将橡胶圈2固定于主动连接件1上。
31.如图5、图6、图7和图8所示，被动连接件3与另一海洋结构物模块相连接，被动连接件3包括被动连接板303、上连接板301、下连接板302、承载上通孔304、上插销孔305、滑道306、上滑槽307、承载下通孔308、下滑槽309、连接块310和下插销孔311。被动连接板303一u型连接板，该u型连接板的两个竖板向外折弯形成连接另一海洋结构物模块的连接板，上连接板301和下连接板302竖直间隔设置于被动连接板303上。承载上通孔304开设于上连接板301上，承载上通孔304可供承载柱4穿设；上插销孔305开设于上连接板301上，移动插销6依次穿过承载柱4和上连接板301上的上插销孔305，将承载柱4锁定在上连接板301上。滑道306设置于上连接板301上，滑道306与移动插销6的横截面相适配，移动插销6可沿着滑道306前后移动。上连接板301上还开设有上滑槽307，撞击滑块5可沿着上滑槽307前后移动。移动插销6上开设有与撞击滑块5上端相适配的连接凹槽601，撞击滑块5上端插入连接凹槽601内带动移动插销6分别沿着上滑槽307和滑道306前后移动。承载下通孔308开设于下连接板302上，承载下通孔308可供承载柱4穿设；下连接板302上开设有可供撞击滑块5前后移动的下滑槽309，撞击滑块5的下端设置有与下滑槽309相适配的滑板501，下连接板302的表面对称设置于部分遮挡下滑槽309的盖板312，盖板312可阻挡滑板501脱离下滑槽309；撞击滑块5的外周包覆有弹性件10，弹性件10可选用弹簧，当模块在一定水平偏角或上下运动时撞向相邻模块时，弹簧的弹力会吸纳竖直方向的分力，可有效避免因撞击滑块变形所导致的对接失败现象。承载柱4竖直设置，承载柱4为不锈钢材质，承载柱4的外表面涂有防腐漆；承载柱4可依次穿设于上连接板301和下连接板302，承载柱4穿过下连接板302的承载下通孔308后触发自锁插销组件锁定承载柱4。撞击滑块5与橡胶圈2相对设置，撞击滑块5可沿着被动连接件3前后移动。在外力作用下橡胶圈2撞向撞击滑块5，撞击滑块5向后运动同时带动移动插销6向后拔出，承载柱4自重下落穿过上连接板301、橡胶圈2和下连接板302，触发自锁插销组件锁定承载柱4完成对接。
32.自锁插销组件用于将承载柱4锁定在下连接板302上，自锁插销组件包括推力外壳11、自锁插销12、推力弹簧13、挡杆14和锁定组件，锁定组件包括旋转板15、卡板16和旋转轴17，推力外壳11与被动连接板303固定连接，自锁插销12穿设在推力外壳11内，推力弹簧13位于推力外壳11内且套设在自锁插销12上，自锁插销12的中部设置有挡杆14，推力弹簧13的一端抵接于推力外壳11底部另一端抵接于挡杆14上，初始状态下推力弹簧13处于压缩状态。锁定组件与被动连接件3相连接，锁定组件用于锁住自锁插销12，其中旋转板15和卡板
16之间通过旋转轴17相连接，下连接板302上设置连接块310，旋转轴17穿过连接块310，且可绕着连接块310带着旋转板15和卡板16一同转动。下连接板302上开设有可供自锁插销12穿过的下插销孔311。旋转板1位于承载柱4和下连接板302竖直下方，自锁插销12上开设有与卡板16相适配的卡槽1201，初始状态下卡板16插入卡槽1201，承载柱4自重下落穿过橡胶圈2和下连接板302后，撞击旋转板15旋转，同时带动卡板16一同旋转，卡板16脱离卡槽1201，推力弹簧13的复位弹力推动自锁插销12向前运动插入承载柱4和下连接板302的下插销孔311中锁定。自锁插销组件上罩设有用于防止误触的挡浪盒18，挡浪盒18上均匀开设有若干个通孔。
33.工作原理：本发明通过橡胶圈推动撞击滑块运动拔出承载柱上的移动插销，承载柱做自由落体运动贯入橡胶圈内，同时利用承载柱自由落体的撞击力触发自锁插销组件实现自锁，最终在不借助任何外部辅助设备的情况下完成快速对接和自锁。
34.如图9所示，实施时，将主动连接板和被动对接板分别安装在相邻的海洋结构物模块上，初始时刻在没有足够外力的情况下主动连接件和被动对接件不会自动撞击对接，在拖船或其他动力装置产生的推力作用下，装有橡胶圈的主动连接件开始运动并推动被动对接件上的撞击滑块并使撞击滑块向后运动，撞击滑块移动时带动移动插销向后运动并最终拔出移动插销，在自重的作用下承载柱开始做自由落体运动，当承载柱自由落体运动至底部时会撞击旋转板，在撞击力的作用下旋转板旋转一定角度，带动卡板转动并释放自锁插销，自锁插销在推力弹簧的推力作用下会迅速向前运动，直接贯入承载柱中从而锁定承载柱，最终完成整个对接过程。