一种浮体模块柔性铰接结构，包括第一浮体模块、第二浮体模块、连接器，连接器包括第一铰接座和第二铰接座，在第一浮体模块端面板上设有过孔A，在端面板背面、位于第一浮体模块内部设有容置空间，容置空间内设有止挡板，在止挡板上设有过孔B；第一座身从过孔A插入容置空间直达过孔B，第一座身可沿纵荡方向滑动；第一座身上设有椭圆形板簧，椭圆形板簧始终位于端面板与止挡板之间且不脱出；第一、第二浮体模块结构相同；第一铰接座和第二铰接座除了铰接头的结构不同之外，其它结构及其装配关系均相同，第一座身和第二座身相对于铰接点镜像对称。本发明结构可靠，可释放浮体纵摇运动，并有效减小沿浮体纵荡方向的载荷，确保超大型浮体安全运行。
1.一种浮体模块柔性铰接结构，包括第一浮体模块（4）、第二浮体模块（5）、以及连接器，其特征在于：所述连接器包括第一铰接座（1）和第二铰接座（2），第一铰接座（1）包括第一座身（11）、固定于第一座身（11）一端的第一铰接头（12）；第二铰接座（2）包括第二座身（21）、固定于第二座身（21）一端的第二铰接头（22），第一铰接头（12）与第二铰接头（22）铰接；
在第一浮体模块（4）面向第二浮体模块（5）的端面板（6）上设有可允许第一座身（11）穿过的过孔A，在端面板（6）背面、位于第一浮体模块（4）内部设有可容纳第一座身（11）的容置空间（8），容置空间（8）内固定设有止挡板（7），在止挡板（7）上设有可允许第一座身（11）穿过的过孔B，过孔A和过孔B在同一直线上，所述容置空间（8）与过孔A和过孔B连通；
所述第一座身（11）从过孔A插入容置空间（8）直达过孔B，第一座身（11）可沿纵荡方向滑动；
在第一座身（11）上设有椭圆形板簧（3），椭圆形板簧（3）始终位于端面板（6）与止挡板（7）之间且不脱出；
第一铰接座（1）和第二铰接座（2）除了铰接头的结构不同之外，其它结构及其装配关系均相同，第一座身（11）和第二座身（21）相对于铰接点镜像对称。
2.根据权利要求1所述的浮体模块柔性铰接结构，其特征在于：在过孔A内壁与第一座身（11）外表面之间设有用于减小摩擦的圆柱滚子（9）。
3.根据权利要求1所述的浮体模块柔性铰接结构，其特征在于：所述第一座身（11）包括箱型主体（13）、固定设置于主体（13）顶部的导向段（14）、固定设置于主体（13）顶部的凸块（15），所述凸块（15）与导向段（14）之间留有间隙，所述椭圆形板簧（3）卡固于该间隙内；
所述导向段（14）靠近第一铰接头（12）设置，所述凸块（15）远离第一铰接头（12）设置。
4.根据权利要求3所述的浮体模块柔性铰接结构，其特征在于：在纵荡方向、位于凸块（15）与导向段（14）之间间隙的两侧均设有活动推板（10），活动推板（10）上设有卡槽，所述椭圆形板簧（3）两侧分别卡接在两个活动推板（10）的卡槽内固定。
5.根据权利要求4所述的浮体模块柔性铰接结构，其特征在于：在间隙的另外两侧设有防止活动推板（10）移动的限位块。
6.根据权利要求4或5所述的浮体模块柔性铰接结构，其特征在于：在主体（13）底部镜像对称设有与主体（13）顶部相同的导向段（14）、凸块（15）、活动推板（10）、椭圆形板簧（3）。
7.根据权利要求3所述的浮体模块柔性铰接结构，其特征在于：所述主体（13）内部开设有多个工艺减重孔（16）。
8.根据权利要求1所述的浮体模块柔性铰接结构，其特征在于：所述第一铰接头（12）为带孔一字形座体，第二铰接头（22）为带孔U字形座体，一字形座体插入U字形座体的空腔内，并通过销轴（17）穿接形成铰接结构。
9.根据权利要求1所述的浮体模块柔性铰接结构，其特征在于：所述止挡板（7）是属于第一浮体模块（4）的一部分。
一种浮体模块柔性铰接结构
技术领域
[0001] 本发明属于海洋工程装备领域，具体涉及一种浮体模块柔性铰接结构。
背景技术
[0002] 大型浮式结构是一种大型的海洋工程技术领域的新型装备。大型浮式结构可用作海上采用平台、浮动机场、浮动城市等等。它体量巨大，长度为千米级，而排水量有数百万顿。
[0003] 大型浮式结构一般由多个浮体模块相互连接而成，以便于制造和安装。因此，模块之间的连接器就关系到整个浮式结构的动态特性以及可靠性。常见的有焊接、刚性连接、铰接、柔性连接器等几种。这几种连接器各有优劣，如果要连接可靠，则连接器载荷过大，连接器的疲劳特性差。例如，有学者提出采用刚性铰接连接器，通过释放浮体的纵摇自由度来减小连接器载荷，但这种连接方案在特殊海况下也会产生巨大的连接器载荷，尤其是沿浮体纵荡方向的载荷依然很大，难以满足其结构的强度设计要求。
发明内容
[0004] 针对上述问题，本发明旨在提供一种结构可靠，可有效减小沿浮体纵摇和纵荡方向的载荷的浮体模块柔性铰接结构。
[0005] 本发明解决问题的技术方案是：一种浮体模块柔性铰接结构，包括第一浮体模块、第二浮体模块、以及连接器，所述连接器包括第一铰接座和第二铰接座，第一铰接座包括第一座身、固定于第一座身一端的第一铰接头；第二铰接座包括第二座身、固定于第二座身一端的第二铰接头，第一铰接头与第二铰接头铰接；
[0006] 在第一浮体模块面向第二浮体模块的端面板上设有可允许第一座身穿过的过孔A，在端面板背面、位于第一浮体模块内部设有可容纳第一座身的容置空间，容置空间内固定设有止挡板，在止挡板上设有可允许第一座身穿过的过孔B，过孔A和过孔B在同一直线上，所述容置空间与过孔A和过孔B连通；
[0007] 所述第一座身从过孔A插入容置空间直达过孔B，第一座身可沿纵荡方向滑动；
[0008] 在第一座身上设有椭圆形板簧，椭圆形板簧始终位于端面板与止挡板之间且不脱出；
[0009] 第一浮体模块与第二浮体模块结构相同；
[0010] 第一铰接座和第二铰接座除了铰接头的结构不同之外，其它结构及其装配关系均相同，第一座身和第二座身相对于铰接点镜像对称。
[0011] 采用上述结构的连接器连接超大型浮式结构物后，其铰接结构可释放浮体纵摇（绕铰接点转动的方向）自由度，减小连接器应力。而且，在发生拉压变形时可靠板簧受压传递载荷，有效的减小结构应力，尤其是纵荡方向（沿两浮体模块连线的方向）的力。
[0012] 进一步的，在过孔A内壁与第一座身外表面之间设有用于减小摩擦的圆柱滚子。
[0013] 具体的，所述第一座身包括箱型主体、固定设置于主体顶部的导向段、固定设置于主体顶部的凸块，所述凸块与导向段之间留有间隙，所述椭圆形板簧卡固于该间隙内；
[0014] 所述导向段靠近第一铰接头设置，所述凸块远离第一铰接头设置。
[0015] 进一步的，在纵荡方向、位于凸块与导向段之间间隙的两侧均设有活动推板，活动推板上设有卡槽，所述椭圆形板簧两侧分别卡接在两个活动推板的卡槽内固定。
[0016] 优选的，在间隙的另外两侧设有防止活动推板移动的限位块。
[0017] 优选的，在主体底部镜像对称设有与主体顶部相同的导向段、凸块、活动推板、椭圆形板簧。
[0018] 优选的，所述主体内部开设有多个工艺减重孔。
[0019] 具体的，所述第一铰接头为带孔一字形座体，第二铰接头为带孔U字形座体，一字形座体插入U字形座体的空腔内，并通过销轴穿接形成铰接结构。
[0020] 优选的，所述止挡板是属于第一浮体模块的一部分。
[0021] 使用过程中，当浮体模块受到纵摇方向的力，连接器的铰接结构可释放浮体纵摇自由度，减小由弯矩产生的巨大连接载荷。当浮体模块受到纵荡方向的力，两浮体模块之间产生相对运动，铰接头带动座身往复移动，在往复移动过程中，活动推板会受到端面板或止挡板的阻挡，使得椭圆形板簧受压，从而在纵荡方向上形成缓冲，减小浮体模块在该方向的刚性力。
[0022] 因此，本发明结构简单紧凑，结构可靠，可释放浮体纵摇运动，并有效减小沿浮体纵荡方向的载荷，确保超大型浮体安全运行。
附图说明
[0023] 下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0024] 图1为本发明浮体模块柔性铰接结构立体图。
[0025] 图2为图1的俯视图。
[0026] 图3为图1的侧视图。
[0027] 图4为连接器结构立体图。
[0028] 图中：1-第一铰接座；2-第二铰接座；3-椭圆形板簧；4-第一浮体模块；5-第二浮体模块；6-端面板；7-止挡板；8-容置空间；9-圆柱滚子；10-活动推板；11-第一座身；12-第一铰接头；13-主体；14-导向段；15-凸块；16-工艺减重孔；17-销轴；21-第二座身；22-第二铰接头。
具体实施方式
[0029] 如图1～4所示，一种浮体模块柔性铰接结构，包括第一浮体模块4、第二浮体模块5、以及连接器。
[0030] 所述连接器包括第一铰接座1和第二铰接座2，第一铰接座1包括第一座身11、固定于第一座身11一端的第一铰接头12。第二铰接座2包括第二座身21、固定于第二座身21一端的第二铰接头22。
[0031] 所述第一铰接头12为带孔一字形座体，第二铰接头22为带孔U字形座体，一字形座体插入U字形座体的空腔内，并通过销轴17穿接形成铰接结构。
[0032] 第一浮体模块4与第二浮体模块5结构相同。第一铰接座1和第二铰接座2除了铰接头的结构不同之外，其它结构及其装配关系均相同。第一座身11和第二座身21相对于铰接点镜像对称。
[0033] 在第一浮体模块4面向第二浮体模块5的端面板6上设有可允许第一座身11穿过的过孔A。在端面板6背面、位于第一浮体模块4内部设有可容纳第一座身11的容置空间8。容置空间8内固定设有止挡板7。在止挡板7上设有可允许第一座身11穿过的过孔B。所述止挡板7可以是属于第一浮体模块4的一部分，也可以是独立的结构。
[0034] 过孔A和过孔B在同一直线上。所述容置空间8与过孔A和过孔B连通。
[0035] 所述第一座身11从过孔A插入容置空间8直达过孔B，第一座身11可沿纵荡方向滑动。在过孔A内壁与第一座身11外表面之间设有用于减小摩擦的圆柱滚子9。
[0036] 所述第一座身11包括箱型主体13、固定设置于主体13顶部的导向段14、固定设置于主体13顶部的凸块15。所述导向段14的横截面为梯形，导向段14用于对主体13的滑动进行导向。所述导向段14靠近第一铰接头12设置。所述凸块15远离第一铰接头12设置。所述主体13内部开设有多个工艺减重孔16。
[0037] 所述凸块15与导向段14之间留有间隙，在该间隙内设有椭圆形板簧3。在纵荡方向、位于凸块15与导向段14之间间隙的两侧均设有活动推板10，活动推板10上设有卡槽。所述椭圆形板簧3两侧分别卡接在两个活动推板10的卡槽内固定，以防止椭圆形板簧3失稳。在间隙的另外两侧设有防止活动推板10移动的限位块。椭圆形板簧3始终位于端面板6与止挡板7之间且不脱出。椭圆形板簧3为现有的零件，由多层不同曲率的钢板堆叠而成。为了实现椭圆形板簧3只受压，用端面板6和止挡板7作为活动推板的运动边界。
[0038] 在主体13底部镜像对称设有与主体13顶部相同的导向段14、凸块15、活动推板10、椭圆形板簧3。
[0039] 使用过程中，当浮体模块受到纵摇方向的力，连接器的铰接结构可释放浮体纵摇自由度，减小由弯矩产生的巨大连接载荷。
[0040] 当浮体模块受到纵荡方向的力，两浮体模块之间产生相对运动，铰接头带动座身往复移动，在往复移动过程中，活动推板10会受到端面板6或止挡板7的阻挡，使得椭圆形板簧3受压，从而在纵荡方向上形成缓冲，减小浮体模块在该方向的刚性力。
