[发明专利]一种六自由度柔性连接器

说明书

本发明公开了一种六自由度柔性连接器，包括外壳、卡座和基座，卡座包括本体、卡接部、立柱，所述卡接部上设有卡槽；基座顶部插入卡座本体的半敞开空腔内，立柱穿过基座顶部并伸入基座的半敞开空腔内；卡座本体的半敞开空腔内壁与基座外壁之间环绕设有第一弹性高分子材料垫圈；基座的半敞开空腔内壁与立柱外壁之间环绕设有第二弹性高分子材料垫圈；卡座本体的侧边缘下表面与基座侧边缘之间设有第三弹性高分子材料垫圈；卡座顶部从贯通孔穿出，外壳内腔顶部与卡座本体的侧边缘上表面之间设有第四弹性高分子材料垫圈。本发明的六自由度柔性连接器结构简单紧凑，尤其是其抗剪强度大大提升，确保超大型浮体安全运行。而且，该连接器为模块化结构，方便更换维护。

技术领域

本发明属于海洋工程领域，具体涉及一种六自由度柔性连接器。

背景技术

超大型浮式结构物是立足国家海洋权益维护和深海资源开发的重大高端海洋工程装备。它可用作远海快速运输交通枢纽、大型深远海开发操作平台、远洋物资存储中继站以及海上机动快速反应的综合军事平台等。由于超大型浮式结构物的尺寸巨大，从建造、运输以及日常维护等方面考虑，其注定采用模块化拼装结构。因此连接器成为模块化结构的关键部件，以往人们采用焊接、铰接等刚性或半刚性连接器，往往导致应力集中，结构难以承受。

中国发明专利“超大型海洋浮式结构物模块间连接器及连接方法（申请号：201210496392.6）”、“应用于超大型海洋浮式结构物模块间的连接器及连接方法（申请号：201410199638.2）”、“一种海洋浮体有动力可调节负压真空吸盘式连接器（申请号：201610161973.2）”等针对超大型海上浮式结构物的模块化连接，提出了柔性连接器装置，并且实现了快速安装拆卸的功能，但其大多涉及到复杂的执行机构如液压油缸、电磁吸盘、真空吸盘等，对于超大型浮式结构物所处的海上恶略环境来讲，其安全性和可靠性难以保证。而且，现有技术的连接器普遍存在抗剪切强度不够的问题。

综上所述，现有技术的超大型浮式结构物之间的连接件以及连接的结构主要存在连接强度不够，以及很难实现快速拼装及解脱的需求。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种抗剪切能力强、可有效的减小结构应力、结构简单紧凑、方便更换维护的六自由度柔性连接器。

本发明解决问题的技术方案是：一种六自由度柔性连接器，包括卡座和基座，所述卡座为回转体结构，卡座包括横截面为几字形的本体、固定连接于本体顶部的卡接部、设置于本体半敞开空腔内的立柱，所述卡接部上设有卡槽；

所述基座为横截面为几字形的回转体，基座顶部插入卡座本体的半敞开空腔内，立柱穿过基座顶部并伸入基座的半敞开空腔内；

卡座本体的半敞开空腔内壁与基座外壁之间环绕设有第一弹性高分子材料垫圈；

基座的半敞开空腔内壁与立柱外壁之间环绕设有第二弹性高分子材料垫圈；

所述卡座本体的侧边缘下表面与基座侧边缘之间设有第三弹性高分子材料垫圈；

基座侧边缘的外径大于卡座本体侧边缘的外径；

还包括将卡座和基座封装的外壳，所述外壳为横截面呈几字形的回转体，外壳顶部设有贯通孔，所述外壳侧边缘与基座侧边缘可拆卸连接，卡座顶部从贯通孔穿出，外壳内腔顶部与卡座本体的侧边缘上表面之间设有第四弹性高分子材料垫圈。

上述方案中，卡座结构设计了立柱，使其具有足够的抗剪强度。当卡座和基座发生相对运动，发生拉压弯曲等变形时均由弹性高分子材料垫圈传递载荷，且可承受较大的载荷。

卡座在各弹性高分子材料垫圈的约束下可在六个自由度上建立弹性约束。

进一步的，所述第一弹性高分子材料垫圈至少环绕叠加设有两层，相邻两层之间设有刚性垫板；