一种浮体阵列的制作方法

1.本发明涉及浮体阵列技术领域，特别是涉及一种浮体阵列。


背景技术：

2.随着人们对海洋开发的不断推进，对海洋的利用也越来越高，例如，海上养殖、海上风电、波浪能发电、潮汐发电等。目前，海上风电机组的集成度较高，一台机组可视作一个超大型的结构单体，海上风电机组使用漂浮式结构布置在水面，为人们的生产和生活提供电力能源。
3.而对于水上光伏而言，需要通过模块化来实现设计、生产和安装，这就面临着浮体结构连接的挑战。由于浮体在外部环境因素的作用下产生相对运动，使连接结构面临着应力集中和疲劳的挑战，故浮体之间的连接装置是决定浮体阵列可靠性的关键。传统浮体间连接装置抗载荷能力较弱，水面遇到较大风浪时易变形，且容易与浮体发生撞击使浮体受到损坏。


技术实现要素：

4.鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种浮体阵列。
5.本发明提供一种浮体阵列，所述浮体阵列包括若干浮体和若干连接装置，相邻两所述浮体通过所述连接装置连接；所述浮体包括容纳腔，所述连接装置包括连接轴、第一弹性件和至少两个第二弹性件；所述连接轴的两端分别穿设于相邻两所述浮体的容纳腔，所述连接轴可在所述容纳腔内调整位置，所述第一弹性件套设于所述连接轴，且位于相邻两所述浮体之间，所述第一弹性件贯穿于所述相邻两浮体之间的连接轴；所述连接轴的两端部分别套设有至少一个第二弹性件，所述第二弹性件置于所述容纳腔内。
6.当相邻两所述浮体在相向运动的状态下，所述第一弹性件承受载荷呈压缩状态，所述连接轴不承受载荷，所述第二弹性件呈压缩状态；
7.当相邻两所述浮体在相背离运动的状态下，所述连接轴承受载荷，所述第二弹性件呈压缩状态，所述第一弹性件不承受载荷；
8.当相邻两所述浮体在上下运动状态下，所述连接轴承受载荷，所述第二弹性件呈压缩状态，所述第一弹性件不承受载荷。
9.可选的，所述浮体设置有至少一个轴座，所述轴座包括上盖和底座，所述上盖与所述底覆盖连接，所述容纳腔位于所述上盖与所述底座之间，所述连接轴的端部穿设于所述容纳腔。
10.可选的，所述连接轴的两端部可分别连接第一球体和第二球体；所述第一球体和所述第二球体的球心均位于所述连接轴的中心轴线上，且远离所述第一弹性件；
11.所述第一球体的直径和所述第二球体的直径均大于所述连接轴的直径；
12.所述第一球体和所述第二球体均置于所述容纳腔内。
13.可选的，所述第二弹性件可采用橡胶套，所述橡胶套的形状与所述第一球体的形状和所述第二球体的形状相适配；
14.所述橡胶套分别套设于所述第一球体和所述第二球体，且所述第一球体的半径和第二球体的半径均大于橡胶套套口的半径和所述容纳腔腔口的半径，且所述容纳腔腔口的半径大于橡胶套套口大半径。
15.可选的，所述第一球体的尺寸和所述第二球体的尺寸小于所述的橡胶套尺寸，所述橡胶套的尺寸小于所述容纳腔的尺寸。
16.可选的，所述连接轴的端部还可分别设置为第一挡板和第二挡板，所述第一挡板的直径和所述第二挡板的直径大于所述连接轴的直径；
17.所述第一挡板和所述第二挡板的中心均位于所述连接轴的中心轴线上；
18.所述第一挡板和所述第二挡板分别置于相邻两浮体的容纳腔内。
19.可选的，所述第二弹性件还可采用弹簧，所述连接轴包括第一段和第二段，所述第一段和所述第二段分别穿设于所述相邻两浮体的容纳腔内；
20.所述弹簧分别套设于所述第一段和所述第二段，所述弹簧的外直径均小于所述第一挡板的直径和所述第二挡板的直径；
21.所述容纳腔腔口的直径不大于所述弹簧的外直径。
22.可选的，所述容纳腔的腔口设置有可转动的轴承，所述连接轴穿设于所述轴承。
23.可选的，所述轴承的外表面设置有环形弧面，所述环形弧面中部的直径大于所述环形弧面两端的直径，所述容纳腔的腔口设置有环形槽，所述环形槽的内壁与所述环形弧面相适配，所述轴承卡设于所述环形槽。
24.可选的，所述相邻两浮体在静止状态下，所述第一段的长度和所述第二段的长度相等，所述弹簧贯穿于所述第一段和所述第二段。
25.本发明方案中，多个浮体通过多个连接装置连接，形成浮体阵列，连接装置包括连接轴、第一弹性件和至少两个第二弹性件。其中，所述连接轴的端部可在所述容纳腔内任意方向转动和左右滑动。连接轴的两端部分别穿设于相邻两浮体的容纳腔。第一弹性件套设于连接轴，并位于相邻两浮体之间，第一弹性件贯穿于相邻两浮体之间的连接轴。连接轴的两端部分别套设有至少一个第二弹性件，第二弹性件置于浮体的内部。连接轴、第一弹性件、第二弹性件和连接轴与浮体的容纳腔连接，使连接装置与浮体之间呈柔性连接。连接轴对第一弹性件和第二弹性件起到导向作用，避免第一弹性件和第二弹性件承受过大弯曲载荷导致第一弹性件和第二弹性件的损坏。
26.当相邻两浮体相向运动时，第一弹性件受到两浮体的挤压，承受压力并传递载荷，第一弹性件起到缓解相邻两浮体承受的瞬间作用力的作用。同时，套设于连接轴两端的第二弹性件受到挤压发生形变，起到缓冲的作用，有利于降低浮体阵列内部结构受到的载荷，以避免浮体阵列承受载荷过大而损坏。当相邻两浮体相背离运动时，连接轴承受拉力传递载荷，连接轴的两端部受到向外的拉力，套设于连接轴两端部的第二弹性件受到挤压发生变形，起到缓冲的作用，进而降低浮体阵列瞬时承受的拉力，以避免浮体阵列承受载荷过大而损坏。当浮体随水面上下浮动时，套设于连接轴两端部的第二弹性件受到挤压发生变形，起到缓冲的作用，以避免浮体阵列承受载荷过大而损坏。
27.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，
而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
28.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。
29.在附图中：
30.图1是本发明实施例提供的一种连接装置与浮体连接的结构图；
31.图2是本发明实施例提供的一种连接装置与轴座连接的俯视图；
32.图3是本发明实施例提供的一种连接装置与轴座连接的结构图；
33.图4是本发明实施例提供的一种连接装置的结构图；
34.图5是本发明实施例提供的一种连接装置与轴座连接的透视图；
35.图6是本发明实施例提供的一种轴座的爆炸图；
36.图7是本发明实施例提供的一种橡胶套置于轴座内部的结构图；
37.图8是本发明实施例提供的一种浮体相向运动的结构图；
38.图9是本发明实施例提供的一种浮体向上运动的结构图；
39.图10是本发明实施例提供的呈拉伸状态的另一种连接装置的结构图；
40.图11是本发明实施例提供的呈压缩状态的另一种连接装置的结构图；
41.图12是本发明实施例提供的一种轴承的结构图；
42.图13是本发明实施例提供的一种轴座的结构图；
43.图14是本发明实施例提供的一种连接装置连接浮体的结构图；
44.图15是本发明实施例提供的另一种连接装置连接浮体的结构图。
45.附图标记：
46.1、浮体；11、容纳腔；2、连接装置；3、连接轴；31、第一球体；32、第二球体；33、第一挡板；34、第二挡板；35、第一段；36、第二段；4、第一弹性件；5、轴座；51、轴承；511、环形弧面；512、环形槽；52、上盖；53、底座；6、橡胶套；7、弹簧。
具体实施方式
47.下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
48.本发明提供一种浮体阵列，参照图14和图15，示出了所述浮体阵列包括若干浮体1和若干连接装置2，相邻两所述浮体1通过所述连接装置2连接；所述浮体1包括容纳腔11，参照图1，示出了所述连接装置2包括连接轴3、第一弹性件4和至少两个第二弹性件；所述连接轴3的两端分别穿设于相邻两所述浮体1的容纳腔11，所述连接轴3可在所述容纳腔11内调整位置，所述第一弹性件4套设于所述连接轴3且位于相邻两所述浮体1之间，所述第一弹性件4贯穿于所述相邻两浮体1之间的连接轴3；所述连接轴3的两端部分别套设有至少一个第
二弹性件，所述第二弹性件置于所述容纳腔11内。
49.本发明提供的实施例中，多个浮体1通过连接装置2连接，形成浮体阵列，连接装置2包括连接轴3、第一弹性件4和至少两个第二弹性件。其中，所述连接轴3的端部可在所述容纳腔11内任意方向转动和左右滑动。连接轴3的两端部分别穿设于相邻两浮体1的容纳腔11。第一弹性件4套设于连接轴3并位于相邻两浮体1之间，第一弹性件4贯穿于相邻两浮体1之间的连接轴3。连接轴3的两端部分别套设有至少一个第二弹性件，第二弹性件置于容纳腔11的内部。连接轴3、第一弹性件4、第二弹性件和连接轴3与浮体1容纳腔11的连接，使连接装置2与浮体1之间柔性连接。连接轴3对第一弹性件4和第二弹性件起到导向作用，避免第一弹性件4和第二弹性件承受过大弯曲载荷导致第一弹性件4和第二弹性件的损坏。
50.参照图8-图11，示出了当相邻两浮体1相向运动时，第一弹性件4受到两浮体1的挤压，承受压力并传递载荷，第一弹性件4起到缓解相邻两浮体1承受的瞬间作用力的作用，同时，套设于连接轴3两端的第二弹性件受到挤压发生形变，起到缓冲的作用，有利于降低浮体阵列内部结构受到的载荷，以避免浮体阵列承受载荷过大而损坏。当相邻两浮体1相背离运动时，连接轴3承受拉力比传递载荷，连接轴3的两端部受到向外的拉力，套设于连接轴3两端部的第二弹性件受到挤压发生变形，起到缓冲的作用，进而降低浮体阵列瞬时承受的拉力，以避免浮体阵列承受载荷过大而损坏。当浮体1随水面上下浮动时，套设于连接轴3两端部的第二弹性件受到挤压发生变形，起到缓冲的作用，以避免浮体阵列承受载荷过大而损坏。当浮体阵列受到风浪时，由于浮体1与浮体1之间存在位置的约束关系，其相对位移量会受到限制，浮体阵列内部的载荷在相邻两浮体1和连接装置2形成的柔性结构的作用下，逐级递减，避免浮体阵列承受过大载荷而损坏。
51.连接轴3可直接与浮体1连接也可通过轴座5与浮体1连接，根据实际需求进行选择。本发明实施例中连接轴3与浮体1的连接方式仅为一种示例，不应理解为对连接轴3与浮体1的连接方式的限制。相邻两浮体1之间连接装置2数量的设定可根据实际需求进行设定，本发明实施例中相邻两浮体1之间连接装置2的数量仅为一种示例，不应理解为对相邻两浮体1之间连接装置2数量的限制。参照图14，示出了相邻两浮体1之间连接装置2的数量为1，参照图15，示出了相邻两浮体1之间连接装置2的数量为2。本发明实施例中第一弹性件4采用金属弹簧，仅为一种示例，不应理解为对第一弹性件4的限制。浮体1形状有多种形式，例如，长方体、正方体、球体或椎体等，本发明实施例中浮体1形状为长方体。
52.可选的，所述浮体1设置有至少一个轴座5，所述轴座5包括上盖52和底座53，所述上盖52与所述底座53覆盖连接，所述容纳腔11位于所述上盖52与所述底座53之间，所述连接轴3的端部穿设于所述容纳腔11。
53.本发明一种可选的实施例中，浮体1设置至少一个轴座5，轴座5与浮体1可拆卸连接。其中，参照图2和图3，示出了轴座5包括上盖52和底座53，上盖52和底座53之间通过螺栓固定连接。上盖52与底座53之间设置有容纳腔11，连接轴3的端部穿设于容纳腔11，所述连接轴3的端部可在所述容纳腔11内任意方向转动和左右滑动。轴座5与浮体1固定的位置可根据实际需要进行设置，避免直接在浮体1上固定连接轴3的端部。
54.可选的，所述连接轴3的两端部可分别连接第一球体31和第二球体32；所述第一球体31和所述第二球体32的球心均位于所述连接轴3的中心轴线上，且远离所述第一弹性件4；
55.所述第一球体31的直径和所述第二球体32的直径均大于所述连接轴3的直径；
56.所述第一球体31和所述第二球体32均置于所述容纳腔11内。
57.本发明一种可选的实施例中，参照图4和图5，示出了连接轴3的两端部可分别连接第一球体31和第二球体32，其中，第一球体31和第二球体32的形状和体积完全一致。第一球体31和第二球体32的球心位于连接轴3的中心轴线上，且第一球体31和第二球体32相向固定于连接轴3上。第一球体31的直径和第二球体32的直径均大于连接轴3的直径。第一球体31和第二球体32分别穿设于相邻两浮体1的容纳腔11内。连接轴3通过第一球体31和第二球体32与相邻两浮体1连接。第一球体31和第二球体32的设置可实现连接轴3各个方向的转动，进而适应浮体1在水面各个方向的浮动。本发明实施例中连接轴3的两端部分别连接的第一球体31和第二球体32，仅为一种示例，不应理解为对连接轴3的两端部形状的限定。
58.可选的，所述第二弹性件可采用橡胶套6，所述橡胶套6的形状与所述第一球体31的形状和所述第二球体32的形状相适配；
59.所述橡胶套6分别套设于所述第一球体31和所述第二球体32，且所述第一球体31的半径和第二球体32的半径均大于橡胶套6套口的半径和所述容纳腔11腔口的半径，且所述容纳腔11腔口的半径大于橡胶套6套口大半径。
60.本发明一种可选的实施例中，参照图5、图8和图9，示出了第二弹性件可采用橡胶套6，橡胶套6分别套设于第一球体31和第二球体32，橡胶套6的形状与第一球体31的形状和第二球体32的形状相适配，且第一球体31的半径和第二球体32的半径均大于橡胶套6套口的半径，第一球体31和第二球体32不会从橡胶套6的套口滑出。容纳腔11腔口的半径小于橡胶套6套口的半径，避免橡胶套6从容纳腔11中滑出。本发明实施例中第二弹性件采用橡胶套6仅为一种示例，不应理解为第二弹性件的限制。
61.可选的，所述第一球体31的尺寸和所述第二球体32的尺寸小于所述的橡胶套6尺寸，所述橡胶套6的尺寸小于所述容纳腔11的尺寸。
62.本发明一种可选的实施例中，参照图5，示出了第一球体31和第二球体32的尺寸小于橡胶套6的尺寸，第一球体31和第二球体32可在橡胶套6内左右滑动，橡胶套6的尺寸小于容纳腔11的尺寸，套设有橡胶套6的第一球体31和第二球体32可在容纳腔11内左右滑动。本发明实施例中的连接轴3、第一弹性件4、第二弹性件和容纳腔11的尺寸，使连接装置2与浮体1形成柔性连接。相邻两浮体1的位置发生变化时，连接装置2的第一弹性件4和第二弹性件承受载荷，起到缓冲的作用，降低浮体阵列由于浮体1运动产生的作用力，避免浮体阵列承受载荷过大而损坏。
63.可选的，所述连接轴3的端部还可分别连接第一挡板33和第二挡板34，所述第一挡板33的直径和所述第二挡板34的直径大于所述连接轴3的直径；
64.所述第一挡板33和所述第二挡板34的中心均位于所述连接轴3的中心轴线上；
65.所述第一挡板33和所述第二挡板34分别置于相邻两浮体1的容纳腔11内。
66.本发明一种可选的实施例中，参照图10和图11，示出了连接轴3的端部还可以分别连接第一挡板33和第二挡板34。其中，第一挡板33的直径和第二挡板34的直径大于连接轴3的直径，第一挡板33和第二挡板34的中心位于连接轴3的中心轴线上。第一挡板33和第二挡板34分别置于相邻两浮体1的容纳腔11内部。连接轴3通过第一挡板33和第二挡板34与相邻两浮体1连接。本发明实施例中连接轴3两端部分别连接的第一挡板33和第二挡板34，仅为
一种示例，不应理解为对连接轴3的两端部形状的限定。
67.可选的，所述第二弹性件还可采用弹簧7，所述连接轴3包括第一段35和第二段36，所述第一段35和所述第二段36分别穿设于所述相邻两浮体1的容纳腔11内；
68.所述弹簧7分别套设于所述第一段35和所述第二段36，所述弹簧7的外直径均小于所述第一挡板33的直径和所述第二挡板34的直径；
69.所述容纳腔11腔口的直径不大于所述弹簧7的外直径。
70.本发明一种可选的实施例中，参照图10和图11，示出了连接轴3包括第一段35和第二段36，第一段35和第二段36分别穿设于相邻两浮体1的容纳腔11内部，第二弹性件还可采用弹簧7，第一段35和第二段36分别套设有弹簧7，弹簧7的外直径不小于容纳腔11腔口的直径，避免弹簧7从容纳腔11内滑出。由于连接轴3与容纳腔11滑动连接，当第一段35和第二段36在容纳腔11内活动时，弹簧7受到挤压发生形变，起到缓冲的作用，避免浮体阵列瞬时受力过大。其中弹簧7的外直径小于第一挡板33和第二挡板34的直径，避免弹簧7在受力发生形变的过程中从连接轴3滑出。本发明实施例中第二弹性件采用的弹簧7仅为一种示例，不应理解为对第二弹性件的限制。
71.可选的，所述容纳腔11的腔口设置有可转动的轴承51，所述连接轴3穿设于所述轴承51。所述轴承51的外表面设置有环形弧面511，所述环形弧面511中部的直径大于所述环形弧面511两端的直径，所述容纳腔11的腔口设置有环形槽512，所述环形槽512的内壁与所述环形弧面511相适配，所述轴承51卡设于所述环形槽512。
72.本发明一种可选的实施例中，参照图12和图13，示出了容纳腔11的腔口设置有可转动的轴承51，连接轴3穿设于轴承51，可转动的轴承51的设置可实现连接轴3各个方向的转动，进而适应浮体1在水面各个方向的浮动。轴承51的外表面设置为环形弧面511，环形弧面511中部的直径大于两端的直径，使轴承51呈中间宽两端窄的形状。容纳腔11的腔口设有与环形弧面511相适配的环形槽512，轴承51的环形弧面511卡设于所述环形槽512内。轴承51的中间宽两端窄的形状可有效避免轴承51在环形槽512内转动时，轴承51的滑出。本发明实施例中轴承511的形状仅为一种示例，不应理解为对轴承51形状的限制。
73.可选的，相邻两所述浮体1在静止状态下，所述第一段35的长度和所述第二段36的长度相等，所述弹簧7贯穿于所述第一段35和所述第二段36。
74.本发明一种可选的实施例中，相邻两浮体1在静止状态下，第一段35的长度和第二段36的长度相等，弹簧7分别贯穿第一段35和第二段36，弹簧7的长度与第一段35的长度和第二段36的长度相等，使弹簧7的缓冲效果更好。
75.工作原理：多个浮体1通过连接装置2连接，形成浮体阵列，连接装置2包括连接轴3、第一弹性件4和至少两个第二弹性件。其中，所述连接轴3的端部可在所述容纳腔11内任意方向转动和左右滑动。连接轴3的两端部分别穿设于相邻两浮体1的容纳腔11。第一弹性件4套设于连接轴3并位于相邻两浮体1之间，第一弹性件4贯穿于相邻两浮体1之间的连接轴3。连接轴3的两端部分别套设有至少一个第二弹性件，第二弹性件置于容纳腔11的内部。连接轴3、第一弹性件4、第二弹性件和连接轴3与浮体1的容纳腔11连接，使连接装置2与浮体1之间呈柔性连接。
76.当相邻两浮体1相向运动时，第一弹性件4受到两浮体1的挤压，承受压力并传递载荷，第一弹性件4起到缓解相邻两浮体1承受的瞬间作用力的作用，同时，套设于连接轴3两
端的第二弹性件受到挤压发生形变，起到缓冲的作用，有利于降低浮体阵列内部结构受到的载荷，以避免浮体阵列承受载荷过大而损坏。当相邻两浮体1相背离运动时，连接轴3承受拉力比传递载荷，连接轴3的两端部受到向外的拉力，套设于连接轴3两端部的第二弹性件受到挤压发生变形，起到缓冲的作用，进而降低浮体阵列瞬时承受的拉力，以避免浮体阵列承受载荷过大而损坏。当浮体1随水面上下浮动时，套设于连接轴3两端部的第二弹性件受到挤压发生变形，起到缓冲的作用，以避免浮体阵列承受载荷过大而损坏。
77.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
78.本领域技术人员易于想到的是：上述各个实施例的任意组合应用都是可行的，故上述各个实施例之间的任意组合都是本发明的实施方案，但是由于篇幅限制，本说明书在此就不一一详述了。
79.在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
80.类似地，应当理解，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
81.尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
82.最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
83.以上对本发明所提供的一种浮体阵列，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。