一种船间连接器的制作方法

1.本技术涉及机械设备领域，尤其涉及一种船间连接器。


背景技术：

[0002]“海上列车”是一种将编队中的船与船串联，从而在航行过程中减小兴波阻力的技术。“海上列车”技术实现的核心关键在于船与船之间的连接器。该连接器应具有能实现船与船之间的有效连接，同时能释放不必要方向(轴向转动)上的约束。
[0003]
现有船与船(或浮体与浮体)之间的连接器主要为适用于mob(即移动式海上基地)的刚性连接器或柔性连接器。这类连接器限制了横向弯曲的相对运动、轴向位移以及垂向和横向的剪力(刚性连接器同时还限制了相对纵摇)，即将连接体约束为不可沿z轴弯曲。这种连接方式会大幅降低第一船体队的操纵性能。此外，mob连接器采用铰接形式，不便于进行快速反复的海上挂接与解脱。
[0004]
用于车辆或列车车厢之间的连接器(车钩)具备易于挂接或解脱的能力，但是不能承受大的摆角，尤其是垂直摆角，因此也不能转化应用在船与船之间的连接上。


技术实现要素：

[0005]
本技术的目的之一在于提供一种船间连接器，以解决现有的连接器使用效果差的问题。
[0006]
本技术的技术方案是：
[0007]
一种船间连接器，包括安装于第一船体艉部的笼形挂接结构和安装于第二船体艏部的球形钩，所述笼形挂接结构包括笼形爪、导向盘、连接盘以及第一驱动器，所述球形钩包括第二驱动器、第一球头、第二球头、锥形卡盘、连接轴以及球座；所述第一驱动器安装于所述第一船体上，且驱动端传动连接于所述连接盘，用于驱动所述连接盘做直线式移动；所述导向盘固定于所述第一船体艉部的末端上；所述笼形爪可张合地穿过所述导向盘，并铰接于所述连接盘的两端上；所述第二驱动器安装于所述第二船体上，且驱动端传动连接于所述第一球头的一端，用于驱动所述第一球头做直线式移动；所述球座固定安装于所述第一船体的首端；所述连接轴可直线式移动地穿过所述球座，且两端分别固定连接于所述第一球头、所述第二球头，所述第一球头用于可分离地卡接于所述球座的一侧中，所述第二球头用于可分离地卡接于所述笼形爪中；所述锥形卡盘固定套接于所述连接轴上，并用于可分离地卡接于所述球座的另一侧中；当所述笼形爪闭合且抱箍于所述第二球头上时，所述第一球头可活动地卡接于所述球座中；当所述笼形爪张开并松开所述第二球头时，所述锥形卡盘卡接于所述球座中。
[0008]
作为本技术的一种技术方案，所述第一驱动器包括油缸、泵组以及溢流阀；所述泵组、所述油缸分别固定安装于所述第一船体的舱室内，且所述油缸与所述泵组通过液压管和所述溢流阀连接；所述油缸的驱动端传动连接于所述连接盘，用于驱动所述连接盘进行直线式移动，并带动所述笼形爪转动，以使所述笼形爪张开或者闭合。
[0009]
作为本技术的一种技术方案，所述连接盘套接于所述油缸的驱动端上。
[0010]
作为本技术的一种技术方案，所述笼形爪包括上下对称设置的第一卡爪和第二卡爪，所述第一卡爪包括第一定位爪和第一连接爪，所述第二卡爪包括第二定位爪和第二连接爪；所述第一定位爪呈圆弧状结构，且一侧端与所述第一连接爪的一侧端呈钝角状地一体成型连接；所述第一连接爪的另一侧端可活动地穿过所述导向盘的上部，并与所述连接盘的上端铰接；所述第二定位爪呈圆弧状结构，且一侧端与所述第二连接爪的一侧端呈钝角状地一体成型连接；所述第二连接爪的另一侧端可活动地穿过所述导向盘的下部，并与所述连接盘的下端铰接；所述油缸能够带动所述第一卡爪和所述第二卡爪向着相互靠近或者相互远离的方向进行移动，以使所述笼形爪夹住或者松开所述第二球头。
[0011]
作为本技术的一种技术方案，所述导向盘的上部开设有贯穿相对两个侧壁的第一导向孔，下部开设有贯穿相对两个侧壁的第二导向孔；所述第一连接爪可移动地穿过所述第一导向孔，所述第二连接爪可移动地穿过所述第二导向孔；所述第一导向孔和所述第二导向孔之间的间距小于所述第一定位爪和所述第二定位爪之间的垂向间距。
[0012]
作为本技术的一种技术方案，所述导向盘的侧面上安装有接触式传感器，所述接触式传感器处于所述第一定位爪和所述第二定位爪之间，且通过控制器而与所述泵组电连接；所述接触式传感器用于将与所述第二球头相接触的信号传输给所述控制器，所述控制器用于控制所述泵组启动，以使所述笼形爪夹住所述第二球头。
[0013]
作为本技术的一种技术方案，所述锥形卡盘的截面呈锥形状，所述球座上开设有与所述锥形卡盘相匹配的锥形卡槽。
[0014]
作为本技术的一种技术方案，所述第一球头与所述第二球头的直径相同，且所述第二球头的直径大于所述锥形卡槽的直径。
[0015]
作为本技术的一种技术方案，所述第一球头、所述球座、所述连接轴、所述锥形卡盘以及所述第二球头处于同一轴线上。
[0016]
作为本技术的一种技术方案，所述第二驱动器包括卷车和钢丝绳；所述卷车固定安装于所述第二船体上，且驱动端传动连接于所述钢丝绳的一端，所述钢丝绳的另一端传动连接于所述第一球头，用于带动所述第一球头做直线式移动，以使所述第一球头或者所述锥形卡盘卡接于所述球座中。
[0017]
本技术的有益效果：
[0018]
本技术的船间连接器中，该装置通过球笼式连接方式，可实现近半球面范围内的摆角自由；通过留取一定长度连杆的方式，利用连杆在摆角范围内摆动来实现一定范围内的相对位置变化，达到缓冲的效果；同时，其前船采用可张合笼式结构实现对球状连接器的连接与释放；后船采用可伸缩杆状结构实现对球状连接器的运动约束与释放。该装置还同时具有过载时自动解脱的能力，能实现船与船之间的有效连接，同时释放对于船间运动有不利影响的轴向转动自由度；此外，该装置的挂接方案易于对准，为实施挂接作业降低了难度，挂接成功率高；并且，其解脱方案实施快捷，便于编队快速转换；再者，该连接装置过载时能自动解脱，减小了设备损坏的可能性。
附图说明
[0019]
为了更清楚地说明本技术实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用
的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0020]
图1为本技术实施例提供的安装于第二船体艏部的球形钩的伸出状态示意图；
[0021]
图2为本技术实施例提供的安装于第二船体艏部的球形钩的收回状态示意图；
[0022]
图3为本技术实施例提供的安装于第一船体艉部的笼形挂接结构的伸出状态示意图；
[0023]
图4为本技术实施例提供的安装于第一船体艉部的笼形挂接结构的收回状态示意图；
[0024]
图5为本技术实施例提供的待连接状态中的第一船体与第二船体相对位置示意图；
[0025]
图6为本技术实施例提供的连接状态中的第一船体与第二船体相对位置示意图。
[0026]
图标：1-第一船体；2-第二船体；3-笼形挂接结构；4-球形钩；5-笼形爪；6-导向盘；7-连接盘；8-油缸；9-泵组；10-溢流阀；11-卷车；12-钢丝绳；13-第一球头；14-第二球头；15-锥形卡盘；16-连接轴；17-球座；18-第一定位爪；19-第一连接爪；20-第二定位爪；21-第二连接爪；22-接触式传感器。
具体实施方式
[0027]
为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和展示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0028]
因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0029]
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0030]
在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
[0031]
此外，在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0032]
此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍
微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
[0033]
在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
[0034]
实施例：
[0035]
请参照图1，配合参照图2至图6，本技术中提供了一种船间连接器，其采用球笼式连接方式，笼端安装于第一船体1艉部，球端安装于第二船体2艏部。其主要包括安装于第一船体1艉部的笼形挂接结构3和安装于第二船体2艏部的球形钩4，笼形挂接结构3包括笼形爪5、导向盘6、连接盘7以及第一驱动器，球形钩4包括第二驱动器、第一球头13、第二球头14、锥形卡盘15、连接轴16以及球座17；其中，第一驱动器固定安装于第一船体1上，且其驱动端传动连接于连接盘7，用于驱动连接盘7做直线式移动，从而带动与连接盘7相连接的笼形爪5实现张开或者闭合；导向盘6固定于第一船体1艉部的末端上；同时，笼形爪5的一端可张合地穿过导向盘6，并铰接于连接盘7的两端上；此外，第二驱动器固定安装于第二船体2上，且其驱动端传动连接于第一球头13的一端，用于驱动第一球头13做直线式移动，从而带动与之相连接的连接轴16进行直线式移动，进而带动第二球头14进行移动，使得第二球头14能够卡接进笼形爪5中或者从笼形爪5中退出来；球座17固定焊接于第一船体1的首端；连接轴16可直线式移动地穿过球座17，且两端分别焊接于第一球头13、第二球头14，第一球头13用于可分离地卡接于球座17的一侧中，第二球头14用于可分离地卡接于笼形爪5中，当第二球头14卡接于笼形爪5中时，其可以在笼形爪5中活动；锥形卡盘15固定套接于连接轴16上，并用于可分离地卡接于球座17的另一侧中；当笼形爪5闭合且抱箍于第二球头14上时，第一球头13卡接于球座17中，且可以在球座17中活动；当笼形爪5张开并松开第二球头14时，锥形卡盘15卡接于球座17中。
[0036]
进一步地，第一驱动器包括油缸8、泵组9以及溢流阀10；其中，泵组9、油缸8分别固定安装于第一船体1的舱室内，且油缸8与泵组9通过液压管和溢流阀10连接；油缸8的驱动端传动连接于连接盘7，用于驱动连接盘7进行直线式移动，并带动笼形爪5转动，以使笼形爪5张开或者闭合。
[0037]
需要说明的是，连接盘7固定套接于油缸8的驱动端上。
[0038]
如图3所示，油缸8在泵组9的驱动下沿轴线移动，推动连接盘7以及与之相连的笼形爪5移动；受导向盘6的影响，笼形爪5转动实现张合动作。同时，油缸8与泵组9通过液压管连接，油路中设有溢流阀10；溢流阀10用于防止油缸8过载，以使笼形挂接结构3能以不超过规定的拉力值来拖曳球形钩4以及与之相连的被拖船；当发生异常情况造成拉力过大时，拖曳球形钩4的拉力增加，引起油缸8压力加大，此时，溢流阀10动作，令油缸8向如图4所示的伸出状态方向移动，此时，笼形爪5转动打开，释放球形钩4，保护笼形挂接结构3不会发生过载受损。
[0039]
进一步地，笼形爪5包括上下对称设置的第一卡爪和第二卡爪，第一卡爪包括第一定位爪18和第一连接爪19，第二卡爪包括第二定位爪20和第二连接爪21；第一定位爪18呈
圆弧状结构，且一侧端与第一连接爪19的一侧端呈钝角状地一体成型连接；第一连接爪19的另一侧端可活动地穿过导向盘6的上部，并与连接盘7的上端铰接；第二定位爪20呈圆弧状结构，且一侧端与第二连接爪21的一侧端呈钝角状地一体成型连接；第二连接爪21的另一侧端可活动地穿过导向盘6的下部，并与连接盘7的下端铰接；油缸8能够带动第一卡爪和第二卡爪向着相互靠近或者相互远离的方向进行移动，以使笼形爪5夹住或者松开第二球头14。
[0040]
同时，导向盘6的上部开设有贯穿相对两个侧壁的第一导向孔，下部开设有贯穿相对两个侧壁的第二导向孔；第一连接爪19可移动地穿过第一导向孔，第二连接爪21可移动地穿过第二导向孔；第一导向孔和第二导向孔之间的间距小于第一定位爪18和第二定位爪20之间的垂向间距。
[0041]
进一步地，导向盘6的侧面上安装有接触式传感器22，接触式传感器22处于第一定位爪18和第二定位爪20之间，且通过控制器而与泵组9电连接；接触式传感器22用于将与第二球头14相接触的信号传输给控制器，控制器用于控制泵组9启动，以使笼形爪5夹住第二球头14。
[0042]
如图3所示，在导向盘6朝向笼形爪5的爪钩一侧设有接触式传感器22，该接触式传感器22用于在挂接作业中测量第二船体2上的球形钩4是否达到了可挂接位置。当测量结果达到设定值时，接触式传感器22将启动信号发送给泵组9，由泵组9驱动油缸8带动连接盘7及笼形爪5移动，实现对球形钩4的抓握。
[0043]
需要说明的是，锥形卡盘15的截面呈锥形状，球座17上开设有与锥形卡盘15相匹配的锥形卡槽。
[0044]
此外，第一球头13与第二球头14的直径相同，且第二球头14的直径大于锥形卡槽的直径。并且，第一球头13、球座17、连接轴16、锥形卡盘15以及第二球头14处于同一轴线上。
[0045]
如图1所示，第二球头14用于实现连接并在带锥形卡槽的球座17或笼形爪5中滚动，以实现对三个转动方向自由度的释放。如图2所示，锥形卡盘15与带锥形卡槽的球座17的配合用于在球形钩4伸出状态(即锥形卡盘15从带锥形卡槽的球座17中脱离时)释放其宽度方向和高度方向上的转动，而在收回状态(即锥形卡盘15卡在带锥形卡槽的球座17中时)限制球形钩4在宽度方向和高度方向上的转动，令第二球头14保持在与第二船体2无相对运动的状态，以便第二船体2开展挂接作业。
[0046]
如图1所示，连接轴16用于连接第二球头14和锥形卡盘15，并可在带锥形卡槽的球座17中滑动。
[0047]
进一步地，第二驱动器包括卷车11和钢丝绳12；卷车11固定安装于第二船体2的舱室内，且驱动端传动连接于钢丝绳12的一端，钢丝绳12的另一端传动连接于第一球头13，用于带动第一球头13做直线式移动，以使第一球头13或者锥形卡盘15卡接于球座17中。
[0048]
如图2所示，钢丝绳12的两端分别连接在第二船体2内部的第一球头13和卷车11上，通过转动卷车11来收回第一球头13(开展挂接作业时或存放期间)，或如图1所示，在实现连接后的伸出状态释放对第一球头13的约束。由第一球头13、锥形卡盘15、连接轴16以及第二球头14共同组成的组合体可在带锥形卡槽的球座17中滑动，钢丝绳12可在卷车11的驱动下收紧或放松由第一球头13、锥形卡盘15、连接轴16以及第二球头14共同组成的组合体。
[0049]
如图5所示，在执行挂接作业时，第一船体1启动泵组9，驱动油缸8向船尾伸出，油缸8带动连接于其上的连接盘7向船尾移动，带动笼形爪5张开，并保持这一状态；第二船体2转动卷车11，收紧钢丝绳12，令第一球头13、锥形卡盘15、连接轴16以及第二球头14组成的组合体保持在锥形卡盘15卡在带锥形卡槽的球座17中的状态；此时，如图2所示，第一球头13、锥形卡盘15、连接轴16以及第二球头14组成的组合体的自由度受到约束，与船体之间没有相对运动，以便第二船体2实施挂接；第二船体2以略大于第一船体1航速的速度航行，调整航向令第二球头14对准张开的笼形爪5；第二船体2逐渐靠近第一船体1直至第二球头14球头碰触接触式传感器22；泵组9接收到接触式传感器22发送的信号，驱动油缸8带动连接盘7向船首移动；笼形爪5在带动下握合，与第二球头14形成球笼式连接；此时，第二船体2转动卷车11，释放钢丝绳12，同时降低航速；收到第一船体1的带动作用，第一球头13、锥形卡盘15、连接轴16以及第二球头14组成的组合体被拉动至第一球头13卡入带锥形卡槽的球座17中的状态，此时，两船的两个连接端均为万向型连接方式，从而减轻了两船的相对运动所带来的不利影响。
[0050]
如图6所示，在执行解脱作业时，第一船体1启动泵组9，驱动油缸8向船尾伸出，油缸8带动连接于其上的连接盘7向船尾移动，带动笼形爪5张开，释放第二球头14，使得第二船体2脱离第一船体1；然后，第二船体2转动卷车11，收紧钢丝绳12，带动第一球头13、锥形卡盘15、连接轴16以及第二球头14组成的组合体至其被拉动至锥形卡盘15卡在带锥形卡槽的球座17中的状态，并保持这一状态。
[0051]
如图6所示，当两船处于连接状态时，如发生第二船体2阻力激增等突发状况，引起第一船体1的牵引力过大，引起油缸8压力加大，此时，溢流阀10启动泄油，油缸8向船尾移动，笼形爪5张开，释放第二球头14，第二船体2脱离第一船体1，从而保护笼形挂接结构3不会发生过载受损的情况。
[0052]
由此可知，该装置能够约束前、后船之间的相对纵向或横向运动，但基本不约束前、后船之间的相对垂向运动及各轴向的转动；同时，该装置具备快速挂接或解脱的能力，还具备过载时自动解脱的能力
[0053]
综上可知，该装置通过球笼式连接方式，可实现近半球面范围内的摆角自由；通过留取一定长度连杆的方式，利用连杆在摆角范围内摆动来实现一定范围内的相对位置变化，达到缓冲的效果；同时，其前船采用可张合笼式结构实现对球状连接器的连接与释放；后船采用可伸缩杆状结构实现对球状连接器的运动约束与释放。该装置还同时具有过载时自动解脱的能力，能实现船与船之间的有效连接，同时释放对于船间运动有不利影响的轴向转动自由度；此外，该装置的挂接方案易于对准，为实施挂接作业降低了难度，挂接成功率高；并且，其解脱方案实施快捷，便于编队快速转换；再者，该连接装置过载时能自动解脱，减小了设备损坏的可能性。
[0054]
以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，应包含在本技术的保护范围之内。