一種浮箱連接器的製作方法

2023-08-09 17:24:56

本實用新型涉及一種浮箱連接器。

背景技術：

若干浮箱通過浮箱連接器相互進行連接構成了各種浮體結構，例如登陸棧橋系統、浮遊棧橋、駁運門橋、浮遊碼頭和高架棧橋等。登陸棧橋系統是登陸作戰中，在無港口碼頭的自然岸灘或登陸上岸設施不足或設施無法使用的狀況下，以實現人員、物資和裝備的快速卸載的裝置。連接浮箱的浮箱連接器則是構成上述浮體結構的核心部件，關係到浮體結構搭建操作的便利性和浮體結構的受力狀態。

由於浮箱漂浮在水面且受風浪的影響，相互之間是動態的連接，因此浮箱連接器不同於一般的連接器，為此工程師們設計了多種結構形式的浮箱連接器。

有圖12、13所示的是用於登陸棧橋系統屬於美軍T系列的鎖式浮箱連接器，該連接器主要由連接鎖具F和鎖頭E組成，連接時鎖頭E處於提起狀態，待鎖具F完全進入連接位置時放下鎖頭E，使鎖頭E與鎖具F結合，從而實現連接。鎖具F與鎖頭E的控制都是在甲板上藉助可攜式動力裝置完成。鎖式連接器屬於剛性連接器，雖然操作比較便捷，但由於是剛性連接，只適用於陸上或靜水條件下的浮箱連接，對於風浪大的水面浮體結構的搭建不適用。

圖14公開了一種半柔性連接器的美國專利技術（美國專利號4325670），該半柔性連接器具連接銷B，該連接銷B由橡膠部分B1和金屬部分B2組成，分別通過插銷C與對應浮箱A連接，連接是通過手動牽引進行。當連接的兩浮箱A相對位置變化時，會對連接器形成衝擊加載，該公開的專利技術通過連接銷B的橡膠部分B1所產生的彈性變形，例如在偏轉角度β方向的變形來適應這種位置的變化，從而可緩衝、卸荷。但該連接器需要手動牽引，在高海況下操作困難，使其操作便利性差。

同時，由於浮箱連接器幾乎沒有單一受力狀態，上述的現有技術的連接器在波浪作用下產生的拉、壓、彎、剪、扭等載荷都是首先作用在連接件上，例如上述的鎖頭和連接銷B，再由連接件傳遞給浮箱整體框架上，使連接件的受力狀態惡劣。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於克服上述現有技術之不足，提供一種可緩衝、卸荷且具有柔性的浮箱連接器，其解決的技術方案如下：

所述浮箱連接器，包括陰接頭單元、陽接頭單元和連接該兩單元的連接杆；所述連接杆兩端分別設有第一球頭和第二球頭；所述陰接頭單元包括第一箱體、鎖塊、楔形銷和解鎖元件；所述陽接頭單元包括第一箱體和連接彈簧；所述第一箱體和第二箱體分別設置在一浮箱上並分別設有開口側，連接杆上的第一、第二球頭分別通過對應箱體的開口側置於第一、第二箱體內，兩所述鎖塊對稱鉸接在第一箱體中並分別至少設有鎖緊面，鎖緊面置於兩鎖塊相對一側，置於第二箱體內的第二球頭通過連接彈簧連接於第二箱體內，置於第一箱體內的第一球頭設置於兩鎖緊面之間，楔形銷滑動設置在鎖塊一側；楔形銷上的楔形斜面作用於鎖塊，鎖塊向著第一球頭轉動α角度，鎖緊面鎖緊連接杆；解鎖元件作用於鎖塊，鎖塊背著第一球頭轉動α角度，解鎖連接杆。

進一步的，所述鎖塊相對的一側還設有解鎖面；所述解鎖元件為極性相反的兩磁鐵，該兩磁鐵的極性面分別設置對應鎖塊的解鎖面上，兩磁鐵相互吸合帶動鎖塊向著第一球頭轉動α角度；或所述解鎖元件為彈簧，該彈簧兩端分別連接在一鎖塊上，彈簧的彈力帶動鎖塊向著第一球頭轉動α角度，並使兩鎖塊的解鎖面相互貼合或平行。

進一步的，所述鎖塊上還設有引導面、定位平面、分隔平面和推抵平面，所述引導面設置在對著第一箱體開口側的鎖塊前端且與鎖緊面一端交接，分隔平面交接於鎖緊面另一端，定位平面和分隔平面分別以β和α角斜交接於解鎖面的兩端，且α與β互為餘角，推抵平面平行於解鎖面。為了在連接杆解鎖狀態下對鎖塊轉動限位和為了分隔鎖緊面和解鎖面使鎖緊和解鎖動作互不幹涉，

進一步的，所述第一箱體為矩形箱體，該箱體內腔垂直fx的側壁包括第一側壁和第二側壁，第一側壁與開口側垂直相鄰，第二側壁與開口側平行相對，所述鎖塊上的推抵平面和定位平面分別與第一側壁和第二側壁相對應；在所述鎖塊解鎖連接杆時，推抵平面與第一側壁平行且兩者存有間隙；在所述鎖塊鎖緊連接杆時，定位平面在緊貼在第二側壁上。

進一步的，所述第一箱體上端或下端設有與第一箱體內腔連通的銷容納箱體，楔形銷可上下滑動的設置在銷容納箱體的內腔且刃部對著所述間隙位置，推桿穿過銷容納箱體向外伸出，並在楔形銷和銷容納箱體之間設置回位彈簧，該回位彈簧穿套在推桿上且兩端分別連接在楔形銷和銷容納箱體上。

進一步的，所述楔形銷的上端或下端為直角三角形端，該直角三角形端設有推桿，楔形斜面沿高度方設置，並在下端或上端收縮成刃部，楔形斜面處的水平橫截面為具有隨高度變化而變化銳角的直角三角形，且一銳角的最大值為α角度。

進一步的，所述連接器還包括撥杆，所述撥杆包括杆部和設置在杆部一端的撥叉，所述第二箱體的一側設有第一撥叉孔，所述第二球頭端部設有插接銷，撥杆的撥叉插接在插接銷上，杆部通過撥叉孔伸出第二箱體外與第二箱體活動連接。

進一步的，所述第二箱體為矩形箱體，該箱體內設有導向箱體和擋圈，導向箱體上設有導向孔槽，該導向孔槽的槽口端對著第二箱體的開口側，所述擋圈置於導向孔槽的槽口端，擋圈中心設有限位槽孔，該限位槽孔為具有與第二球頭的球面相適配凹弧面的槽孔，連接杆穿過擋圈上的所述限位槽孔使第二球頭置於導向孔槽內，連接彈簧通過一端與導向孔槽的槽底端連接而使第二球頭連接於第二箱體上，連接彈簧的彈力使第二球頭緊抵在限位槽孔上；所述導向箱體上對應於第一撥叉孔位置處設有第二撥叉孔，撥杆的杆部依次穿過第二撥叉孔和第一撥叉孔伸出第二箱體外與第二箱體鉸接。

進一步的，所述第二箱體內還設有擋塊，所述擋塊設置在導向孔槽槽口一側，該擋塊上設有球頭容納槽孔和與該槽孔連通的錐孔，擋塊上的球頭容納槽孔和錐孔與擋圈上的球形槽孔連通且共軸線，且錐孔大端與球頭容納槽孔連接，可使連接杆沿錐孔斜度做一定角度的轉動，以適應分別連接陰接頭單元和陽接頭單元的兩浮箱相對位移變化，達到減少衝撞、卸荷的目的。

進一步的。所述鎖緊面為與第一球頭的球面相適配的凹弧面。

上述本實用新型的浮箱連接器具有如下的有益效果：1）通過在連接杆一端連接彈簧，可避免兩浮箱在連接過程中連接杆對箱體的剛性碰撞；2）兩連接浮箱產生橫向位移時，通過連接杆端部球頭的轉動來迅速適應這種位置的變化，從而大大降低因位置變化而可能施加於連接杆的載荷，改善連接杆的受力狀態，使得本實用新型的連接器可適應高海況下的浮箱連接；3）本實用新型的球頭連接還可克服形位公差、尺寸公差和累積誤差的影響，從而實現柔性的連接過程；4）通過對楔形銷的驅動及磁力（或彈力）的解鎖作用，能對連接杆的鎖緊和解鎖進行非手動甚至自動的操作，既可減輕體力勞動，還大大提高工作效率。

附圖說明

圖1是本實用新型浮箱連接器的結構示意圖，圖中顯示了連接杆被鎖緊的狀態。

圖2是擋圈的結構示意圖。

圖3是撥杆結構示意圖。

圖4是第二箱體上撥叉孔結構示意圖。

圖5是本實用新型浮箱連接器中連接杆收藏於第二箱體內的示意圖。

圖6是本實用新型浮箱連接器的結構示意圖，圖中顯示了連接杆被解鎖的狀態。

圖7是楔形銷結構示意圖。

圖8是鎖塊的結構示意圖。

圖9是本實用新型的解鎖單元採用彈簧的結構示意圖。

圖10是在縱蕩波浪作用於浮箱且連接的兩浮箱做X方向的相對移動時，本實用新型連接器的受力狀態示意圖。

圖11是在縱蕩、橫蕩、垂蕩三方向波浪共同作用於浮箱時，本實用新型連接器的受力狀態示意圖。

圖12是是現有技術公開的的一種登陸棧橋系統中鎖式浮箱連接器結構示意圖。

圖13是圖11的局部放大圖。

圖14是現有技術公開的一種半柔性連接器的結構示意圖。

具體實施方式

如圖1，本實用新型浮箱連接器主要由陰接頭單元1、陽接頭單元2和連接該兩單元的連接杆3組成。連接杆3的兩端分別設有第一球頭31和第二球頭32，使該連接杆3呈啞鈴狀。陰接頭單元1主要由第一箱體10、鎖塊11、楔形銷12和解鎖元件組成，而陽接頭單元2主要由第二箱體20和連接彈簧21組成，陰接頭單元1和陽接頭單元2分別通過對應的第一箱體10和第二箱體20分別連接在對應的一浮箱上，第一箱體10和第二箱體20分別設有開口側100、200，連接杆3上的第一球頭31和第二球頭32分別通過第一、第二箱體的開口側而置於第一、第二箱體內。

陽接頭單元2用於連接連接杆3一端的第二球頭32，該單元中的連接彈簧21一端與連接杆3的第二球頭32連接，一端連接第二箱體20，以將連接杆3柔性地連接於第二箱體20。為了使連接杆3更好地沿連接彈簧21伸縮方向運動，在第二箱體20內還設置導向箱體23，並在導向箱體23內設置孔徑略大於第二球頭球直徑的導向孔槽231，以使第二球頭32可在導向孔槽231內滑動，導向孔槽的槽口端對著第二箱體的開口側200，連接彈簧21通過一端與導向孔槽231的槽底端連接而使第二球頭32連接於第二箱體20上。在導向孔槽231的槽口端設置擋圈24，擋圈24中心設有限位槽孔241，限位槽孔241具有與第二球頭32的球形面相適配的球形凹面，連接彈簧21的彈力使第二球頭緊抵在該球形凹面上，這樣連接杆3可通過第二球頭32依附在限位槽孔的球形凹面而進行靈活輕便的三維轉動。

如圖2，為了便於擋圈24穿套在連接杆3上，擋圈24製作成哈夫式，即分割成對稱的兩對半兩部分，該對半兩部分通過拼接使連接杆得以穿過限位槽孔241使第二球頭32置於導向孔槽231內並處於限位槽孔241一側，該擋圈24還設有定位臺階242和連接孔243，以定位連接在導向孔槽的槽口端。

如圖3，撥杆25包括杆部250和設置在杆部一端的撥叉251，它用以對連接彈簧21的伸縮進行操縱，使連接杆32既能伸出第二箱體外與陰接頭1連接，又能收藏於第二箱體20內。因此在與連接彈簧21連接的第一球頭31的端部設置插銷27，撥杆25的一端的撥叉251插接該插銷27上。

如圖4，在第二箱體20對應一側設置第一撥叉孔201，並在導向箱體23上對應於第一撥叉孔201位置處設有第二撥叉孔231，撥杆25的杆部252依次穿過第二撥叉孔231和第一撥叉孔201伸出第二箱體20外並與之活動連接。撥叉孔201包括對連接彈簧進行伸縮控制操縱的導向孔2011和對控制效果進出固定的限位孔2012，導向孔2011沿連接彈簧的伸縮方向設置，限位孔2012設置在導向孔2011的端部位置並與導向孔垂直，撥杆25在導向孔2011內可對彈簧做伸縮調整，在調整到位後，例如對連接彈簧的壓縮到位後，撥杆25被置入限位孔2012中，保持連接彈簧被壓縮的狀態被。

如圖5，擋塊22用於固定收藏於第二箱體內的連接杆3，並設置在導向孔槽231槽口一側，其上設有球頭容納槽孔221和與該槽孔連通的錐孔222，且球頭容納槽孔221和錐孔222與擋圈上的限位槽孔241連通且共軸線。同時擋塊22上的錐孔222大端與球頭容納槽孔221連接，這樣在連接杆3伸出與陽接頭連接時，連接杆3可沿錐孔222的斜錐面做一定角度的轉動，以適應陽接頭與陰接頭對應連接的浮箱因水面波動而引起的相互錯位。球頭容納槽孔221是在連接彈簧的壓縮到位後，第一球頭容納在該槽內，此時連接杆3可完全收藏於第二箱體20內。

陰接頭單元1用於在陰接頭單元與陽接頭單元連接時鎖住連接杆一端的第一球頭31。在陰接頭單元1中設置有兩個鎖塊11，每一鎖塊11至少具有鎖緊面111，該鎖塊11通過銷13對稱鉸接於第一箱體10中，其鎖緊面111設置在兩鎖塊相對的一側。鎖緊面是用於抱住第一球頭的凹面，一個優選的設計是該鎖緊面為與第一球頭31相適配的內圓弧面。而連接杆3一端的第一球頭31設置在兩鎖緊面之間，也就是位於兩鎖塊11的對稱中心位置上。當兩鎖塊11繞各自的鉸接中心向著第一球頭31方向轉動α角度，亦即兩鎖緊面111在轉動α角度後包緊在第一球頭31的球面上，參見圖1，從而鎖緊連接杆3，使陰接頭單元1和陽接頭單元2通過連接杆3進行連接，致使分別與陰接頭單元1和陽接頭單元2連接的兩浮箱實現連接。相反，當兩鎖塊向背著第一球頭31方向轉動α角度，兩鎖緊面111脫開對第一球頭31伸縮運動的約束，從而解鎖連接杆3，如圖6。

放置鎖塊11的矩形狀的第一箱體10其內腔在垂直方向的側壁被用於對鎖塊11的轉動位置進行限定，該側壁包括與開口側100垂直相鄰的第一側壁103和與開口側100平行相對第二側壁104，並在鎖塊11上設置的用於被推抵轉動的推抵平面115和用於解鎖狀態下對鎖塊轉動進行限位的定位平面114，該兩平面分別與第一側壁103和第二側壁104相對應；在鎖塊11解鎖連接杆3時，推抵平面114與第一側壁103平行且兩者存有間隙105。在鎖塊11鎖緊連接杆3時，定位平面115在緊貼或平行於第二側壁104。第一箱體的這種構造使，使其內腔除鎖塊所需運動的空間外幾乎沒有多餘的空間，結構十分緊湊。

鎖塊11對著第一箱體開口側的前部設有引導面116，從而形成鎖塊開口端，該引導面116和分隔平面113分別交接與鎖緊面111的一端，引導面116按開口端的開口逐漸增大方向斜置，這與上述的錐孔222具有相同道理，使得連接杆3能沿斜置的引導面做一定角度的轉動。

鎖塊11對連接杆3的鎖緊驅動是通過楔形銷12的運動產生的，如圖7，楔形銷12上端為具有銳角A的直角三角形端，該三角形端上設有推桿121，楔形斜面沿高度方設置，也就是沿高度方向傾斜，並在楔形銷12下端收縮成刃部122。楔形斜面處的水平橫截面為具有隨高度變化而變化的銳角A的直角三角形，且該銳角A隨著高度增加角度增大。該楔形銷12滑動設置在鎖塊一側，一個優選的方案是將其設置在鎖塊上端一側，以使楔形銷12從上至下運動時楔形斜面對鎖塊的推抵角度隨銳角A逐漸變大，向著第一球頭31方向轉動，例如從楔形斜面H1高度位置處為α1的銳角A到H2高度位置處為α2的銳角A，直至楔形斜面最高位置處為最大推抵角度α的銳角A，使鎖塊抱緊第一球頭31。

楔形銷12的運動由對應的驅動機構驅動，例如通過凸輪傳動機構或液壓傳動機構等對推桿121的推動完成的。為了楔形銷運動進行導向，在第一箱體10的上端設置與第一箱體10內腔連通的銷容納箱體101，楔形銷12可上下滑動的設置在銷容納箱體101的內腔，且刃部對著上述推抵平面與第一側壁之間的間隙位置上，推桿穿過銷容納箱體向外伸出與對應驅動機構連接，並在楔形銷和銷容納箱體之間設置回位彈簧122，該回位彈簧122穿套在推桿121上且兩端分別連接在楔形銷12和銷容納箱體101上。當驅動機構通過推桿121推動楔形銷12向下運動時，楔形銷12通過刃部122插入上述間隙105，進而通過楔形斜面12對鎖塊11的推抵平面115的推抵，使鎖塊11繞鉸接中心向鎖住第一球頭31方向轉動，直至抱緊第一球頭31。在驅動機構不再作用於推桿121時，楔形銷12將在回位彈簧122的作用下回位，回到鎖塊上端一側的位置。

鎖塊對連接杆的解鎖是通過解鎖元件的作用產生的，為此本實用新型在鎖塊相對的一側還設有解鎖面112，本實施例的解鎖元件為一對磁鐵，具有不同極性的兩磁鐵分別設置在設置對應鎖塊的解鎖面上，該兩磁鐵相互吸合帶動鎖塊向背著第一球頭轉動α角度，使鎖塊上的鎖緊面111不再對連接杆的伸縮運動形成約束。

如圖8，本實施例在解鎖面112與鎖緊面111之間還設置了分隔平面114，以便兩鎖緊面111在鎖緊狀態下兩解鎖面112處於分離狀態；或兩解鎖面112在相互貼合或平行狀態下，兩鎖緊面111處於解鎖狀態。解鎖面112一端與定位平面115交接，一端與分隔平面交接，定位平面115和解鎖面112分別以β和α角斜交接於解鎖面，且α與β互為餘角。

本實用新型不限於上述所給的實施例，例如還可以這樣製作：解鎖元件採用一彈簧15，如圖9，該彈簧15兩端分別連接在一鎖塊11上，彈簧15的彈力帶動兩鎖塊向著第一球頭轉動α角度，並使兩鎖塊為的解鎖面12相互貼合或相互平行，其他結構與上述的實施例相同，這就形成了第二個實施例。再例如，將楔形銷12滑動設置在鎖塊下端一側，以使楔形銷12從下至上運動時楔形斜面對鎖塊的推抵角度隨銳角A逐漸變大，向著第一球頭31方向轉動，直至楔形斜面最高位置，使鎖塊轉動α角度而抱緊第一球頭31，其他結構與上述的實施例相同，這就形成了第三個實施例。因此基於本實用新型構思的變形和簡單替換都屬於本實用新型的保護範圍。

本實用新型的上述連接器可用於各種浮體結構，特別適用於高海況下登陸棧橋系統中浮箱拼裝，使用時將陰陽接頭分別連接在對應浮箱上，進行浮箱連接時，鬆開撥杆，連接杆在連接彈簧的作用下伸出，處於待連接狀態，當連接杆與連接器陰接頭對正時，連接杆在壓簧的作用下可以插入到陰接頭中，實現連接。在實際的連接過程中，由於高海況下待連接浮箱間的相對運動十分劇烈，陰陽接頭很難一次對正，多數情況下連接杆會撞到浮箱箱體上，而浮箱箱體一般都比較薄，如果連接杆與箱體是剛性碰撞，則會很容易破壞箱體結構，本實用新型通過在連接杆一端連接彈簧，從而使連接杆與箱體的碰撞是柔性的碰撞，大大降低了碰撞的破壞性，起到消能、減撞的作用，有效保護浮箱箱體。

本實用新型的連接器還使其中的連接件即連接杆3受力狀態得到改善，例如：若縱蕩波浪作用於浮箱，使連接的兩浮箱做X方向的相對移動，當被連接的浮箱反向運動時，參見圖1，連接杆承受拉力，並將該拉力作用於鎖塊和擋上；而當浮箱相向運動時，如圖10，由於連接杆能相對陽接頭單元2運動，運動中擠壓連接彈簧，並是第一、第二箱體靠近直至碰撞接觸，因而碰撞接觸的壓力直接由浮箱箱體承受，而箱體表面上的橡膠層首先接觸，可以起到緩衝作用，此時，連接器本身不受力。如若縱蕩（沿X軸的線位移）、橫蕩（繞Y軸的線位移）和垂蕩（沿Z軸的線位移）共同作用於連接的浮箱，此時，只要浮箱沿X方向的位移大於浮箱正常連接時的間距，如圖11，就會導致浮箱還沒移動到位時浮箱箱體就已經接觸，從而由浮箱箱體直接承受壓力，而連接器僅承受拉力。因此連接杆的受力狀態大大得到改善。

本實用新型連接杆兩端的球頭通過轉動來適應調整兩連接浮箱相對位置變化，可大大減低因這種位置變化而引起的受力，達到卸荷作用；同時球連接還可克服形位公差、尺寸公差和累積誤差的影響，實現一種柔性連接。