一种刚度可调的高承载弹性组件.pdf

本实用新型涉及一种刚度可调的高承载弹性组件，其是在两个相邻的承载环板之间设置有空心圆柱体结构的减震弹性体，减震弹性体的中心线与承载环板的中心线在同一条直线上，在减震弹性体与承载环板邻接的上、下表面上加工有至少4个沿着径向延伸的导槽，在承载环板与减震弹性体邻接的表面上焊接有与导槽结构吻合且一一对应的导筋，在减震弹性体上表面的导筋与下表面的导筋错位排布，本实用新型还可以通过调整导筋与导槽之间配合的松紧程度以及承载环板的尺寸以及改变承载环板与减震弹性体之间接触面的摩察系数调节弹性组件的刚度，其结构设计合理，能够有效吸收海洋平台安装过程中所产生的垂向碰撞，起到缓冲减震作用。

权利要求书
1.  一种刚度可调的高承载弹性组件，其特征在于：在两个相邻的承载环板(3)之间设置有空心圆柱体结构的减震弹性体(1)，减震弹性体(1)的中心线与承载环板(3)的中心线在同一条直线上，在减震弹性体(1)与承载环板(3)邻接的上、下表面上加工有至少4个沿着径向延伸的导槽，导槽在减震弹性体(1)的上、下表面均匀分布且导槽所占减震弹性体(1)表面积之和不超过减震弹性体(1)表面面积的16％，在承载环板(3)与减震弹性体(1)邻接的表面上焊接有与导槽结构吻合且一一对应的导筋(2)，在减震弹性体(1)上表面的导筋(2)与下表面的导筋(2)错位排布，导筋(2)直径d与导槽槽宽c之间的关系为：0.5c≤d≤c。

2.  根据权利要求1所述的刚度可调的高承载弹性组件，其特征在于：所述承载环板(3)的内径小于等于减震弹性体(1)的内径，承载环板(3)的外径R1与减震弹性体(1)的外径R3满足的条件是：1.8R3≥R1≥1.2R3。

3.  根据权利要求1所述的刚度可调的高承载弹性组件，其特征在于：在同一平面上一个导筋(2)与相邻一个导筋(2)之间的夹角为30～90°。

4.  根据权利要求1所述的刚度可调的高承载弹性组件，其特征在于：所述减震弹性体(1)的厚度是导槽槽深的3～10倍。

5.  根据权利要求1所述的刚度可调的高承载弹性组件，其特征在于：所述减震弹性体(1)是聚氨酯材料制成。

说明书一种刚度可调的高承载弹性组件
技术领域
本实用新型属于海洋工程减震技术领域，特别涉及一种刚度可调的高承载弹性组件。
背景技术
海洋平台浮托安装，是近年来海洋工程安装的主要方式，桩腿对接装置作为浮托安装用关键装置也得到越来越多的关注。桩腿对接装置的关键组件包括上部对接锥、水平和垂直弹性组件、下部砂箱和外套筒等，其中LMU内部的水平弹性组件主要起到减缓水平载荷冲击的作用，而垂直弹性组件不仅在浮托安装对接过程中起到缓冲作用，同时还担当了承载上部平台重量的重任。
中国专利申请CN103770906A公开了海洋平台浮托安装时的对接缓冲装置，其中公开了桩腿对接装置中所用到的垂直弹性组件和水平弹性组件，其中垂直弹性组件的由数个橡胶片和设在橡胶片之间的橡胶垫构成风琴状结构，由于该弹性组件全是采用橡胶材料制成，承载能力受限，橡胶受压产生变形容易改变承压面积，无法保证其在使用过程中的稳定性。
发明内容
为了克服上述技术所存在的不足，本实用新型提供了一种结构简单、承载能力较强，能够有效吸收垂直方向的荷载，而且组件刚度可根据要求调整的刚度可调的高承载弹性组件。
本实用新型所采用的技术方案是：在两个相邻的承载环板之间设置有空心圆柱体结构的减震弹性体，减震弹性体的中心线与承载环板的中心线在同一条直线上，在减震弹性体与承载环板邻接的上、下表面上加工有至少4个沿着径向延伸的导槽，导槽在减震弹性体的上、下表面均匀分布且导槽所占减震弹性体表面积之和不超过减震弹性体表面面积的16％，在承载环板与减震弹性体邻接的表面上焊接有与导槽结构吻合且一一对应的导筋，在减震弹性体上表面的导筋与下表面的导筋错位排布，导筋直径d与导槽槽宽c之间的关系为：0.5c≤d≤c。
上述承载环板的内径小于等于减震弹性体的内径，承载环板的外径R1与减震弹性体的外径R3满足的条件是：1.8R3≥R1≥1.2R3。
在同一平面上一个导筋与相邻一个导筋之间的夹角优选30～90°。
上述减震弹性体的厚度优选导槽槽深的3～10倍。
上述减震弹性体是聚氨酯材料制成。
本实用新型的提供的一种刚度可调的高承载弹性组件，通过在承载环板的表面焊接导筋、在减震弹性体的表面加工凹形的导槽，将导筋嵌装在导槽中，实现承载环板与减震弹性体的卡接，防止其在工作时出现滑移，倾倒歪斜等现象，而且有效减轻了单个组件的重量，方便装卸，便于更换中间的弹性件；对于相同尺寸的承载环板还可反复使用，降低成本，减少资源、能源消耗，在承压过程中，通过导筋的引导，使弹性体受压时在水平方向可以自由活动，本实用新型还可以通过调整导筋与导槽之间配合的松紧程度以及承载环板的尺寸以及改变承载环板与减震弹性体之间接触面的摩察系数调节弹性组件的刚度，其结构设计合理，能够有效吸收海洋平台安装过程中所产生的垂向碰撞，起到缓冲减震作用。
附图说明
图1为实施例1的弹性组件结构示意图。
图2为图1中减震弹性体1的上表面结构示意图。
具体实施方式
现结合附图和实施例对本实用新型的技术方案进行进一步说明，但是本实用新型不仅限于下述的实施情形。
实施例1
由图1可知，本实施例的刚度可调的高承载弹性组件是由3个减震弹性体1和4个承载环板3层叠而成，在两个相邻的承载环板3之间安装一个减震弹性体1，即减震弹性体1与承载环板3之间间隔分布。
本实施例的减震弹性体1是空心圆柱体结构的聚氨酯环，其外径R3为1400mm，内径R4为620mm，环宽为390mm，厚度为330mm，减震弹性体1的上表面加工有6个上导槽，6个上导槽在同一圆周上平均分布，上导槽是矩形通槽，其槽宽c为60mm，槽深为60mm，槽长与减震弹性 体1的环宽相等，一个上导槽与相邻一个上导槽的中心线之间的夹角为60°，6个上导槽所占减震弹性体1上表面的面积是减震弹性体1上表面总面积的11.4％，以不影响减震弹性体1的刚度特性为准。在减震弹性体1的下表面上也对应加工有完全相同的6个下导槽，一个下导槽与相邻一个下导槽的中心线之间的夹角为60°，上导槽与相邻一个下导槽之间的水平夹角为30°，即上导槽与下导槽错位分布。
在减震弹性体1的上表面和下表面分别安装有一个承载环板3，本实施例的承载环板3的内径R2与减震弹性体1的内径相同，外径R1为2000mm，厚度为50mm，R1＝1.43R3。承载环板3与减震弹性体1同轴设置，在承载环板3与减震弹性体1相对的一侧表面上沿着径向焊接有6个导筋2，每个导筋2的直径d为50mm，小于导槽的槽宽c，即d<c，导筋2的长度与承载环板3的环宽相同，即导筋2长为690mm，6个导筋2在承载环板3的表面上均匀分布，与减震弹性体1表面的导槽一一对应并且能够嵌装在导槽中，同时，在减震弹性体1的上表面的导筋2与减震弹性体1下表面的导筋2之间的水平夹角为30°，交错排布，在减震弹性体1受压变形中起导向作用，使其能够在水平方向自由活动。因此，在中间的承载环板3的上、下表面均焊接有导筋2，而在顶部和底部的承载环板3仅是与减震弹性体1相对的一侧上焊接导筋2。
本实施例的弹性组件用于承载上部平台重量，使用时聚氨酯材料的减震弹性体1充分利用了其弹性对碰撞起到了缓冲作用，而且利用承载环板3承接上部的压力，在上部平台与导管架对接过程中，平台重量逐渐转移到桩腿对接装置，其内部的垂向弹性组件承载的重量越来越大，减震弹性体1的变形也越来越大，在导筋2的引导作用下保证弹性体的变形能够沿着水平方向自由变形，而避免了局部变形较大出现滑移或者倾斜等问题。
实施例2
本实施例的减震弹性体1是空心圆柱体结构的聚氨酯环，其外径R3为1200mm，内径R4为600mm，环宽为300mm，其厚度为300mm。减震弹性体1的上表面加工有4个、上导槽，4个上导槽在同一圆周上平均分布，上导槽为矩形通槽，槽宽c为60mm，槽深为80mm，一个上导槽与 相邻一个上导槽的中心线之间的夹角为90°，4个上导槽所占减震弹性体1上表面的面积是减震弹性体1上表面总面积的8.49％，以不影响减震弹性体1的刚度特性为准。在减震弹性体1的下表面上也对应加工有完全相同的4个下导槽，一个下导槽与相邻一个下导槽的中心线之间的夹角为90°，上导槽与相邻一个下导槽之间的水平夹角为45°，即上导槽与下导槽错位分布。
本实施例的承载环板3的内径R2小于减震弹性体1的内径R4，R2＝550mm，外径R1为2160mm，厚度为50mm，其中R1＝1.8R3，与减震弹性体1同轴设置，在承载环板3与减震弹性体1相对的一侧表面上沿着径向焊接有4个导筋2，每个导筋2的直径d为60mm，d＝c，长度与承载环板3的环宽相同，即导筋2长为805mm，4个导筋2在承载环板3的表面上均匀分布，与减震弹性体1表面的导槽一一对应并且能够嵌装在导槽中卡紧，在减震弹性体1的上表面的导筋2与减震弹性体1下表面的导筋2之间的水平夹角为45°，交错排布。
其他的部件及连接关系等均与实施例1相同。
实施例3
本实施例的减震弹性体1是空心圆柱体结构的聚氨酯环，其外径R3为1800mm，内径R4为650mm，环宽为575mm，其厚度为560mm，减震弹性体1的上表面加工有12个的上导槽，12个上导槽在同一圆周上平均分布，上导槽是矩形通槽，槽宽c为50mm，槽深为60mm，一个上导槽与相邻一个上导槽的中心线之间的夹角为30°，12个上导槽所占减震弹性体1上表面的面积是减震弹性体1上表面总面积的15.6％，以不影响减震弹性体1的刚度特性为准。在减震弹性体1的下表面上也对应加工有完全相同的12个下导槽，一个下导槽与相邻一个下导槽的中心线之间的夹角为30°，上导槽与相邻一个下导槽之间的水平夹角为15°，即上导槽与下导槽错位分布。
本实施例的承载环板3的内径R2与减震弹性体1的内径相同，R2＝650mm，外径R1为2880mm，厚度为60mm，其中R1＝1.6R3，与减震弹性体1同轴设置，在承载环板3与减震弹性体1相对的一侧表面上沿着 径向焊接有12个导筋2，每个导筋2的直径d为30mm，d＝0.5c，长度与承载环板3的环宽相同，即导筋2长为675mm，12个导筋2在承载环板3的表面上均匀分布，与减震弹性体1表面的导槽一一对应并且能够嵌装在导槽中卡紧，在减震弹性体1的上表面的导筋2与减震弹性体1下表面的导筋2之间的水平夹角为15°，交错排布。
其他的部件及连接关系等均与实施例1相同。
实施例4
本实施例的承载环板3是5个，减震弹性体1是4个，相互间隔层叠设置，在两个相邻的承载环板3之间安装一个减震弹性体1，具体承载环板3和减震弹性体1的规格与实施例1～3中任意一个相同，或者还可以在其范围内根据实际的承载力以及安装空间大小进行调整。
其他的部件及连接关系等均与实施例1～3中任意一项的相同。
上述实施例1～4中的减震弹性体1还可以采用高硬度的橡胶材料制成，其具体的规格尺寸可以根据实际的承压大小进行调整。
以上所述仅仅是本实用新型的较佳实施例，其中减震弹性体1和承载环板3的层叠数量均可以根据实际使用情况进行增减。