[實用新型]自升式海洋平臺樁腿波流載荷系數(shù)測試實驗系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2015-06-29
• 公開（公告）號: CN204758256U
• 公開（公告）日: 2015-11-11
• 發(fā)明（設計）人: 田曉潔;翟元壯;鐘本雷;陳鵬飛;穆為磊;劉貴杰
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00
• 代理公司: 北京和信華成知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

技術領域

本實用新型涉及海洋環(huán)境載荷測試技術，尤其是一種自升式海洋平臺樁腿波流載荷系數(shù)測試實驗系統(tǒng)。

背景技術

自升式海洋平臺在復雜多變的海洋自然環(huán)境中，將受到風、海浪、海流及海冰等載荷作用，其中波浪和海流載荷(以下簡稱波流載荷)同時直接作用于平臺上，對平臺的穩(wěn)定性和強度產(chǎn)生影響，是海上結構物穩(wěn)定性和使用壽命的決定性因素，它對工程的造價，安全度及壽命起著非常重要的作用，所以在海洋平臺的設計與計算中應重點考慮波流載荷對結構的影響。為了確保平臺在惡劣海洋環(huán)境條件下的安全及作業(yè)性能，必須進行不同海洋環(huán)境條件對平臺影響的分析研究。

自升式海洋平臺樁腿波流系數(shù)實驗目的是得出自升式平臺作業(yè)環(huán)境下的拖曳力系數(shù)C_D和慣性力系數(shù)C_M，以得到環(huán)境載荷對海洋平臺的影響，為維護設計平臺提供依據(jù)。對于海洋結構物波流載荷的研究方法，一般可分為理論計算和模型實驗兩種。目前在工程中以及有限元計算軟件中廣泛應用的方法一般是僅考慮主要弦桿的波流載荷，引用水動力系數(shù)的經(jīng)驗值，這種方法雖然簡便易行，但計算結果不精確。因此通過實驗系統(tǒng)來確定樁腿整體的拖曳力系數(shù)C_D和慣性力系數(shù)C_M的方法具有很重要的研究價值。

實用新型內(nèi)容

本實用新型提供一種自升式海洋平臺樁腿波流載荷系數(shù)測試實驗系統(tǒng)，用于克服現(xiàn)有技術中的缺陷，測量準確，為以后預測大型機械或材料本身的安全性能提供理論及數(shù)據(jù)支持。

本實用新型提供一種自升式海洋平臺樁腿波流載荷系數(shù)測試實驗系統(tǒng)，包括：

實驗平臺，包括盛有水的水池、造波機、拖車、測力桿和樁腿模型，所述造波機設置在水池一側造波以模擬海浪；所述樁腿模型底部設置在水池中，頂部通過測力桿與所述拖車連接，并在所述拖車的作用下移動以模擬海流；

監(jiān)測平臺，包括用于采集和處理波浪數(shù)據(jù)信號的波高測試儀、用于采集和處理海流數(shù)據(jù)信號的速度加速度傳感器、扭矩傳感器和用于采集和處理應力應變信號的應力應變傳感器；

控制平臺，包括用于控制造波機的輸出功率和拖車的輸出功率的電機控制單元和用于對來自于所述監(jiān)測平臺的信號進行實時采集、處理分析和顯示的數(shù)據(jù)采集及處理單元。

其中，所述拖車還包括使得所述樁腿模型旋轉的轉向機構。

優(yōu)選地，所述測力桿上沿軸向設置有兩個所述應力應變傳感器；所述波高測試儀和速度加速度傳感器均設置在所述樁腿模型頂部；所述扭矩傳感器設置在所述測力桿上，且位于兩所述應力應變傳感器之間。

優(yōu)選地，所述測力桿兩端分別通過法蘭固定連接所述拖車與所述樁腿模型。

本實用新型提供的自升式海洋平臺樁腿波流載荷系數(shù)測試實驗系統(tǒng)，通過造波機在水池中造波一模擬海浪，通過拖車帶動樁腿模型在水池中以一定速度移動以模擬海流，并通過監(jiān)測平臺采集上述模擬波流載荷作用下的樁腿模型響應的數(shù)據(jù)信號，最后通過控制系統(tǒng)對造波機電機和拖車電機輸出功率的控制對實驗平臺進行控制運行，并對樁腿模型響應的數(shù)據(jù)信號進行處理分析，最終顯示下數(shù)據(jù)采集界面上，通過實驗可以得出不同環(huán)境載荷下的拖曳力系數(shù)C_D和慣性力系數(shù)C_M，為以后預測大型機械或材料本身的安全性能提供理論及數(shù)據(jù)支持；相對于有限元計算軟件的計算方法，準確性較高。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例提供的實驗系統(tǒng)的結構示意圖；

圖2為本實用新型實施例提供的實驗系統(tǒng)中監(jiān)測平臺的各元件的布置結構圖。

具體實施方式

本實用新型實施例提供一種自升式海洋平臺樁腿波流載荷系數(shù)測試實驗系統(tǒng)，包括：

實驗平臺，包括盛有水的水池1、造波機2、拖車3、測力桿4和樁腿模型5，造波機2設置在水池1一側造波以模擬海浪；樁腿模型5底部設置在水池1中，頂部通過測力桿4與拖車3連接，并在拖車3的作用下移動以模擬海流；其中，拖車3還包括使得樁腿模型旋轉的轉向機構(圖中未示)。為方便拆裝，測力桿4兩端分別通過法蘭固定連接拖車3與樁腿模型5。測力桿4頂部通過第一法蘭41與固定架42連接，固定架42與拖車3連接。

拖車3帶動樁腿模型5以一定速度移動，模擬海流，造波機2在水池1岸邊造波，模擬海浪，拖車3上的轉向機構可以旋轉以調整樁腿模型5角度，以達到模擬真實環(huán)境載荷的效果。