[發明專利]一種自升式平臺波流載荷實驗數據采集裝置及方法

有效

• 申請號: 201610158019.8
• 申請日: 2016-03-18
• 公開（公告）號: CN105588612B
• 公開（公告）日: 2017-12-05
• 發明（設計）人: 田曉潔;陳鵬飛;高志明;孫國欽;劉貴杰;穆為磊
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G01M10/00
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙)11390
• 代理人: 胡劍輝

技術領域

本發明屬于海洋工程技術領域，特別涉及一種波流載荷數據采集裝置及方法。

背景技術

在海洋工程建設中，海域環境十分惡劣，經常同時受到臺風、海浪、海流、海冰、潮汐以及地震等的作用。海上自升式平臺的穩定性、環境適應性要求更高，其結構復雜、造價昂貴，外部載荷及結構強度標準很難精確確定。海浪和海流載荷是海上結構物的控制載荷，對工程的造價、安全度及壽命起著非常重要的作用。因此，準確的波流載荷計算和合理的強度評估在自升式平臺設計階段尤為重要。

常規波流載荷實驗中，主要采用的均是單片式應力應變片采集方法，因受實驗過程中的諸多因素影響，導致采集到的實驗數據誤差較大，且為保證實驗要求需進行大量的重復性驗證試驗，人力物力浪費嚴重。并且在實驗過程中受拖車設備振動，波流耦合下的渦旋釋放影響以及其他各類環境噪聲的影響，會導致單片式應力應變片采集到的實驗數據存在較大的誤差。本發明提出了一種可準確采集自升式平臺波流載荷實驗數據的方法，為不同規格的自升式海洋平臺波流載荷實驗的數據采集提供了方法指導，具有重要的理論意義和工程應用價值。

發明內容

本發明的目的是：提供一種自升式平臺波流載荷實驗數據采集裝置及方法，提高了波流載荷實驗數據采集的精度，解決了目前波流載荷實驗中實驗數據誤差大，人力物力浪費等問題。

本發明的技術方案是：一種自升式平臺波流載荷實驗數據采集裝置，它包括：水池(1)、自升式平臺樁腿(2)、應力應變片組(3)、三軸振動加速度傳感器(4)、聲發射傳感器組(5)、波高傳感器(6)、數據采集設備(7)、數據處理顯示設備(8)；

所述水池(1)用于模擬產生海浪、海流等海洋波流載荷環境；

所述自升式平臺樁腿(2)放置于水池中，用于模擬海洋中的各類平臺樁腿，并可在外部作用力下在所述水池(1)中水平多方向運動；

所述應力應變片組(3)固定在所述自升式平臺樁腿(2)的測力桿表面，用于測量實驗過程中所述自升式平臺樁腿(2)所受到的環境載荷信號，并將組內單個應力應變片所采集的環境載荷信號，分別發送給所述數據采集設備(7)；

所述三軸振動加速度傳感器(4)固定在所述自升式平臺樁腿(2)的測力桿底部位置，用于測量實驗過程中所述自升式平臺樁腿(2)的振動加速度時域響應，并將所采集的時域響應信號發送給所述數據采集設備(7)；

所述聲發射傳感器組(5)固定在所述自升式平臺樁腿(2)的上表面，用于采集實驗過程中的環境噪聲信號，為后期數據降噪處理提供支持，并將所采集的環境噪聲信號發送給所述數據采集設備(7)；

所述波高傳感器(6)固定于水池中，并與所述自升式平臺樁腿(2)平行，用于采集測量實驗過程中的適時波高信號，并將所采集的波高信號發送給所述數據采集設備(7)；

所述數據采集設備(7)用于收集所述應力應變片組(3)的單個應力應變片傳送的環境載荷數據信號，所述三軸振動加速度傳感器(4)傳送的時域響應信號，所述聲發射傳感器組(5)的單個聲發射傳感器傳送的環境噪聲信號，所述波高傳感器(6)傳送的波高信號，并將這些信號轉換成適應所述數據處理顯示設備(8)的格式，發送給所述數據處理顯示設備(8)；

所述數據處理顯示設備(8)用于將所述數據采集設備(7)傳送的經過處理后的環境載荷數據信號數據、時域響應信號數據、環境噪聲信號數據、波高信號數據，進一步處理后，顯示出來。

更進一步地，所述應力應變片組(3)包括3組應力應變片，每組應力應變片之間的垂向間距不相等，每組應力應變片有兩個應力應變片組成，兩個應力應變片采用90度半橋式貼片法固定。

更進一步地，所述應力應變片組(3)中的應力應變片固定前去除所述自升式平臺樁腿(2)的測力桿表面的油污及鐵屑，固定后做防水處理。

更進一步地，所述聲發射傳感器組(5)固定在所述自升式平臺樁腿(2)上表面時，在所述聲發射傳感器組(5)的發射傳感器與所述自升式平臺樁腿(2)上表面之間，填充耦合劑；

更進一步地，所述數據處理顯示設備(8)將所述數據采集設備(7)傳送的聲發射傳感器組(5)傳送的多個環境噪聲信號數據進行完整采集輸出，得到最終完整有效的環境噪聲信號數據。

更進一步地，所述數據處理顯示設備(8)將所述數據采集設備(7)傳送的應力應變片組(3)傳送的多個環境載荷數據信號，分別根據3組應力應變片之間的距離ΔL1、ΔL2和ΔL1+ΔL2，在同一次實驗中計算出三組不同實驗結果，得到最終有效的三個不同的環境載荷信號數據。