[發明專利]一種用于模擬海洋環境載荷的裝置

有效

• 申請號: 201610952941.4
• 申請日: 2016-11-03
• 公開（公告）號: CN106500959B
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發明（設計）人: 閆天紅;王維剛;高騰;劉金梅;趙海峰;吳澤民
• 申請（專利權）人: 東北石油大學
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00
• 代理公司: 大慶知文知識產權代理有限公司 23115
• 代理人: 李建華

一種用于模擬海洋環境載荷的裝置。包括長度和寬度方向的反力架及加載單元、海洋導管架平臺模型、計算機系統和伺服驅動器；其中，長度方向的加載單元沿模型長度方向施加水平載荷，寬度方向的加載單元沿模型寬度方向施加水平載荷；兩個方向的加載單元均包括由伺服電機和作動器構成的伺服電動缸、前端和后端連接板、前端和后端球鉸組件以及位移和壓力傳感器；反力架與地面混凝土基礎相連，上端通過焊接與加載裝置的后端連接板相連，從而起到支持作用；所述計算機系統根據要求設定載荷參數和PID調節參數，對伺服驅動器發出指令并接其采集的數據。該裝置可以對模型施加不同參數的規則波或隨機波載荷，并具有抗沖擊、壽命長以及操作維護簡單的特點。

技術領域

本發明涉及一種針對導管架海洋平臺模型的海洋環境載荷模擬裝置。

背景技術

模型實驗是海洋工程水動力學研究的重要手段。當前所實施的海洋平臺，都要在設計前后對其做模型實驗研究，在海洋工程水池中模擬真實的風、浪等海洋環境條件，以預測其在真實海洋環境中的動力學特性。隨著海洋工程技術的發展，工程技術人員對海洋平臺的模型實驗提出了更高的要求。在某些風速比較大的海洋工況中，風載荷、波浪載荷對平臺性能影響顯著，因此平臺所受風載荷和波浪載荷需要精確模擬。而這些載荷往往是變化的，而平臺模型的響應也是不斷變化的，怎樣準確地模擬風載荷和波浪載荷成為一道難題。

中國專利文獻號CN201010289529.1記載了一種“非定常載荷模擬裝置”。它由基座、伺服電機、絞盤、導纜系統、纜繩、電器箱和控制系統組成，基座和電器箱固定在模型試驗水池的岸邊，伺服電機固定在基座上，絞盤固定在伺服電機上并與伺服電機的輸出軸固定連接，導纜系統固定安裝在基座上，纜繩穿過導纜系統且一端固定在絞盤上，另一端固定在模型上，控制系統檢測纜繩上的拉力并輸出控制指令至伺服電機。這種裝置是利用電絞盤對模型施加拉力，以模擬模型受到的風、浪、流環境載荷，盡管可以實現非定常載荷的模擬，但與實際環境載荷的作用點不同，由于纜繩自身重力和特性的影響，其拉力并不等于施加在模型上的載荷，所以不能實現精確控制。

發明內容

為了解決背景技術中所提到的技術問題，本發明提供了一種用于模擬海洋環境載荷的裝置，該種裝置用安裝在長度方向反力架和寬度方向反力架上的加載裝置對模型進行加載，并由伺服驅動器的兩個通道同步協調，通過程序實時控制電動缸輸出載荷，使輸出載荷與預定載荷一致，實現精確的非定常載荷模擬。

本發明的技術方案是：該種用于模擬海洋環境載荷的裝置，包括導管架海洋平臺模型、寬度方向載荷模擬單元、長度方向載荷模擬單元、計算機系統、和伺服驅動器，其獨特之處在于：

所述的導管架海洋平臺模型是由若干鋼管焊接而成的桁架結構，包括工作平臺、導管腿、拉筋和樁基；工作平臺由甲板、梁和立柱組成，與導管腿通過焊接連接；拉筋包括橫撐和斜撐，作為導管腿之間的連接構件；樁基是由鋼板和鋼結構焊接而成的箱體結構，上部與導管腿通過螺栓連接，下部通過地腳螺栓與混凝土基礎連接；工作平臺的底層和導管架主體第一層之間的部分為飛濺區，為直接承受載荷的區域；

所述寬度方向載荷模擬單元包括寬度方向的反力架和寬度方向的加載機構，所述寬度方向載荷模擬單元的作用為沿寬度方向施加水平載荷；

所述的寬度方向的反力架底部通過地腳螺栓與樁基混凝土固定連接，并通過焊接作用與樁基固定連接，上部通過焊接作用與寬度方向的后端連接板固定連接，從而起到支持的作用；