[實用新型]一種導輪式彈性繩索模擬裝置

有效

• 申請號: 201621235441.0
• 申請日: 2016-11-15
• 公開（公告）號: CN206281721U
• 公開（公告）日: 2017-06-27
• 發明（設計）人: 孫運佳;黃宣軍
• 申請（專利權）人: 中交天津港灣工程研究院有限公司;中交第一航務工程局有限公司;天津港灣工程質量檢測中心有限公司
• 主分類號: G01N3/14
• 分類號: G01N3/14;G01N3/02
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙)12214
• 代理人: 王秀奎

技術領域

本實用新型屬于港口航道工程實驗室試驗設備，具體涉及一種導輪式彈性繩索模擬裝置。

背景技術

隨著海洋經濟的快速發展，濱海資源得到進一步的開發，深海經濟越來越受到重視。船型的大型化及碼頭的深水化成為必然的趨勢，但隨之而來的，工程建設也將面對越來越惡劣的自然條件。船舶的系泊及大型結構物的錨定通常會利用高強度的纜繩來與固定的墩柱連接以保證安全。纜繩的受力與船舶運動具有非常復雜的關系，它不僅涉及到系纜力等對船舶的非線性約束，同時還涉及風、水流動以及波浪的作用，而且不同的碼頭泊位布置方案如碼頭長度、結構布置等也會直接影響到船舶的系纜力的分布。其中，系泊纜繩的布置方式、使用數量、初張拉力以及材料種類都會對船舶和碼頭結構的安全與正常運行產生重要的影響。

如上所述，由于船舶所受外荷載的多樣性，纜繩受力十分復雜，因此需要在實驗室中通過船舶系泊物理模型試驗的方法對實際工程中碼頭泊位和系泊船舶纜力設計等進行驗證和優化。在實驗室中進行船舶系泊物理模型試驗時，需要合適的替代物來模擬實際工程中的彈性繩索(在實際工程中，纜繩在受拉力作用下都會有一定變形，而其變形將影響對于系纜物體的約束,纜繩的受力變形特性與其長度、直徑以及材料等因素有關，表現為明顯的非線性特點。因此正確的模擬彈性繩索對于試驗結果具有重要的影響)。

目前，試驗室主要通過組合彈簧片或者尋找相似替代材料來模擬實際工程原型的彈性繩索，如以縮小的鋼絲繩、尼龍線等性能接近的材料來進行試驗。但上述方法均無法較為準確模擬實際繩索的拉力-變形曲線(即無法準確模擬實際繩索的拉力變形特性)。一方面需要多次重復試驗，操作費時，且模擬效果較差；另一方面，由于實際工程中采用的繩索多樣，且由于試驗比尺限制，很難找到一種便捷、通用的方法來模擬彈性繩索。

實用新型內容

為了克服上述現有技術的缺陷，本實用新型所要解決的技術問題是提出一種可以準確模擬實際工程中的彈性繩索的導輪式彈性繩索模擬裝置。該導輪式彈性繩索模擬裝置可以準確模擬實際繩索的拉力變形特性，適用于船舶系泊、大型結構物錨定等彈性繩索模擬，可推廣應用于其他類型模型試驗的繩索模擬。

本實用新型是通過以下技術方案實現的：

一種導輪式彈性繩索模擬裝置，包括兩個滑道板，在滑道板上沿其長向豎直開設有多個滑槽，在每一個滑槽上設置可以上下自由滑動的限位螺絲；在兩個滑道板中間豎直設置有一空心導軌，空心導軌底部固定于底板上，空心導軌頂端設置一定滑輪，空心導軌的底部還滑動套裝有一托盤；定滑輪一側的導線豎直穿過空心導軌并與底部托盤相連；其中空心導軌側面留有縫隙，以使托盤能夠隨導線通過導軌上下移動；在空心導軌上還套設有多個重塊，重塊的數量與單個滑道板上的滑槽的數量一致；重塊之間通過彈簧連接，并在每個重塊的底部水平設置支撐桿，支撐桿的兩端分別搭接在兩個滑道板滑槽上的限位螺絲上，以使重塊只能向上移動而限制其向下運動；當彈性繩索受力時，繩索拉力通過滑輪導線將底部托盤提起，并壓縮彈簧，當重塊提升高度達到一定程度時，底部托盤與其上重塊相接并繼續向上運動；至拉力達到最大值時，重塊停止向上運動，并隨著拉力變小向下運動；當拉力恢復至小于某個重塊的重量時，該重塊由于受到限位螺絲的阻擋而停止向下運動。

在上述技術方案中，每個滑道板上豎直設置5-10個規格相同的滑槽，每個滑槽等間距布置。

在上述技術方案中，滑輪另一側的導線與另一個可移動的滑輪相連，該可移動的滑輪可靈活固定于彈性繩索的一段。

在上述技術方案中，在滑道板一側，設置一標尺，其精度為毫米級，用于控制各個重塊之間的距離。

在上述技術方案中，為防止重塊在與托盤或前一個重塊接觸前被彈簧頂起，將重塊下部設置凹槽，將彈簧一段設置在凹槽內，即留有部分的彈性空間。

所述的導輪式彈性繩索模擬裝置的具體設置方法：

(1)根據原型彈性繩索拉力-變形對應關系，計算得到縮尺后的與原型對應 的模型繩索的拉力-變形關系(圖3)，并取若干節點(F_n，L_n)，見下表，