[發(fā)明專利]一種多功能浮體模型靜水自由衰減試驗(yàn)加載裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710630340.6
• 申請日: 2017-07-28
• 公開（公告）號(hào): CN107380344B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王樹青;蔣玉峰;李華軍;徐明強(qiáng);尹崇達(dá);夏志鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 中國海洋大學(xué)
• 主分類號(hào): B63B71/20
• 分類號(hào): B63B71/20;G01M10/00
• 代理公司: 青島匯智海納知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37335
• 代理人: 王丹丹

本發(fā)明涉及一種多功能浮體模型靜水自由衰減試驗(yàn)加載裝置，包括固定框架、工作臺(tái)、加載調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)及觸發(fā)牽引機(jī)構(gòu)；固定框架上設(shè)有可上下調(diào)節(jié)的工作臺(tái)，加載調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可在工作臺(tái)上滑動(dòng)，實(shí)現(xiàn)模型加載位置的精確定位；通過加載調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上端螺桿推進(jìn)下端壓桿進(jìn)行試驗(yàn)壓載，然后利用觸發(fā)牽引機(jī)構(gòu)改變加載調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)中部可折疊連桿的折疊角度進(jìn)行試驗(yàn)卸載，最終完成靜水自由衰減試驗(yàn)。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)浮體模型靜水自由衰減試驗(yàn)的快速壓載調(diào)節(jié)及遠(yuǎn)距離瞬時(shí)觸發(fā)；通過加載調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的單獨(dú)或協(xié)同工作，可以分別實(shí)現(xiàn)浮體結(jié)構(gòu)橫搖、縱搖、垂蕩三個(gè)自由度方向的靜水自由衰減試驗(yàn)，具有快速靈活、實(shí)用性廣、載荷調(diào)節(jié)可靠等特點(diǎn)，保證了試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及船舶與海洋工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有快速調(diào)節(jié)及遠(yuǎn)距離瞬時(shí)觸發(fā)特點(diǎn)的多功能浮體模型靜水自由衰減試驗(yàn)加載裝置。

背景技術(shù)

海洋油氣資源、礦產(chǎn)資源、空間資源等海洋資源及能源的開發(fā)、利用、運(yùn)輸都離不開各式各樣的浮式結(jié)構(gòu)物。如用于海洋資源勘探開發(fā)的各類勘探船，用于油氣生產(chǎn)的各類浮式海洋平臺(tái)，用于海洋資源、裝備遠(yuǎn)距離運(yùn)輸?shù)母黝愡\(yùn)輸船，用于油氣開發(fā)輔助支持的各類平臺(tái)供應(yīng)船、應(yīng)急救援船、生活支持船，用于海洋極地科學(xué)考察的各類科考船等。

海洋工程浮式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研發(fā)過程中，數(shù)值模擬和模型試驗(yàn)是不可或缺的兩大利器，二者相輔相成，相互促進(jìn)。在研究分析時(shí)，首先建立相應(yīng)的數(shù)值模型進(jìn)行水動(dòng)力分析，以確定其運(yùn)動(dòng)性能參數(shù)，進(jìn)而研究分析其在各種環(huán)境條件下的水動(dòng)力性能，然后利用模型試驗(yàn)對數(shù)值模型分析方法及結(jié)果加以驗(yàn)證，最終確定浮式結(jié)構(gòu)的水動(dòng)力性能及具體的結(jié)構(gòu)型式。特別是對于新型的浮式結(jié)構(gòu)物而言，模型試驗(yàn)是極其重要的一步。

模型試驗(yàn)是指在大型試驗(yàn)水池中進(jìn)行浮體模型系泊固定，布置相應(yīng)的試驗(yàn)儀器設(shè)備，研究分析其在風(fēng)、浪、流等環(huán)境條件作用下運(yùn)動(dòng)響應(yīng)。一般包括靜水自由衰減試驗(yàn)、規(guī)則波運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)、隨機(jī)波運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)、瞬態(tài)波運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)，其中靜水自由衰減試驗(yàn)是非常重要的試驗(yàn)環(huán)節(jié)，其準(zhǔn)確程度直接影響到整個(gè)模型試驗(yàn)的成敗。

靜水自由衰減試驗(yàn)是指將校準(zhǔn)好的浮體模型置于靜水中，進(jìn)行一定程度的壓載，使浮體模型某一自由度產(chǎn)生一定的初位移，然后快速卸載，使浮體模型自由衰減，利用六自由度測量儀或陀螺儀記錄位移信號(hào)，通過靜水自由衰減曲線得到浮體模型某一自由度的固有周期、阻尼系數(shù)等運(yùn)動(dòng)性能參數(shù)，而這些參數(shù)對浮體結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)性能優(yōu)化、結(jié)構(gòu)型式優(yōu)化、系泊設(shè)計(jì)與分析等均具有重要的參考價(jià)值。靜水自由衰減試驗(yàn)包括橫搖、縱搖、艏搖、橫蕩、縱蕩、垂蕩六個(gè)自由度方向的靜水自由衰減試驗(yàn)，其中橫搖、縱搖、垂蕩三個(gè)自由度方向最為關(guān)鍵。

現(xiàn)在關(guān)于多功能浮體模型自由衰減試驗(yàn)加載裝置還未見報(bào)道，現(xiàn)有技術(shù)中的通行做法是：利用重物或人為按壓進(jìn)行試驗(yàn)壓載，然后快速提起重物或抬起手臂，進(jìn)行試驗(yàn)卸載；而參與壓載、卸載的試驗(yàn)人員為了避免干擾破壞浮體模型周圍的流場，通常是靜立在水中，直到靜水自由衰減試驗(yàn)結(jié)束。

以上方法存在以下不足：

1.對于浮體模型試驗(yàn)來說，一般無法由一人完成靜水自由衰減試驗(yàn)的加載，通常需要兩人或多人協(xié)作，這就容易造成壓載或卸載的不同步，試驗(yàn)結(jié)果不可靠；

2.對大型浮體模型試驗(yàn)，需要大型重物進(jìn)行試驗(yàn)加載，試驗(yàn)人員依靠自身人力無法完成壓載和卸載工作，需要借助大型吊裝設(shè)備，從而增加了試驗(yàn)成本和試驗(yàn)操作的復(fù)雜性；

3.參與加載的試驗(yàn)人員人站立在浮體模型周圍，會(huì)對流場產(chǎn)生干擾，影響試驗(yàn)準(zhǔn)確性；

4.由于浮體模型的運(yùn)動(dòng)性能參數(shù)通常需要較長的時(shí)間才能獲得，而且同樣的試驗(yàn)參數(shù)是需要多組試驗(yàn)的；試驗(yàn)人員長時(shí)間在水中站立會(huì)造成身心疲勞，影響試驗(yàn)操作準(zhǔn)確性。

基于以上幾點(diǎn)不足，本發(fā)明提供一種多功能浮體模型靜水自由衰減試驗(yàn)加載裝置，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)壓載的快速調(diào)節(jié)、遠(yuǎn)距離瞬時(shí)同步觸發(fā)，具有重要的實(shí)用意義。

發(fā)明內(nèi)容