[實用新型]一種測量鉆井平臺三樁腿波流載荷的實驗裝置

有效

• 申請號: 201721398903.5
• 申請日: 2017-10-27
• 公開（公告）號: CN207775951U
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發明（設計）人: 謝迎春;李相坤;王清揚;田曉潔;冷鼎鑫;劉貴杰
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00;E02B1/02
• 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

一種測量鉆井平臺三樁腿波流載荷的實驗裝置，包括水池、位于所述水池內的三樁腿縮尺模型，位于所述水池上方的工裝架、測力桿、六維力傳感器、三軸振動加速度傳感器、波高傳感器，以及數據處理單元。本實用新型的實驗裝置以自升式海洋平臺三樁腿的縮尺模型作為實驗對象，真實的模擬了實際海洋平臺的三樁腿結構，克服了以圓柱桿件代替桁架式樁腿作為實驗模型時實驗結果應用價值不大的弊端；本實用新型實驗裝置還同時設置了三根測力桿和六維力傳感器，實現了在一次實驗過程中可以同時獲取三樁腿模型中各個樁腿的受力和模型整體受力，在提高了實驗效率的同時還很好的保證了各個數據采集的同步性，為自升式平臺三樁腿之間群樁效應的分析提供了數據支持。

技術領域

本實用新型屬于海洋工程技術領域。更具體地，涉及一種測量鉆井平臺三樁腿波流載荷的實驗裝置。

背景技術

近些年來，隨著國家對海洋能源開發的重視，自升式平臺憑借其定位能力強、環境適應性強等優點應用也越來越廣泛。但是，由于海洋環境的復雜性，將會受到風、海浪、海流及浮冰等載荷的作用，其中海浪載荷和海流載荷是最常見的環境載荷，對平臺的造價、穩定性及壽命起著非常重要的作用。因此，準確的波流載荷計算對于平臺的設計制造、強度評估及結構優化尤為重要。

常規的波流載荷實驗，主要的實驗方法有兩種：其一是以單根樁腿的幾個節距作為實驗對象，但是該方法無法真實地模擬海洋平臺的三樁腿結構，忽略了海洋平臺樁腿之間的群樁效應(群樁效應：樁腿之間的相互影響。)；其二是以圓柱桿件代替樁腿來分析樁腿之間的群樁效應，忽略了樁腿的桁架式結構，其實驗結果應用價值不大。因此，本實用新型提出了一種以自升式海洋平臺三樁腿的縮尺模型作為實驗對象進行群樁效應分析的實驗裝置及方法，可以同時采集各個樁腿受力和平臺整體受力，為桁架式樁腿結構水動力系數的推導和樁腿之間群樁效應的分析提供了技術支持，具有重要的理論意義和研究價值。

發明內容

本實用新型的一個目的在于提供一種測量鉆井平臺三樁腿波流載荷的實驗裝置，該實驗裝置實現了同步采集三根樁腿各自的受力和整體受力，真實的模擬了實際海洋平臺的三樁腿結構，避免了以圓柱桿件代替桁架式結構而造成的誤差，保證了數據采集的同步性，為桁架式樁腿結構水動力系數的推導和群樁效應的分析提供了數據支持。

一種測量鉆井平臺三樁腿波流載荷的實驗裝置，包括水池、位于所述水池內的三樁腿縮尺模型，位于所述水池上方的工裝架、測力桿、六維力傳感器、三軸振動加速度傳感器、波高傳感器，以及數據處理單元；

所述三樁腿縮尺模型的下端延伸至水池的水面下；并在外部作用力下在水池內擺動；

所述測力桿豎直固定在三樁腿縮尺模型的上端，用于測量三樁腿縮尺模型受到波流載荷后產生彎矩；所述測力桿的外表面上設有電阻應變片組，用于測量單樁腿所受到的測力桿應變信號并其輸送至所述數據處理單元；所述測力桿的上端設有連接板；

所述六維力傳感器的下端固定在所述連接板的中心位置，上端與所述工裝架連接，用于測量三樁腿縮尺模型所受到的環境載荷信號并將其輸送至所述數據處理單元；

所述三軸振動加速度傳感器固定在所述連接板上，用于測量三樁腿縮尺模型的振動加速度時域響應信號并將其輸送至所述數據處理單元；

所述波高傳感器設置在水池中，且下端豎直延伸至水面下，不與水池底面相接觸，用于測量水池中波流的適時波高信號并將其傳輸至所述數據處理單元。

優選地，所述水池用于模擬產生海浪、海流等海洋環境載荷。

優選地，所述數據處理單元包括數據采集設備和數據顯示設備；所述數據采集設備將采集到的測力桿應變信號、環境載荷信號、振動加速度時域響應信號以及適時波高信號轉換成與與所述數據顯示設備相兼容的格式，并傳輸給所述數據顯示設備進行處理，然后通過所述數據設備進行顯示。

優選地，所述三樁腿縮尺模型包括三根單樁腿，所述三根單樁腿依次連接形成柱體結構的橫截面為三角形。