[實(shí)用新型]一種基于動(dòng)態(tài)量測(cè)離心力的追蹤懸浮結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)中心的裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201821056646.1
• 申請(qǐng)日: 2018-07-05
• 公開（公告）號(hào): CN208488080U
• 公開（公告）日: 2019-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李建波;楊凱;梅潤(rùn)雨;常雪;林皋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B21/00
• 分類號(hào): G01B21/00;G01B21/02
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 李曉亮;潘迅

一種基于動(dòng)態(tài)量測(cè)離心力的追蹤懸浮結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)中心的裝置，屬于工程結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。該裝置包括三組裝置，每組裝置均可以確定出一條過真正結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)中心的直線。其中，兩組裝置用于測(cè)量，一組裝置用于擬合和復(fù)核；所述的每組裝置包括前后兩個(gè)單位裝置，以單位裝置中實(shí)心球?yàn)轭^部，則每組裝置的頭部均面向結(jié)構(gòu)中部，三組裝置之間要求互不平行。本實(shí)用新型通過應(yīng)變片及其他構(gòu)件檢測(cè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)過程中裝置中實(shí)心球的離心力和角速度，并由此計(jì)算出假設(shè)的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)中心與裝置的距離，通過該距離和固有的幾何關(guān)系，確定出過真正結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)中心的直線。本實(shí)用新型可長(zhǎng)期實(shí)時(shí)測(cè)量追蹤懸浮結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)中心，監(jiān)測(cè)過程簡(jiǎn)單易行、速度快，結(jié)果準(zhǔn)確可靠，成本低。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于工程結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于離心力動(dòng)態(tài)量測(cè)的追蹤懸浮結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)中心的裝置，適用于偶遇隨機(jī)動(dòng)力作用下材料不均勻或異形懸浮工程結(jié)構(gòu)搖擺或扭轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)中心位置的快速高效實(shí)時(shí)測(cè)定。

背景技術(shù)

實(shí)時(shí)確定工程結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)中心位置，對(duì)于保證一些懸浮結(jié)構(gòu)部件安全、控制結(jié)構(gòu)部件在運(yùn)輸過程中保持穩(wěn)定具有重要的工程意義。在海洋工程領(lǐng)域，有一種預(yù)制基礎(chǔ)構(gòu)件的工程結(jié)構(gòu)，內(nèi)部空心，類似船箱，一般以海面漂浮的形式，被拖曳到指定施工地點(diǎn)，再填入砂石等重物使之沉入海底形成建構(gòu)筑物的基礎(chǔ)。在海面拖曳運(yùn)輸?shù)倪^程中，受波浪等作用，結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生一定的搖擺或扭轉(zhuǎn)，為保證結(jié)構(gòu)在拖曳過程中的平穩(wěn)，多以表面施加配重的方式，需要牽引力方向通過結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)中心，避免傾覆或扭轉(zhuǎn)力矩過大產(chǎn)生側(cè)翻。但受波浪等隨機(jī)荷載作用，以及在結(jié)構(gòu)進(jìn)水、缺損等復(fù)雜情況下，懸浮結(jié)構(gòu)的的轉(zhuǎn)動(dòng)中心在不斷的發(fā)生著改變。所以在運(yùn)輸過程中，需要實(shí)時(shí)跟蹤結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)中心的瞬時(shí)變化，以調(diào)整拖曳牽引力的方向和行進(jìn)速度。

目前，工程領(lǐng)域多基于懸吊實(shí)驗(yàn)或數(shù)值計(jì)算的方法來確定結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)中心。懸吊實(shí)驗(yàn)的方法考慮了穩(wěn)定狀態(tài)下重力的作用，但由于波浪等隨機(jī)載荷很難提前確定，對(duì)于海上復(fù)雜環(huán)境條件下的懸浮結(jié)構(gòu)，此時(shí)該方法將不再適用。而數(shù)值計(jì)算的方法，盡管對(duì)于異形程度較大的構(gòu)件，基于剛性部件扭轉(zhuǎn)假定，通過數(shù)值分析可以計(jì)算出來結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)中心，但在海上荷載多變、結(jié)構(gòu)進(jìn)水、缺損等復(fù)雜情況下，懸浮結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)中心的位置不斷變化，該方法不能實(shí)時(shí)追蹤的懸浮結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)中心，并且數(shù)值計(jì)算方法對(duì)于材料不均勻的結(jié)構(gòu)，并不能快速準(zhǔn)確地得到其轉(zhuǎn)動(dòng)中心。所以無論是實(shí)驗(yàn)還是采用數(shù)值計(jì)算，尚無法實(shí)現(xiàn)快速實(shí)時(shí)瞬態(tài)地確定結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)中心的位置。在這種情況下，對(duì)于偶發(fā)的快速隨機(jī)動(dòng)力載荷導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)，急需要一種簡(jiǎn)單有效的、能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量追蹤懸浮結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)中心的裝置和方法。

實(shí)用新型內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實(shí)用新型提供一種基于動(dòng)態(tài)量測(cè)離心力的追蹤懸浮結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)中心的裝置，使得監(jiān)測(cè)過程簡(jiǎn)單易行，結(jié)果可靠，并且可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)得異形或材料不均勻懸浮結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)中心的要求。本實(shí)用新型通過應(yīng)變片及裝置中其他構(gòu)件檢測(cè)結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)過程中裝置中實(shí)心球的離心力和角速度，并由此計(jì)算出假設(shè)的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)中心與裝置的距離。前排單位裝置實(shí)心球球心和假設(shè)的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)中心的連線、前排單位裝置實(shí)心球球心和需要確定的真正的轉(zhuǎn)動(dòng)中心的連線，以及假設(shè)的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)中心和真正要確定的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)中心的連線，三線相交會(huì)構(gòu)成一個(gè)直角三角形；前排單位裝置實(shí)心球球心和假設(shè)的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)中心的連線，假設(shè)的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)中心和真正要確定的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)中心的連線，兩線具有互相垂直的特點(diǎn)。本實(shí)用新型有三組裝置，每組裝置均包含前后兩個(gè)單位裝置；每組裝置可以計(jì)算出假設(shè)的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)中心與裝置的距離，然后利用直角三角形中兩線相互垂直的特點(diǎn)，得到一條必過結(jié)構(gòu)真正轉(zhuǎn)動(dòng)中心的直線。即：三組裝置可得三條必過結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)中心的直線，兩線相交即可得到結(jié)構(gòu)真正的轉(zhuǎn)動(dòng)中心，第三條直線用于擬合和復(fù)核。

本實(shí)用新型的目的就是使得監(jiān)測(cè)過程簡(jiǎn)單易行，結(jié)果可靠，并且可滿足實(shí)時(shí)測(cè)得材料不均勻或異形懸浮結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)中心的要求。

為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案為：