專利名稱：海洋結(jié)構(gòu)物強迫往復(fù)運動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種海洋工程技術(shù)領(lǐng)域的試驗裝置，具體是一種海洋結(jié)構(gòu)物 強迫往復(fù)運動裝置。
背景技術(shù)：
半潛式平臺、SPAR平臺、TLP平臺、浮筒等大尺度深水海洋工程結(jié)構(gòu)在波 浪、海流作用下的渦激運動，以及海洋平臺樁腿、錨鏈、立管等小尺度構(gòu)件在波 浪、海流作用下的的渦激振動，都是當(dāng)今海洋工程領(lǐng)域重點關(guān)注的前沿研究課題。 與自激振蕩一樣，強迫振蕩模擬與實驗也是其中的重要研究內(nèi)容。目前而言，模 型試驗是研究渦激運動和渦激振動最有效的途徑之一，通過模型試驗可以得到海 洋工程結(jié)構(gòu)物在波浪、海流以及二者耦合作用下的水動力系數(shù)，包括質(zhì)量系數(shù)和 阻力系數(shù)等，以及其隨不同Re數(shù)、不同KC數(shù)的變化規(guī)律，這些測試數(shù)據(jù)對于
準(zhǔn)確預(yù)報運動性能和環(huán)境載荷、完善理論與數(shù)值模擬方法和手段都具有重i的意義。
實驗室原有強迫往復(fù)運動試驗裝置具有明顯局限性運動幅度較小，僅lm;
結(jié)構(gòu)單薄，只能進行小尺度結(jié)構(gòu)模型的實驗；功能單一，只能用于模擬渦激振動，
而不能模擬渦激運動。這套模型已不能適應(yīng)海洋深水試驗池對于當(dāng)今海洋結(jié)構(gòu)物 渦激振動、渦激運動模擬與實驗的要求。
經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中的類似裝置包括專利申請?zhí)?200710043697. 0，專利名稱為橫置于拖曳水池中柔性管件模型的渦激振動試驗 裝置；專利申請?zhí)?00710043696.6,專利名稱為豎直于拖曳水池中柔性管件 模型的渦激振動試驗裝置；專利申請?zhí)?00620047162.1，專利名稱為單柱式 海洋平臺渦激運動模型試驗裝置。上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處在于(l)測量目標(biāo) 單一，只能模擬渦激運動或者渦激振動；(2)都需要開動拖車等大型設(shè)備在拖曳 水池中從而進行試驗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種海洋結(jié)構(gòu)物強迫往復(fù)運動裝置，使模型試驗中運動距離大幅度加長，承載能力大幅度提高，而且可以實現(xiàn)所 連接模型按給定的幅度、周期、方式自動往復(fù)振蕩運動。
本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括底座、直線軌道、滑塊、驅(qū) 動電機及減速器，其中底座平行固定于拖車底部，直線軌道固定設(shè)置于底座的 下表面，滑塊通過齒輪齒條的方式在直線軌道上運動，滑塊上安裝有驅(qū)動電機和 行星減速器。
所述的直線軌道長7. 5m，通過齒輪齒條的方式在直線軌道上運動
所述的滑塊的最大承受扭矩為9000NM，最大運行速度為3.0m/s，該滑塊通 過齒輪齒條的方式在直線軌道上平滑運動?；瑝K上安裝有驅(qū)動電機和行星減速 器?；瑝K底部設(shè)有螺栓以連接海洋結(jié)構(gòu)物試驗?zāi)Ｐ汀?br> 所述的驅(qū)動電機的最大拉力為650kg，驅(qū)動電機上設(shè)有長度為16m的走線拖 鏈，該走線拖鏈的兩端分別與驅(qū)動電機4和電源以及控制電機的計算機相連。
工作時，將模型固定在運動滑塊下，開啟驅(qū)動電機和減速器，帶動滑塊在直 線滑軌上大幅往復(fù)運動或小幅振動，以此模擬大尺度深水海洋工程結(jié)構(gòu)在波浪、 海流作用下的渦激運動和小尺度構(gòu)件的渦激振動。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點1)可以實現(xiàn)所連接模型按給定的幅 度、周期、方式自動往復(fù)振蕩運動，運動方式包括正弦運動等，可自定義因此既 可以模擬渦激振動也可以模擬渦激運動，既可實現(xiàn)小負(fù)載情況下的高速振蕩運動 (最大速度3m/s)，也可實現(xiàn)大負(fù)載情況下的振蕩運動(最大速度1.5m/s); 2) 自帶驅(qū)動電機，因此不需要拖車等外部設(shè)備；3)有效運動距離可達(dá)6m，比之先 前的lm有效距離大幅度提高；4)垂向負(fù)載可達(dá)300kg，水平負(fù)載可達(dá)400kg， 同樣比目前設(shè)計有很大提高，因此適用于大型深水工程結(jié)構(gòu)物試驗。綜上所述， 可見本發(fā)明能夠適用于各種深水工程結(jié)構(gòu)物渦激振動、渦激運動模擬與實驗的需 要。可用于測量和調(diào)節(jié)船類、FPSO、半潛式鉆井平臺、SPAR平臺等多種海洋工 程結(jié)構(gòu)物模型的參數(shù)。


圖l為本發(fā)明總體示意圖。 圖2為本發(fā)明正面示意圖。 圖3為本發(fā)明俯視示意圖。 圖4為本發(fā)明側(cè)視示意圖。圖5為本發(fā)明工作示意圖。
具體實施例方式
下面對本發(fā)明的實施例作詳細(xì)說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下 進行實施，給出了詳細(xì)的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限 于下述的實施例。
如圖1所示，本實施例包括4個底座1、直線軌道2、滑塊3、驅(qū)動電機4 及減速器5，其中4個底座1分別垂直固定于拖車9底部，直線軌道2固定設(shè) 置于4個底座1的下表面，滑塊3設(shè)置于直線軌道2上，驅(qū)動電機4和行星減 速器5分別與滑塊3相連接。
所述的底座1的下表面處于同一水平線上，同時其下表面中心都處于同一直 線上，以保證直線軌道2在同一水平面上。
所述的直線軌道2長7. 5m，側(cè)面全長范圍內(nèi)都有齒條。
所述的滑塊3的最大承受扭矩為9000NM，最大運行速度為3. 0m/s，該滑塊 3以齒輪齒條的形式和直線軌道2相連接，上面安裝有驅(qū)動電機4和行星減速器 5，其底部設(shè)有螺栓連接海洋結(jié)構(gòu)物試驗?zāi)Ｐ汀?br> 所述的驅(qū)動電機4上設(shè)有長度為16m的走線拖鏈6，該走線拖鏈6的兩端分 別與驅(qū)動電機4和電源以及控制電機的計算機相連。
工作時，海洋結(jié)構(gòu)物強迫往復(fù)運動試驗裝置需水平安裝在水線面8上方，并 保持一定間距。底座1需緊密連接在水線面上方的固定構(gòu)件(例如拖車9)底部， 以避免安裝直線滑軌2時出現(xiàn)偏移。如圖5所示，將整套系統(tǒng)安裝在拖車9下 面，然后在運動滑塊3下安裝試驗用的模型7，使得模型水線和水線面8對齊， 接著開啟驅(qū)動電機4，即可帶動模型7在水中往復(fù)振動和振蕩運動。以此模擬海 洋結(jié)構(gòu)物在海洋中的渦激振動和渦激運動。
權(quán)利要求
1、一種海洋結(jié)構(gòu)物強迫往復(fù)運動裝置，包括底座、直線軌道、滑塊、驅(qū)動電機及減速器，其特征在于底座平行固定于拖車底部，直線軌道固定設(shè)置于底座的下表面，滑塊通過齒輪齒條的方式在直線軌道上運動，滑塊上安裝有驅(qū)動電機和行星減速器。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的海洋結(jié)構(gòu)物強迫往復(fù)運動裝置，其特征是，所述 的直線軌道長7.5m，通過齒輪齒條的方式在直線軌道上運動。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的海洋結(jié)構(gòu)物強迫振動裝置，其特征是，所述的滑 塊的最大承受扭矩為9000NM，最大運行速度為3.0m/s。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的海洋結(jié)構(gòu)物強迫往復(fù)運動裝置，其特征是，所述 的滑塊底部設(shè)有螺栓以連接海洋結(jié)構(gòu)物試驗?zāi)Ｐ汀?br> 5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的海洋結(jié)構(gòu)物強迫往復(fù)運動裝置，其特征是，所述 的驅(qū)動電機的最大拉力為650kg5。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的海洋結(jié)構(gòu)物強迫往復(fù)運動裝置，其特征是，所述 的驅(qū)動電機5上設(shè)有長度為16m的走線拖鏈，該走線拖鏈的兩端分別與驅(qū)動電 機和電源以及控制電機的計算機相連。
全文摘要
一種海洋工程技術(shù)領(lǐng)域的海洋結(jié)構(gòu)物強迫往復(fù)運動裝置，包括底座、直線軌道、滑塊、驅(qū)動電機及減速器，其中底座平行固定于拖車底部，直線軌道固定設(shè)置于底座的下表面，滑塊通過齒輪齒條的方式在直線軌道上運動，滑塊上安裝有驅(qū)動電機和行星減速器。本發(fā)明可將海洋結(jié)構(gòu)物固定在滑塊底部，由驅(qū)動電機帶動在直線軌道上往復(fù)運動，模擬渦激振動、渦激運動現(xiàn)象，此裝置結(jié)構(gòu)簡單，自動化程度高。
文檔編號G01M10/00GK101666703SQ20091019513
公開日2010年3月10日 申請日期2009年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月4日
發(fā)明者刑寶峰, 濤 彭, 楊建民, 楊立軍, 肖龍飛 申請人:上海交通大學(xué)