网衣强迫振荡试验装置的制作方法

文档序号:12266452阅读:486来源:国知局
网衣强迫振荡试验装置的制作方法

本发明属于海洋工程技术领域,具体地,涉及一种考虑流速衰减影响的深海网衣强迫振荡试验装置。



背景技术:

在流体力学中,Keulegan-Carpenter数(KC数)是一个无量纲数,用来描述一个在振荡流场中的物体,所受到的阻力相对惯性力之间的关系,也可可以用在一物体在静止流体中振荡的情形。KC数小表示惯性力的影响比阻力要大,KC数大表示(紊流)阻力的影响较大。

在对深海网箱的受力研究中,由于造波机的造波能力限制,渔场网衣的实验研究仍然局限在低KC数工况下,对于网箱网衣这种细长柔性结构物,这并不能反映出网衣的真实水动力特性。

此外,在深海网箱结构中,前网衣会导致非常明显的流速衰减现象,从而对后网衣的动力响应影响很大;如果不考虑流速衰减影响,网箱设计偏保守,会从很大程度上增加制造成本,而当前对流速衰减的研究仍然局限在小KC数。



技术实现要素:

针对现有技术中的缺陷,本发明的目的是提供一种一种考虑流速衰减影响的深海网衣强迫振荡试验装置,旨在解决现有试验装置局限于整体模型,尺度效应较大,模拟较低KC数海况,没有对渔网框架进行边界处理,且局限于顺流单自由度振动的模拟,不能较真实的模拟实际海况的问题。

根据本发明的一个方面,提供一种网衣强迫振荡试验装置,其特征是,包括渔网框体模块和强迫振荡模块,所述渔网框体模块的第一侧连接第一连接模块,所述渔网框体模块的第二侧连接第二连接模块,所述渔网框体模块通过所述第一连接模块和第二连接模块可滑动连接在第一垂直滑动模块和第二垂直滑动模块上,所述第一垂直滑动模块可滑动连接在第一水平滑动模块上,所述第二垂直模块可滑动连接在第二水平滑动模块上,所述渔网框体模块与所述第一垂直滑动模块和第二垂直滑动模块垂直,所述第一垂直滑动模块和第二垂直滑动模块分别连接至一个拖车的底部,所述强迫振荡装置安装在所述拖车上并与所述渔网框体模块连接,所述强迫振荡模块驱动所述渔网框体模块振动。

优选地,所述网衣强迫振荡试验装置还包括数据采集处理器,所述渔网框体模块的第一侧的上下端为两个第一水平支撑杆,所述渔网框体模块的第二侧的上下端为两个第二水平支撑杆,在所述两个第一水平支撑杆上设置第一支撑桁材,在所述两个第二水平支撑杆上设置第二支撑桁材,在所述两个第一水平支撑杆和两个第二水平支撑杆的前端设置前置渔网,在所述两个第一水平支撑杆和两个第二水平支撑杆的后端设置后置渔网,所述前置渔网与所述两个第一水平支撑杆和两个第二水平支撑杆的连接处设置四个第一三分力仪,所述四个第一三分仪将所述渔网框体模块的振动数据传送至所述数据采集处理器,所述数据采集处理器对所述振动数据处理并输出。

优选地,在所述两个第一水平支撑杆和两个第二水平支撑杆之间设置框体假体,所述框体假体与所述前置渔网和后置渔网平行,所述框体假体与所述两个第一水平支撑杆和两个第二水平支撑杆的连接处设置四个第二三分力仪,所述四个第二三分仪将所述渔网框体模块的振动数据传送至所述数据采集处理器。

优选地,所述第一支撑桁材和第二支撑桁材均为四根,分别交叉设置在所述两个第一水平支撑杆和两个第二水平支撑杆之间。

优选地,所述第一连接模块包括滑块面板,所述滑块面板与所述第一垂直滑动模块可滑动连接,所述滑块面板包括连接在一起的第一滑块面板和第二滑块面板,在所述第一滑块面板上向上形成第一斜向撑杆,在所述第一斜向撑杆上设置第一水平撑杆面板,所述第一水平撑杆面板与所述第一滑块面板平行,在所述第一水平撑杆面板上设置第一方形卡箍,所述第一方形卡箍将所述第一水平支撑杆的上杆与所述第一水平撑杆面板固定,在所述第二滑块面板上向下形成第二斜向撑杆,在所述第二斜向撑杆上设置第二水平撑杆面板,所述第二水平撑杆面板与所述第二滑块面板平行,在所述第二水平撑杆面板上设置第二方形卡箍,所述第二方形卡箍将所述第一水平支撑杆的上杆与所述第二水平撑杆面板固定。

优选地,所述第二连接模块用于连接所述渔网框体模块与所述第一垂直滑动模块,所述第二连接模块的结构与所第一连接模块的结构相同,所述第二连接模块与所第一连接模块呈镜像设置,所述第二连接模块可滑动设置在所述第二垂直滑动模块上。

优选地,所述第一水平滑动模块包括第一动力组件、第一滑动轨道、第一导链、第一滑块以及固定在所述第一滑动轨道上的第一支撑架,所述第一动力组件通过第一法兰装置与所述第一滑动轨道固定并与所述第一导链连接,所述第一滑块设置在所述第一滑动轨道上并与所述第一导链连接,所述第一滑块与所述第一垂直滑动模块固定连接,所述第一支撑架的上端与所述拖车固定连接,所述第一滑动轨道平行于渔网拖曳水池池底并与所述第一垂直滑动模块垂直。

优选地,所述第二水平滑动模块的结构与所述第一水平滑动模块的结构相同,所述第二水平滑动模块与所第一水平滑动模块呈镜像设置,所述第二水平滑动模块与所述第二垂直滑动模块连接。

优选地,所述第一垂直滑动模块包括第三动力组件、第三滑动轨道、第三导链、第三滑块,所述第三动力组件通过第三法兰装置与所述第三滑动轨道相连,所述第三动力组件通过所述第三导链连接至所述第三滑块,所述第三滑块滑动支撑在所述第三滑动轨道上,所述第三滑块与所述第一连接模块的第一水平撑杆面板连接,所述第三滑动轨道垂直于渔网拖曳水池池底并与所述第一水平滑动模块垂直,所述第三滑动轨道的上端与所述第一水平滑动模块连接,所述第三滑动轨道的下端自由悬空,所述第三滑动轨道的两侧安装第三整流罩。

优选地,所述第二垂直滑动模块的结构与所述第一垂直滑动模块的结构相同,所述第二垂直滑动模块与所第一垂直滑动模块呈镜像设置,所述第二垂直滑动模块与所述第二连接模块和所述第二垂直滑动模块连接。

与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:

本发明通过在渔网框体模块中依次安装前置渔网、框架假体和后置渔网,并且将前置渔网尺寸面积设计为大于后置渔网与框架假体尺寸,通过位于后置渔网四个端部的第一三分力仪可以测出后置渔网在受到前置渔网对来流的干扰后的受力情况,通过位于框架假体四个端部的第二三分力仪可以测出前置渔网对来流干扰后的受力情况,当二者的受力情况相减时,可以认为测得了前置渔网出去框架部分的渔网的受力情况。应用本发明设计的一套强迫振荡装置和水平撑杆与垂直导轨滑块间安装的固接装置,可以有效地将渔网整体框架与垂直导轨滑块固接在一起,使渔网可以随强迫振动实验装置在水平和垂直两个方向上进行不同振幅不同频率的强迫振动,通过强迫网衣模型进行正弦振荡或者随机振荡来模拟规则波和不规则波工况,通过此方法可以模拟大KC数波浪工况下的流速衰减情况,更真实的模拟渔场实际工况。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:

图1为本发明网衣强迫振荡试验装置的一个视角的立体结构示意图;

图2为本发明网衣强迫振荡试验装置的另一视角的立体结构示意图;

图3是本发明的渔网框架模块的结构示意图;

图4是本发明的第一连接模块的结构示意图;

图5是本发明的垂直滑动模块的结构示意图;

图6是本发明的垂直滑动模块的侧视图;

图7是本发明的水平滑动模块的结构示意图;

图8是本发明的水平滑动模块的俯视图;

图中:1为渔网框体模块,101为后置渔网,102为第一三分力仪,103为第二三分力仪,104为框体假体,105为第一水平支撑杆,106为第二水平支撑杆,107为第一支撑桁材,108为前置渔网,109为第二支撑桁材,2为第一连接模块,201为第一水平撑杆面板,202为第一方形卡箍,203为第一斜向撑杆,204为第一滑块面板,205为第二滑块面板,206为第二斜向撑杆、207为第二方形卡箍,208为第二水平撑杆面板,3为第二连接模块,4为第一垂直滑动模块,401为第三动力组件,402为第三法兰装置,403为第三滑块,404为第三导链,405为第三滑动轨道,406为第三整流罩,5为第二垂直滑动模块,6为第一水平滑动模块,601为第一动力组件,602为第一法兰装置,603为第一滑块,604为第一导链,605为第一滑动轨道,606为第一支撑架,7为第二水平滑动模块。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

参见图1和图2,网衣强迫振荡试验装置包括渔网框体模块1、第一连接模块2、第二连接模块3、第一垂直滑动模块4、第二垂直滑动模块5、第一水平滑动模块6、第二水平滑动模块7。渔网框体模块1两端分别与第一连接模2块和第二连接模块3连接,第一垂直滑动模块4分别与第一连接模块2和第一水平滑动模块6连接,第二垂直滑动模块5分别与第二连接模块3和第二水平滑动模块7连接,第一水平滑动模块6和第一垂直滑动模块4连接并用于与拖车一端底部固定连接,第二水平滑动模块7和第二垂直滑动模块5连接并用于与拖车另一端底部固定连接,其中,渔网框体模块1分别与第一垂直滑动模块4的垂直延伸方向和第二垂直滑动模块5的垂直延伸方向相垂直。

参见图1、图2和图3,渔网框体模块1包括后置渔网101、第一三分力仪102、第二三分力仪103、框体假体104、第一水平支撑杆105、第二水平支撑杆106、第一支撑桁材107、第二支撑桁材109、前置渔网108,四个第一三分力仪102分别固定在后置渔网101的网框的四个角,四个第二三分力仪103分别固定在框体假体104的四个角上,后置渔网101、框体假体104和前置渔网108的上下两端分别通过两个第一水平支撑杆105和两个第二水平支撑杆106依次连接固定,在上下两条第一水平支撑杆105之间交叉安装四根第一支撑桁材107,在上下两条第二水平支撑杆106之间交叉安装四根第二支撑桁材109。

参见图1、图2和图4,所述第一连接模块2包括第一斜向撑杆203、第一滑块面板204、第一水平撑杆面板201、第一方形卡箍202、第二斜向撑杆206、第二滑块面板205、第二水平撑杆面板208、第二方形卡箍207,第一斜向撑杆203两段分别与第一滑块面板204以及第一水平撑杆面板201连接,第一滑块面板204与垂直轨道滑块连接,第一水平撑杆面板201通过两个第一方形卡箍202与上面的第一水平撑杆105固定连接;第二斜向撑杆206两段分别与第二滑块面板205以及第二水平撑杆面板208连接,第二滑块面板205与垂直轨道滑块连接,第二水平撑杆面板208通过两个第二方形卡箍207与下面的第一水平撑杆105固定连接。所述第二连接模块3与第一连接模块2镜向设置,其包括第三斜向撑杆、第三滑块面板、第三水平撑杆面板、第三方形卡箍、第四斜向撑杆、第四滑块面板、第四水平撑杆面板、第四方形卡箍,第三斜向撑杆两段分别与第三滑块面板以及第三水平撑杆面板连接,第三滑块面板与垂直轨道滑块连接,第三水平撑杆面板通过两个第三方形卡箍与第三水平撑杆固定连接;第四斜向撑杆两段分别与第四滑块面板以及第四水平撑杆面板连接,第四滑块面板与垂直轨道滑块连接,第四水平撑杆面板通过两个第四方形卡箍与第四水平撑杆固定连接。

参见图2、图8,所述第一水平滑动模块6包括第一动力组件601、第一法兰装置602、第一滑块603、第一导链604、第一滑动轨道605和第一支撑架606,其中:第一动力组件601通过第一法兰装置602与第一滑动轨道605相连,其旋转轴通过第一导链604连接至第一滑块603,第一滑块603滑动支撑在第一滑动轨道605上,并与第一垂直滑动模块4相固接,第一支撑架606上端与拖车固接,下端与第一滑动轨道605固接,第一滑动轨道605平行于拖曳水池池底并与第一垂直滑动模块4垂直;所述第二水平滑动模块7与第一水平滑动模块6成镜像对称结构,所述第二水平滑动模块7包括第二动力组件、第二法兰装置、第二滑块、第二导链、第二滑动轨道和第二支撑架,其中:第二动力组件通过第二法兰装置与第二滑动轨道相连,其旋转轴通过第二导链连接至第二滑块,第二滑块滑动支撑在第二滑动轨道上,并与第二垂直滑动模块5相固接,第二支撑架上端与拖车固接,下端与第二滑动轨道固接,第二滑动轨道平行于拖曳水池池底并与第二垂直滑动模块5垂直。

参见图2、图6和图7,所述第一垂直滑动模块4包括第三动力组件401、第三法兰装置402、第三滑块403、第三导链404、第三滑动轨道405和第三整流罩406,第三动力组件401通过第三法兰装置402与第三滑动轨道405相连,其旋转轴通过第三导链404连接至第三滑块403,第三滑块403滑动支撑在第三滑动轨道405上,并与第一连接模块2中的第一水平撑杆面板201和第二水平撑杆面板207相固接,第三滑动轨道405垂直于拖曳水池池底并与第一水平滑动模块6垂直,其上端与第一水平滑动模块6固定连接,下端自由悬空;第三滑动轨道405的两侧安装有第三整流罩406。所述第二垂直滑动模块5与第一垂直滑动模块4成镜像对称结构,其包括第四动力组件、第四法兰装置、第四滑块、第四导链、第四滑动轨道和第四整流罩,其中:第四动力组件通过第四法兰装置与第四滑动轨道相连,其旋转轴通过第四导链连接至第四滑块,第四滑块滑动支撑在第四滑动轨道上,并与第二连接模块3中的水平撑杆面板相固接,第四滑动轨道垂直于拖曳水池池底并与第二水平滑动模块7垂直,其上端与第二水平滑动模块7固定连接,下端自由悬空;第四滑动轨道的两侧安装有第四整流罩。

本发明在试验工作时,将装置安装在拖车上,由拖车拖动模拟均匀来流下的受力情况;也可以由电机驱动进行强迫振动实验。试验过程中,第一三分力仪102测量前置渔网框架101的局部受力,第二三分力仪103测量框架假体104的整体受力,并将数值传输到测量分析模块中的数据采集处理器,数据采集处理器进而将数据传输到显示器显示成可视数据。

本发明通过在渔网框体模块中依次安装后置渔网101、框架假体104和前置渔网108,并且在设计时使后置渔网101与框架假体104尺寸相同且在同一水平高度上,将前置渔网108尺寸面积设计为大于后置渔网101与框架假体104尺寸,通过位于后置渔网101四个端部的第一三分力仪102可以测出后置渔网101在受到前置渔网108对来流的干扰后的受力情况,通过位于框架假体104四个端部的第二三分力仪103可以测出后置渔网101对来流干扰后的受力情况,当二者的受力情况相减时,可以认为测得了后置渔网101出去框架部分的渔网的受力情况。

本发明可以有效地将渔网整体框架与垂直导轨滑块固接在一起,使渔网可以随渔场渔网框架分段模型双自由度强迫振动实验装置的水平和垂直两个方向上进行不同振幅不同频率的强迫振动,从而强迫网衣模型进行正弦振荡或者随机振荡来模拟规则波和不规则波工况,通过此方法可以模拟大KC数波浪工况下的流速衰减情况。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改,这并不影响本发明的实质内容。

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