本发明属于海洋平台工程技术领域，涉及一种浮式平台仿真实验系统。
背景技术：
海洋浮式平台是海上油气开采的重要设施，由于所处环境复杂，且长期遭受风浪流等的影响，平台及其上的附属结构容易发生损伤事故，造成经济损失和人员伤亡。所以对于海洋平台的损伤研究具有重要意义，但是海洋平台体积庞大，且难以对在位工作中的平台及其附属结构进行模拟损伤实验来获取数据。
在此背景下，本发明设计一套针对浮式平台及其悬挂结构的仿真实验系统。本系统具有悬挂结构和多个铰接点，使得系统具有多个自由度，能够模拟海洋平台及其上附属结构的运动情况。本系统具有灵活性，可以通过拆卸、组合的方式，对多种结构形式进行仿真。
技术实现要素：
本发明目的是提供一种浮式平台及其附属结构仿真实验系统的机械结构，以解决在研究海洋平台损伤识别中的实际数据问题。
本发明的技术方案：
一种浮式平台仿真实验系统，包括平台连接单元、上平台6和下平台7；上平台6与下平台7之间、上平台6与外围支架之间均通过平台连接单元相连；
所述的平台连接单元包括转动轴8、第一十字万向节9、短连接杆10、升沉自由度弹簧11、长连接杆12和第二十字万向节13；转动轴8作为平台连接单元与平台之间相连的节点，用于提供绕竖直面旋转的自由度；转动轴8下端依次连接第一十字万向节9、短连接杆10、升沉自由度弹簧11、长连接杆12和第二十字万向节13；上端与外围支架或另一平台连接单元中的第二十字万向节13相连；第一十字万向节9和第二十字万向节13用于提供水平面上的两个旋转自由度；
所述的升沉自由度弹簧11提供竖直方向上下运动的自由度，包括上方固定装置1、上弹簧2、下方连接杆3、下弹簧4和下方固定装置5；其中，上方固定装置1为具有内螺纹的盖体结构，盖体结构上固定连接有弹簧结构；下方固定装置5为圆筒结构，其上端设有与上方固定装置1内螺纹配合的外螺纹，下端设有开口结构；上方固定装置1的上端与短连接杆相连，下端与下方固定装置5通过螺纹配合连接，形成下部开口的空腔；空腔中设置t型下方连接杆3，其杆体下端设有外螺纹，其上方放置上弹簧2，杆体外套设下弹簧4，并与长连接杆相连。
所述的短连接杆10和长连接杆11是上下都具有螺纹结构的空心杆。
所述的第一十字万向节9和第二十字万向节13均是由两个互相垂直的轴承组成，上下端都设有螺纹。
所述的上平台6具有六个自由度：横摇、纵摇、艏摇、横荡、纵荡、升沉。
所述的下平台7作为悬挂系统，也具有六个自由度：横摇、纵摇、艏摇、横荡、纵荡、升沉。
本发明的有益效果：本系统具有悬挂结构和多个铰接点，使得系统具有多个自由度，能够模拟海洋平台及其上附属结构的运动情况。本系统具有灵活性，可以通过拆卸、组合的方式，对多种结构形式进行仿真。
附图说明
图1为浮式平台仿真实验系统的整体结构图。
图2为升沉自由度弹簧的上部及内部结构示意图。
图3为下方固定装置结构示意图。
图中：1上方固定装置；2上弹簧；3下方连接杆；4下弹簧；5下方固定装置；6上平台；7下平台；8转动轴；9第一十字万向节；10短连接杆；11升沉自由度弹簧；12长连接杆；13第二十字万向节。
具体实施方式
下面将结合具体实施例和附图对本发明的技术方案进行进一步的说明。
如图1所示，一种浮式平台仿真实验系统，包括平台连接单元、上平台6和下平台7；上平台6与下平台7之间、上平台6与外围支架之间均通过平台连接单元相连；
所述的平台连接单元包括转动轴8、第一十字万向节9、短连接杆10、升沉自由度弹簧11、长连接杆12和第二十字万向节13；转动轴8作为平台连接单元与平台之间相连的节点，用于提供绕竖直面旋转的自由度；转动轴8下端依次连接第一十字万向节9、短连接杆10、升沉自由度弹簧11、长连接杆12和第二十字万向节13；上端与外围支架或另一平台连接单元中的第二十字万向节13相连；第一十字万向节9和第二十字万向节13用于提供水平面上的两个旋转自由度；
所述的升沉自由度弹簧11提供竖直方向上下运动的自由度，包括上方固定装置1、上弹簧2、下方连接杆3、下弹簧4和下方固定装置5；其中，上方固定装置1为具有内螺纹的盖体结构，盖体结构上固定连接有弹簧结构；下方固定装置5为圆筒结构，其上端设有与上方固定装置1内螺纹配合的外螺纹，下端设有开口结构；上方固定装置1的上端与短连接杆相连，下端与下方固定装置5通过螺纹配合连接，形成下部开口的空腔；空腔中设置t型下方连接杆3，其杆体下端设有外螺纹，其上方放置上弹簧2，杆体外套设下弹簧4，并与长连接杆相连。
所述转动轴8的上端为内螺纹结构，可以通过螺栓与外框架进行螺纹连接，转动轴8的下端为外螺纹结构。
所述第一十字万向节9和第二十字万向节13两端都为内螺纹结构。
所述短连接杆10是两端都为内螺纹的空心结构，上端与第一十字万向节9的下端通过一个短螺柱进行螺纹连接。
所述升沉自由度弹簧11的两端都为外螺纹。
所述长连接杆12是两端都为内螺纹的空心结构。
所述第二十字万向节13上端与长连接杆12的下端通过一个短螺柱进行螺纹连接。
上平台6与下平台7的四个顶点使用螺柱进行固定，两端都具有外螺纹。第二十字万向节13的下端与上平台6的上端或下平台7的上端进行螺纹连接。
采取以上的技术方案，该浮式平台仿真实验系统具有以下特点：
1、根据海洋平台多自由度的特点，该实验系统的上平台具有横摇、纵摇、艏摇、横荡、纵荡、升沉六个自由度，下平台作为一个悬挂系统，也具有六个自由度。
2、每种结构可替换，例如更换不同弹性系数的弹簧，或者固定某一旋转结构进行模拟损伤，可以进行实际的损伤实验。
3、可以根据不用的海洋平台的实际结构进行重新组装，例如将连接杆换成链。
4、可以在各个结构上加装传感器对仿真系统进行姿态的监测，例如在每个杆和平台上放置陀螺仪传感器，进行倾角和加速度的高频采集。
5、使用浮式平台仿真实验系统所配套的软件，可以实现倾角和加速度数据的实时采集、显示和存储，以便进行后续的分析。