研究任意波向内孤立波对半潜平台立柱和沉箱影响的系统

1.本发明涉及船舶与海洋工程领域，尤其涉及一种研究任意波向内孤立波对半潜平台立柱和沉箱影响的系统。


背景技术：

2.内孤立波是海洋中一类重要且频繁发生的海洋现象，已成为海洋工程设计中必须考虑的一个环境因素。为预防和解决这类特殊海洋环境可能造成的危害，迫切需要加强内孤立波环境中半潜式平台水动力性能的基础理论研究。
3.由于海洋内孤立波与浮式平台相互作用情况，现场同步观测的高花费和不可能性，实验研究便成为重要且唯一的研究方法。
4.目前，针对浮式平台在内孤立波环境中的水动力性能研究，大多只针对模型整体结构，鲜少涉及立柱和沉箱等各子结构的载荷特性，更没有针对任意来波方向的内孤立波对半潜式平台立柱和沉箱影响的研究。


技术实现要素：

5.针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种研究任意波向内孤立波对半潜平台立柱和沉箱影响的系统，可保证在不影响整体流场的情况下，有效测量作用于平台各子结构的内孤立波载荷；从而为实海域内孤立波载荷的预测提供可靠的理论依据和技术保障。
6.为了实现上述目的，本发明提供一种研究任意波向内孤立波对半潜平台立柱和沉箱影响的系统，包括一半潜式平台模型、一内波实验水槽、一测力单元和一压载装置；所述半潜式平台模型放置于所述内波实验水槽内；所述测力单元和所述压载装置连接所述半潜式平台模型。
7.优选地，所述半潜式平台模型包括一立柱部分和一沉箱部分；所述立柱部分包括四立柱，各所述立柱的顶面向外延伸并相连形成矩形的一甲板，每一所述立柱沿中心轴开设有一通孔；所述沉箱部分包括两沉箱、四螺杆和两有机玻璃板；两有机玻璃板上下平行设置地固定于四所述螺杆上；四所述螺杆分别穿过四所述通孔并两两分别固定于两所述沉箱上；所述沉箱在所述螺杆连接部的外围形成凹槽；所述立柱的下端放置于所述凹槽内，所述立柱与所述沉箱分离，所述螺杆与所述通孔内壁不接触。
8.优选地，所述通孔的直径为3cm；所述凹槽的深度为0.5cm。
9.优选地，所述测力单元包括一三分力测力天平、一两分力测力天平、一信号放大器和一pc端；所述三分力测力天平固定于位于下方的一所述有机玻璃板的中部；所述两分力测力天平固定于所述甲板的中部；所述三分力测力天平和所述两分力测力天平分别通过所述信号放大器连接所述pc端。
10.优选地，所述压载装置包括一钢架、一槽钢、两滑轮组、一托盘、一砝码组和一线绳；所述钢架架设于所述内波实验水槽上；所述槽钢连接于所述钢架的顶部；所述滑轮组安装于所述槽钢的两端；所述线绳安装于两所述滑轮组上且所述线绳的一端连接所述托盘，
所述线绳的另一端连接所述半潜式平台模型；所述砝码组放置于所述托盘上。
11.优选地，所述甲板和所述有机玻璃板开设有圆孔。
12.优选地，所述内波实验水槽的侧壁的材质采用高透玻璃。
13.本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：
14.本发明的实验系统由半潜式平台模型、内波实验水槽、测力单元和压载装置等组成，可同时针对半潜式平台立柱结构和沉箱结构的内孤立波载荷进行独立测量，操作便捷，可行性高。此外，该实验系统可有效保证平台各子结构之间载荷测量结果互不干扰，同时可以模拟立柱和沉箱整体对内孤立波诱导流场的相干特性；并可模拟内孤立波与平台相互作用的完整过程，进而为浮式结构物设计提供相关参数。任意来波方向的工况是通过甲板和有机玻璃板上对应不同的浪向角开设的圆孔，实验中通过旋转模型来实现。内波实验水槽配备高透玻璃侧壁，实现任意位置观测实验过程的目的。
附图说明
15.图1为本发明实施例的研究任意波向内孤立波对半潜平台立柱和沉箱影响的系统的结构示意图；
16.图2为本发明实施例的半潜式平台模型的结构示意图；
17.图3为本发明实施例的立柱部分的结构示意图；
18.图4为本发明实施例的沉箱部分的结构示意图。
具体实施方式
19.下面根据附图图1～图4，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本发明的功能、特点。
20.请参阅图1～图4，本发明实施例的一种研究任意波向内孤立波对半潜平台立柱和沉箱影响的系统，包括一半潜式平台模型6、一内波实验水槽1、一测力单元7和一压载装置；半潜式平台模型6放置于内波实验水槽1内；测力单元7和压载装置连接半潜式平台模型6。
21.半潜式平台模型6包括一立柱部分61和一沉箱部分62；立柱部分61包括四立柱611，各立柱611的顶面向外延伸并相连形成矩形的一甲板612，每一立柱611沿中心轴开设有一通孔613；沉箱部分62包括两沉箱621、四螺杆622和两有机玻璃板623；两有机玻璃板623上下平行设置地固定于四螺杆622上；四螺杆622分别穿过四通孔613并两两分别固定于两沉箱621上；沉箱621在螺杆622连接部的外围形成凹槽624；立柱611的下端放置于凹槽624内，立柱611与沉箱621分离，螺杆622与通孔613内壁不接触。
22.本实施例中，通孔613的直径为3cm；凹槽624的深度为0.5cm。
23.测力单元7包括一三分力测力天平71、一两分力测力天平72、一信号放大器和一pc端73；三分力测力天平71固定于位于下方的一有机玻璃板623的中部；两分力测力天平72固定于甲板612的中部；三分力测力天平71和两分力测力天平72分别通过信号放大器连接pc端73。
24.压载装置包括一钢架4、一槽钢5、两滑轮组3、一托盘2、一砝码组8和一线绳；钢架4架设于内波实验水槽1上；槽钢5连接于钢架4的顶部；滑轮组3安装于槽钢5的两端；线绳安装于两滑轮组3上且线绳的一端连接托盘2，线绳的另一端连接半潜式平台模型6；砝码组8
放置于托盘2上。
25.甲板612和有机玻璃板623开设有圆孔。任意来波方向的工况是通过甲板612和有机玻璃板623上对应不同的浪向角开设的圆孔，实验中通过旋转模型来实现。
26.内波实验水槽1的侧壁的材质采用高透玻璃，可实现任意位置观测实验过程的目的。
27.在内孤立波传播至半潜式平台实验模型处时，采用图1中所示意的安装方法，对内孤立波与平台相互作用的过程进行同步电子信号采集，再通过pc端73进行数据处理，方可得到半潜式平台立柱611和沉箱621结构的内孤立波载荷数据。
28.以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。


技术特征：
1.一种研究任意波向内孤立波对半潜平台立柱和沉箱影响的系统，其特征在于，包括一半潜式平台模型、一内波实验水槽、一测力单元和一压载装置；所述半潜式平台模型放置于所述内波实验水槽内；所述测力单元和所述压载装置连接所述半潜式平台模型。2.根据权利要求1所述的研究任意波向内孤立波对半潜平台立柱和沉箱影响的系统，其特征在于，所述半潜式平台模型包括一立柱部分和一沉箱部分；所述立柱部分包括四立柱，各所述立柱的顶面向外延伸并相连形成矩形的一甲板，每一所述立柱沿中心轴开设有一通孔；所述沉箱部分包括两沉箱、四螺杆和两有机玻璃板；两有机玻璃板上下平行设置地固定于四所述螺杆上；四所述螺杆分别穿过四所述通孔并两两分别固定于两所述沉箱上；所述沉箱在所述螺杆连接部的外围形成凹槽；所述立柱的下端放置于所述凹槽内，所述立柱与所述沉箱分离，所述螺杆与所述通孔内壁不接触。3.根据权利要求2所述的研究任意波向内孤立波对半潜平台立柱和沉箱影响的系统，其特征在于，所述通孔的直径为3cm；所述凹槽的深度为0.5cm。4.根据权利要求2所述的研究任意波向内孤立波对半潜平台立柱和沉箱影响的系统，其特征在于，所述测力单元包括一三分力测力天平、一两分力测力天平、一信号放大器和一pc端；所述三分力测力天平固定于位于下方的一所述有机玻璃板的中部；所述两分力测力天平固定于所述甲板的中部；所述三分力测力天平和所述两分力测力天平分别通过所述信号放大器连接所述pc端。5.根据权利要求4所述的研究任意波向内孤立波对半潜平台立柱和沉箱影响的系统，其特征在于，所述压载装置包括一钢架、一槽钢、两滑轮组、一托盘、一砝码组和一线绳；所述钢架架设于所述内波实验水槽上；所述槽钢连接于所述钢架的顶部；所述滑轮组安装于所述槽钢的两端；所述线绳安装于两所述滑轮组上且所述线绳的一端连接所述托盘，所述线绳的另一端连接所述半潜式平台模型；所述砝码组放置于所述托盘上。6.根据权利要求5所述的研究任意波向内孤立波对半潜平台立柱和沉箱影响的系统，其特征在于，所述甲板和所述有机玻璃板开设有圆孔。7.根据权利要求6所述的研究任意波向内孤立波对半潜平台立柱和沉箱影响的系统，其特征在于，所述内波实验水槽的侧壁的材质采用高透玻璃。

技术总结
本发明提供一种研究任意波向内孤立波对半潜平台立柱和沉箱影响的系统，包括一半潜式平台模型、一内波实验水槽、一测力单元和一压载装置；所述半潜式平台模型放置于所述内波实验水槽内；所述测力单元和所述压载装置连接所述半潜式平台模型。本发明的一种研究任意波向内孤立波对半潜平台立柱和沉箱影响的系统，可保证在不影响整体流场的情况下，有效测量作用于平台各子结构的内孤立波载荷；从而为实海域内孤立波载荷的预测提供可靠的理论依据和技术保障。术保障。术保障。


技术研发人员：张晶晶 陈科 尤云祥
受保护的技术使用者：上海交通大学
技术研发日：2021.08.12
技术公布日：2021/11/2