模型I之间的一个水平、光滑的金属平板，用于承载平台模型I的垂向系泊载荷。顶部固定装置22与拖曳水池的拖车5固定，随拖车5同步运动，拖车5在拖车轨道6上移动。顶部固定装置22的高度和水平度可以调节，用于调节平台模型I吃水、垂向系泊载荷大小和顶部平板21的水平度。水平固定装置23提供安装等效的水平系泊系统，并与拖曳水池的拖车5固定，随拖车5同步运动。水平固定装置23为一水平布置的桁架式圆环结构，可以在水平方向上自由、快速旋转调节，以方便在不同来流角度下进行平台涡激运动实验。图2和图3分别是海洋深水浮式平台涡激运动模型实验装置的两种不同设置状态的俯视示意图。在两种状态下，平台模型I与来流的夹角不同，箭头所指是拖拽方向。
[0020]图4是垂直连接机构3的结构示意图。垂直连接机构3包括气浮平台31、压簧32、压力传感器33，垂直连接机构3通过底部连接机构34与平台模型I连接。气浮平台31由空气压缩机、压缩空气供气管和空气轴承组成，压缩空气通过空气轴承可提供平台模型所需的垂向系泊载荷。压簧32用于模拟平台系泊系统在垂直方向上的系泊刚度。压力传感器33可以实时测量平台垂向载荷大小，以准确监测平台模型I的受力状态。通过气浮平台31与压簧32的结合，在保证垂向系泊载荷和系泊刚度的同时，保持气浮平台31和顶部平板21之间具有一定间隙，避免水平方向的摩擦力，从而避免影响平台模型I在水平方向上的运动特性。
[0021]水平连接机构4包括系泊连接构件、拉簧、拉力传感器。系泊连接构件为一恰当直径的圆形金属结构，水平安装于平台模型I之上，用于连接平台模型I和水平系泊系统，其直径应根据平台相应的水平刚度和首摇刚度综合确定。通过拉簧相互之间水平、交叉布置方式，配合恰当直径的系泊连接构件可以同时模拟平台模型I的水平刚度和首摇刚度，提供相应的回复力和力矩。拉力传感器用于实时监测平台模型I所受水平载荷的大小。
[0022]本实施例提供的海洋深水浮式平台激流运动模型实验装置的使用方法如下:
[0023]将调节好重量重心、惯量的试验平台模型I吊装入拖曳水池中，并将顶部固定装置22和水平固定装置23与拖曳水池拖车5固定连接。用四根交叉布置的拉簧及拉力传感器，在水平方向上将平台模型I与水平固定装置23连接，保证两端固定高度一致，通过调节拉簧长度，保证满足水平预张力要求。垂直连接机构3在垂直方向上，将试验平台模型I与顶部固定装置22连接，通过调节顶部固定装置22高度，满足试验平台模型I吃水要求，通过调节压簧33，使其满足垂向预张力要求。启动压缩空气机，开动拖车5，使试验平台在拖车5的带动下按规定的速度前进，并记录下拖航过程中试验平台的运动与受力情况。通过改变水平连接机构4的固定方向，从而改变试验平台模型I与来流的夹角，重复上述实验过程。
[0024]以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
【主权项】
1.一种海洋深水浮式平台涡激运动模型实验装置，其特征在于，所述实验装置包括支撑框架、用于连接平台模型的垂直连接机构、用于连接平台模型的水平连接机构三部分。
2.根据权利要求1所述的一种海洋深水浮式平台涡激运动模型实验装置，其特征在于，所述支撑框架包括顶部平板、顶部固定装置、水平固定装置，所述顶部平板位于所述顶部固定装置下方。
3.根据权利要求2所述的一种海洋深水浮式平台涡激运动模型实验装置，其特征在于，所述顶部平板为安装在所述顶部固定装置和所述平台模型之间的一个光滑、水平的金属平板，所述顶部平板用于承载所述平台模型垂向系泊载荷。
4.根据权利要求2所述的一种海洋深水浮式平台涡激运动模型实验装置，其特征在于，所述顶部固定装置的高度和水平度能够调节，用于调节所述平台模型吃水、垂向系泊载荷大小和所述顶部平板的水平度。
5.根据权利要求2所述的一种海洋深水浮式平台涡激运动模型实验装置，其特征在于，所述水平固定装置为一水平布置的桁架式圆环结构，所述桁架式圆环结构能在水平方向上自由、快速旋转调节，以适应在不同来流角度下进行平台涡激运动实验。
6.根据权利要求1所述的一种海洋深水浮式平台涡激运动模型实验装置，其特征在于，所述垂直连接机构包括气浮平台、压簧、压力传感器，所述压力传感器位于所述气浮平台和所述压簧之间。
7.根据权利要求6所述的一种海洋深水浮式平台涡激运动模型实验装置，其特征在于，所述垂直连接机构通过所述气浮平台与所述压簧的结合，在保证垂向系泊载荷和系泊刚度的同时，保持所述气浮平台和所述顶部平板之间具有一定间隙，避免水平方向的摩擦力，从而避免影响所述平台模型在水平方向上的运动特性。
8.根据权利要求6所述的一种海洋深水浮式平台涡激运动模型实验装置，其特征在于，所述气浮平台由空气压缩机、压缩空气供气管和空气轴承组成，压缩空气通过所述空气轴承提供所述平台模型所需的垂向系泊载荷。
9.根据权利要求1所述的一种海洋深水浮式平台涡激运动模型实验装置，其特征在于，所述水平连接机构包括系泊连接构件、拉簧、拉力传感器。
10.根据权利要求9所述的一种海洋深水浮式平台涡激运动模型实验装置，其特征在于，所述水平连接机构通过所述拉簧的水平、交叉布置方式，并配合恰当直径的所述系泊连接构件，同时模拟所述平台模型水平刚度和首摇刚度特性，提供相应的回复力和力矩。
【专利摘要】本发明公开了一种海洋深水浮式平台涡激运动模型实验装置，主要包括支撑框架、垂直连接机构、水平连接机构三部分。支撑框架包括顶部平板、顶部固定装置和水平固定装置。垂直连接机构包括气浮平台、压簧和压力传感器。其中，气浮平台由空气压缩机、压缩空气供气管和空气轴承组成。水平连接机构包括系泊连接构件、拉簧和拉力传感器。本发明针对现有技术的不足，解决无法开展精细平台涡激运动试验的技术难点。该装置适用于海洋工程技术领域的半潜式平台、张力腿平台等，满足为深水浮式平台提供垂向系泊载荷的同时，保持其水平面自由运动的技术要求，并具有结构简单、操作便捷、工作稳定等特点。
【IPC分类】G01M99-00
【公开号】CN104819857
【申请号】CN201510107947
【发明人】吕海宁, 彭涛, 肖龙飞, 郭孝先, 刘明月, 童炯潇, 沈志平, 张海彬
【申请人】上海交通大学
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年3月12日