系泊系统水平刚度试验多向分级加载装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及系泊系统水平刚度试验多向分级加载装置,包括固定支撑架和模型定位器，固定支撑架上设置有竖向调整机构、纵向调整机构和横向调整机构，竖向调整机构安装在固定支撑架上，纵向调整机构安装在竖向调整机构上，而横向调整机构安装在纵向调整机构上，竖向、纵向、横向调整机构通过滑杆与滑块配合的形式按层次嵌套安装；所述模型定位器连接在横向调整机构一端，以夹紧试验模型，且在各个方向的调整机构上对应设置有限位螺母，以实现位移量的精确调节。本发明专利技术巧妙的运用了框架层次结构实现了加载装置纵荡、横荡、垂荡三个自由度偏移调整，同时可以保证在施加偏移的过程中，试验模型仅沿着特定的水平自由度单独运动，其余自由度不发生运动，避免了人为操作产生的误差，保证了试验的精度，提高了模型试验的效率。

Multidirectional loading device for the level stiffness test of mooring system

The present invention relates to a mooring system level test multi stiffness graded loading device comprises a fixed supporting frame and model locator, the fixed supporting frame is provided with a vertical adjusting mechanism, longitudinal adjustment mechanism and a transverse adjusting mechanism, vertical adjusting mechanism is mounted on a fixed support frame, a longitudinal adjusting mechanism is arranged on the vertical and horizontal adjustment mechanism, adjustment mechanism installed in the longitudinal adjusting mechanism, vertical, vertical and horizontal adjustment mechanism of the slide bar is matched with the slide block form installation according to the level of nesting; the model locator is connected to one end of the transverse adjusting mechanism to clamp the test model, and the adjusting mechanism in each direction corresponding to a nut to realize precise adjustment of displacement the. The clever use of the structure to achieve the loading device of surge, sway, heave three DOF offset adjustment, at the same time to ensure that in the process of applying offset in the test model only along the horizontal degree of freedom of individual movement specific degrees of freedom does not occur, the movement of human error generated by the operation of the avoid, ensure the accuracy of the test, improve the efficiency of model test.

【技术实现步骤摘要】
系泊系统水平刚度试验多向分级加载装置
本专利技术涉及海洋工程水池模型试验
,具体涉及系泊系统水平刚度试验多向分级加载装置。
技术介绍
随着陆地油气资源的日益减少，海洋油气资源的开发成为目前油气资源可持续发展的重要依托和战略举措，海洋油气资源开发已成为重要的科技前沿。浮式结构系统作为海洋油气资源开发的基础性设施之一，其性能对海洋油气资源的安全开发具有决定性作用，水池模型试验是预报和研究海洋结构物性能的有效手段，特别是对新型浮式结构系统的水动力性能研究，模型试验更是必不可少的工具。浮体结构通常利用系泊系统进行定位，系泊系统能够保证浮体结构在外荷载的作用下在一定范围内进行运动。研究表明，系泊系统的水平刚度与浮体结构的运动密切相关，系泊系统的水平刚度是指在外力静荷载的作用下，浮体结构位移与受力的关系曲线。为了确保模型试验的运动响应结果与真实结果相接近，需要在模型试验正式开始之前对所设计的模型系泊系统的水平刚度进行测量和校核。由于系泊系统仅对水平面上的三个自由度(纵荡、横荡和首摇)具有较大的影响，在进行整个系泊系统的水平刚度试验时，通常需要考虑几个不同的受力方向，如纵向和横向，或者沿着单根系泊缆方向和沿着两根系泊缆之间的方向，试验时方向的选择必须根据不同系泊系统的实际要求来定。原型的系泊系统水平刚度可以非常容易的通过软件计算得到。在计算的过程中，沿浮体的某个水平自由度上逐级施加恒定的外力荷载，使结构产生一定的偏移，得到结构的受力，绘制成偏移-荷载曲线，即系泊系统水平刚度曲线。在模型试验过程中，通常也需要对模型进行单方向、多等级的位移加载，然后得到偏移-荷载曲线。但需要注意的是在偏移的过程中需要保证除需要测量的自由度外，其他自由度上没有任何位移，否则测量得到的系缆拉力会包含对应其他自由度上力的分量，导致测量结果不准确。现有的模型试验技术中，通常采用重物加载的方式来实现物理模型的偏移，即将浮式结构物及其系泊和立管系统安装在水池中，通过一根轻绳穿过滑轮与模型相连，测量模型由此而产生静态偏移。通过改变水平作用力的大小，得到多个相应的偏移量，从而测量获得系泊系统的偏移-荷载特性曲线。该方法的优点在于原理简单、容易实现。其缺点在于：(1)所采用的轻绳具有较强的非线性特性，在重物较小的情况下，可以认为轻绳具有线性特性，其位移误差还可以进行适当的修正；但随着重物的增大，轻绳的非线性逐渐增强，测量的位移误差将会逐渐增大，造成测量结果错误；(2)所施加的重力荷载通过滑轮而作用在模型上，滑轮本身存在着较大的摩擦作用，因此施加在模型上的作用力并不严格等于所施加的重物的重力；(3)轻绳、滑轮和重物的组合并不能保证模型严格的沿着某一方向产生偏移，模型在偏移的过程中会产生其他自由度的位移，从而导致测量误差；(4)通过滑轮施加在模型上的外荷载可能与模型水平面存在一定的夹角，因此实际作用在模型上的水平荷载只是重物重力的一个水平分量，从而导致测量误差；(5)在测量的过程中，模型在系泊系统的作用下可能会产生往复运动，需要较长的时间才能够稳定，测量过程费时，测量结果不准。总之，通过现有的技术和方法进行系泊系统水平刚度位移加载时，无法快速准确地测量位移和受力，同时测量得到的作用力误差较大，最终可能导致模型试验结果不准，不能反映原型的真实运动响应。为此，亟待提出一种装置，能够实现模型位移沿某方向一次性精准加载，结合系泊缆上拉力传感器上所对应的值，处理得到系泊系统的水平刚度，将会大大提高模型试验的精度，减少模型试验的准备时间，降低模型试验的费用，对模型试验的顺利开展具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对现有模型施加荷载过程中不能严格按照特定方向移动，偏移过程中易存在其他自由度位移，导致测量结果不准确的缺陷，提出一种系泊系统水平刚度试验多向分级加载装置，以实现试验模型系泊系统水平刚度的精确测量。本专利技术是采用以下的技术方案实现的：系泊系统水平刚度试验多向分级加载装置，包括固定支撑架和模型定位器，模型定位器用以夹紧试验模型；固定支撑架上设置有用以对试验模型分别进行上下、前后和左右调整的竖向调整机构、纵向调整机构和横向调整机构；所述固定支撑架是整个加载装置的基础，为由竖向滑杆和横向支杆组成立体结构，支撑着整个装置,且在固定支撑架的上方两根横向支杆之间还设置有一竖向调整机构调整板，竖向调整机构调整板上设置有一竖向限位孔；所述竖向调整机构包括竖向位移架以及设置在竖向位移架上的竖向位移调节杆，竖向位移架设置在竖向滑杆上，且位于固定支撑架的内部；竖向位移调节杆穿过竖向限位孔，并可在外力作用下沿竖向限位孔上下移动，进而带动竖向位移架在竖向位移调节杆的作用下沿竖向滑杆上下移动；竖向位移架上还设置有纵向滑杆以及纵向调整机构调整板，纵向滑杆所在直线与纵向调整机构调整板所在平面垂直，纵向调整机构调整板上设置有一纵向限位孔；所述纵向调整机构包括纵向位移架以及设置在纵向位移架上的纵向位移调节杆，纵向位移架设置在纵向滑杆上，且位于竖向位移架的内部；纵向位移调节杆穿过纵向限位孔，并可在外力作用下沿纵向限位孔前后移动，进而带动纵向位移架在纵向位移调节杆的作用下沿纵向滑杆前后移动；纵向位移架上还设置有横向调整机构通孔，横向调整机构通孔所在直线与纵向位移调节杆所在直线垂直，且两者在同一水平面上；所述横向调整机构包括横向位移滑杆、横向位移调节杆以及横向位移调整板；横向位移调整板上设置有横向限位孔，横向位移调节杆穿过横向限位孔与纵向位移架相连，横向位移调整板在外力作用下沿横向位移调节杆左右移动；横向位移滑杆一端设置在横向位移调整板上，另一端穿过纵向位移架上的横向调整机构通孔与模型定位器相连，且横向位移滑杆可沿横向调整机构通孔左右移动。进一步的，所述模型定位器包括两个平行设置的定位板，所述定位板为高强度聚酯板，两个定位板通过夹紧螺栓相连，并可通过夹紧螺栓调整两个定位板之间的距离，以适应不同的模型；且在两个定位板上还设置有多个限位器，以对试验模型进行固定。进一步的，所述限位器包括与定位板螺纹连接的调节螺杆，调节螺杆一端设置有限位板，另一端设置有调节把；限位板与调节螺杆球形铰接，且在限位板上设置有防滑橡胶层，以对模型起到限位和保护作用，通过多个限位器的配合使用能够将不同外形的试验模型夹紧。进一步的，所述竖向限位孔、横向限位孔和纵向限位孔均为螺纹通孔，竖向位移调节杆、横向位移调节杆和纵向位移调节杆为螺杆，且与螺纹通孔相配合。进一步的，所述竖向位移调节杆一端设置有方便调节的旋拧把，另一端通过一球形铰接器设置在竖向位移架上，通过球节点与竖向位移架相连，与竖向限位孔(螺纹通孔)相配合，可以通过旋拧把转动竖向位移调节杆来调整整个竖向调整机构的上下位移，且纵向位移调节杆和横向位移调节杆分别采用相同结构原理的球形铰接器设置在纵向位移架与横向位移架上，纵向位移调节杆和横向位移调节杆相垂直，并在同一水平面上。进一步的，所述球形铰接器包括一铰接块，铰接块上设置有一球形腔，竖向位移调节杆、纵向位移调节杆和横向位移调节杆的端部设置有与球形腔适配的球形凸起，并可在球形腔内转动。进一步的，所述竖向位移调节杆上还设置有可沿其移动的两个竖向限位块，两个竖向限位块分别设置在竖向调整机构调整板的两侧；纵本文档来自技高网...

【技术保护点】
系泊系统水平刚度试验多向分级加载装置，其特征在于，包括固定支撑架和模型定位器，模型定位器用以夹紧试验模型；固定支撑架上设置有用以对试验模型分别进行上下、前后和左右调整的竖向调整机构、纵向调整机构和横向调整机构；所述固定支撑架为由竖向滑杆和横向支杆组成立体结构,且在固定支撑架的上方还设置有一竖向调整机构调整板，竖向调整机构调整板上设置有一竖向限位孔；所述竖向调整机构包括竖向位移架以及设置在竖向位移架上的竖向位移调节杆，竖向位移架设置在竖向滑杆上，且位于固定支撑架的内部；竖向位移调节杆穿过竖向限位孔，并可在外力作用下沿竖向限位孔上下移动，进而带动竖向位移架沿着竖向滑杆上下移动；竖向位移架上还设置有纵向滑杆以及纵向调整机构调整板，纵向调整机构调整板上设置有一纵向限位孔；所述纵向调整机构包括纵向位移架以及设置在纵向位移架上的纵向位移调节杆，纵向位移架设置在纵向滑杆上，且位于竖向位移架的内部；纵向位移调节杆穿过纵向限位孔，并可在外力作用下沿纵向限位孔前后移动，进而带动纵向位移架沿着纵向滑杆前后移动；纵向位移架上还设置有横向调整机构通孔；所述横向调整机构包括横向位移滑杆、横向位移调节杆以及横向位移调整板；横向位移调整板上设置有横向限位孔，横向位移调节杆穿过横向限位孔与纵向位移架相连，横向位移调整板在外力作用下沿横向位移调节杆左右移动；横向位移滑杆一端设置在横向位移调整板上，另一端穿过纵向位移架上的横向调整机构通孔与模型定位器相连，且横向位移滑杆可沿横向调整机构通孔左右移动。...

【技术特征摘要】
1.系泊系统水平刚度试验多向分级加载装置，其特征在于，包括固定支撑架和模型定位器，模型定位器用以夹紧试验模型；固定支撑架上设置有用以对试验模型分别进行上下、前后和左右调整的竖向调整机构、纵向调整机构和横向调整机构；所述固定支撑架为由竖向滑杆和横向支杆组成立体结构,且在固定支撑架的上方还设置有一竖向调整机构调整板，竖向调整机构调整板上设置有一竖向限位孔；所述竖向调整机构包括竖向位移架以及设置在竖向位移架上的竖向位移调节杆，竖向位移架设置在竖向滑杆上，且位于固定支撑架的内部；竖向位移调节杆穿过竖向限位孔，并可在外力作用下沿竖向限位孔上下移动，进而带动竖向位移架沿着竖向滑杆上下移动；竖向位移架上还设置有纵向滑杆以及纵向调整机构调整板，纵向调整机构调整板上设置有一纵向限位孔；所述纵向调整机构包括纵向位移架以及设置在纵向位移架上的纵向位移调节杆，纵向位移架设置在纵向滑杆上，且位于竖向位移架的内部；纵向位移调节杆穿过纵向限位孔，并可在外力作用下沿纵向限位孔前后移动，进而带动纵向位移架沿着纵向滑杆前后移动；纵向位移架上还设置有横向调整机构通孔；所述横向调整机构包括横向位移滑杆、横向位移调节杆以及横向位移调整板；横向位移调整板上设置有横向限位孔，横向位移调节杆穿过横向限位孔与纵向位移架相连，横向位移调整板在外力作用下沿横向位移调节杆左右移动；横向位移滑杆一端设置在横向位移调整板上，另一端穿过纵向位移架上的横向调整机构通孔与模型定位器相连，且横向位移滑杆可沿横向调整机构通孔左右移动。2.根据权利要求1所述的系泊系统水平刚度试验多向分级加载装置，其特征在于：所述模型定位器包括两个平行设置的定位板，两个定位板通过夹紧螺栓相连，并可通过夹紧螺栓调整两个定位板之间的距离；且在两个定位板上还设置有多个对试验模型进行固定的限位器。3.根据权利要求2所述的系泊系统水平刚度试验多向分级加载装置，其特征在于：所述限位器包括与定位板螺纹连接的调节螺杆，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王树青，宋宪仓，李涛，尹崇达，杜君峰，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：山东,37