CN102175407B - 水池模型防碰测试装置 - Google Patents

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Abstract

一种海洋工程技术领域的水池模型防碰测试装置，包括：压力传感器、支撑部分、主体部分及辅助块，主体部分与支撑部分活动连接并与压力传感器相接触，辅助块与支撑部分固定连接；支撑部分包括：支架、滚珠导套、固定板；主体部分包括：顶部碰撞板、导向杆、弹性单元及传力板。本发明结构形式轻巧并能有效实现模拟防碰垫的受力情况测量。

Description

水池模型防碰测试装置
技术领域
本发明涉及的是一种海洋工程技术领域的装置，具体是一种水池模型防碰测试装置。
背景技术
众所周知，石油资源的短缺以及国际社会对能源需求的不断增长，导致海上油气田的大模型开发。海洋石油的大模型开发，加速了大量海洋结构物的设计与建造。在海洋工程界经常出现两个浮体或多个浮体近靠的现象，近靠物体在波浪力的作用下由于相互之间的相对运动从而导致物体出现碰撞的可能。为了防止发生碰撞，通常在两物体之间安装防碰垫。
海洋工程中的大型设备在建造及下水之前往往要进行水池模型测试。通过模型试验，可以获得较为可靠的船体运动数据及结构受力情况试验结果。试验结果可用来校验理论和数值模型的计算精度，为海洋结构物的设计提供可靠的依据。在开展近靠物体水池模型试验过程中，虽然可以较为容易的实现对其弹性属性的模拟，但是很难实现对其受力情况的测量，从而造成水池模型测试价值的降低。我们也无法获得防碰垫在海洋环境条件中的受力情况。
目前，对于近靠物体水池模型测试中防碰垫上受力的测量的试验屈指可数，尚无很好的解决方案。经对现有文献检索发现，中国专利申请号为：200620050501.1，专利名称为：气囊型汽车碰撞缓冲吸能装置，该专利自述为：一种气囊型汽车碰撞缓冲吸能装置，包括汽车车身，在所述的汽车车身的前、后、左、右、车顶安装有瞬间爆破气囊，在所述的汽车车体上设有与气囊引爆启动装置联动的汽车车速、车距测量感应装置和危险车距语音报警器。在所述的汽车车体驾驶室内设有与气囊引爆启动装置联动的手动气囊引爆按钮。
传统的技术方案虽然可以借鉴并用于近靠物体碰撞的缓冲，但是该技术方案无法满足近近靠物体水池模型测试的要求。其不足之处主要表现在：(1)该方法虽然可以对近靠物体的碰撞起到缓冲作用，但是该方法不能准确模拟防碰垫的非线性弹性属性。(2)该方法无法实现对其受力情况的测量，从而降低了水池模型测试的价值。(3)该方法造价昂贵，其成本要高于水池模型测试的成本，不利用大规模使用。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种水池模型防碰测试装置，其结构形式轻巧并能有效实现模拟防碰垫的受力情况测量。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：压力传感器、支撑部分、主体部分及辅助块，其中：主体部分与支撑部分活动连接并与压力传感器相接触，辅助块与支撑部分固定连接。
所述的支撑部分包括：支架、滚珠导套、固定板，其中：支架与滚珠导套固定连接，固定板与支架固定连接。
所述的支架为L字形结构，其下端部分设有两个开孔以连接船舶模型，侧端设有四个通孔以分别固定连接压力传感器、辅助块、固定板和滚珠导套。
所述的固定板为梅花形铝合金板结构，该固定板的中心处设有螺纹孔以固定连接压力传感器。
所述的主体部分包括：顶部碰撞板、导向杆、弹性单元及传力板，其中：导向杆固定于顶部碰撞板上，弹性单元套接于导向杆上，传力板两侧设有开孔且导向杆穿过传力板的开孔，弹性单元的两端分别套接于顶部碰撞板和传力板上。
所述的顶部碰撞板为特氟龙材质制成，该顶部碰撞板有效的模拟船舶防碰垫的受力面积，并将其受力情况通过连接于其上的弹性单元将力传至压力传感器上，实现其受力情况的测量。
所述的导向杆为不锈钢制成，为该防碰装置提供滑动时所用的滑道，并可支持弹性单元的安装。
所述的弹性单元由两种不同弹性属性，不同长度的弹簧组成，实现对防碰垫非线性弹性属性的有效模拟。弹性单元通过传力板将其受的力传至压力传感器上，可以实现防碰垫受力情况的实时测量。
所述的传力板为特氟龙材质制成，传力板与压力传感器紧密接触，将弹性单元的受力传递给压力传感器，从而实现防碰装置压力的测量。
所述的辅助块为铝合金块，其上设有若干通孔作为弹性单元及导向杆的滑道，并对整个结构起到强度保证。
与现有技术相比，本发明具有实质性特点和显著进步：(1)本发明克服了现有技术不能有效模拟防碰垫非线性弹性属性的弊端，本发明利用三根弹簧有效的模拟防碰垫的非线性弹性属性，使得水池模型测试更接近实际情况。(2)本发明克服了现有技术不能实时测量防碰垫受力情况的弊端，本发明可以在水池模型测试过程中实时的测量近靠物体相对运动过程中的碰撞力。(3)本发明结构简单，比较轻便，而且造价较低，利于推广使用。
附图说明
图1为本发明结构装配图。
图2为支架示意图。
图3为固定板示意图。
图4为撞击板示意图。
图5为导向杆示意图。
图6为弹性单元示意图。
图7为传力板示意图。
图8为辅助块示意图。
图9为实施例中所测得的结果图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1-图8所示，本实施例包括：压力传感器1、支撑部分2、主体部分3及辅助块4，其中：主体部分3与支撑部分2活动连接并与压力传感器1相接触，辅助块4与支撑部分2固定连接。
所述的支撑部分2包括：支架5、滚珠导套6、固定板7，其中：支架5与滚珠导套6固定连接，固定板7与支架5固定连接。
所述的支架5为L字形结构，其下端部分设有两个开孔8以连接船舶模型，侧端设有四个通孔9以分别固定连接压力传感器1、辅助块4、固定板7和滚珠导套6。
所述的固定板7为梅花形铝合金板结构，该固定板7的中心处设有螺纹孔10以固定连接压力传感器1。
所述的主体部分3包括：顶部碰撞板11、导向杆12、弹性单元13及传力板14，其中：导向杆12固定于顶部碰撞板11上，弹性单元13套接于导向杆12上，传力板14两侧设有开孔8且导向杆12穿过传力板14的开孔8，弹性单元13的两端分别套接于顶部碰撞板11和传力板14上。
所述的顶部碰撞板11为特氟龙材质制成，该顶部碰撞板11有效的模拟船舶防碰垫的受力面积，并将其受力情况通过连接于其上的弹性单元13将力传至压力传感器1上，实现其受力情况的测量。
所述的导向杆12为不锈钢制成，为该防碰装置提供滑动时所用的滑道，并可支持弹性单元13的安装。
所述的弹性单元13由两种不同弹性属性，不同长度的弹簧组成，实现对防碰垫非线性弹性属性的有效模拟。弹性单元13通过传力板14将其受的力传至压力传感器1上，可以实现防碰垫受力情况的实时测量。
所述的传力板14为特氟龙材质制成，传力板14与压力传感器1紧密接触，将弹性单元13的受力传递给压力传感器1，从而实现防碰装置压力的测量。
所述的辅助块4为铝合金块，其上设有若干通孔9作为弹性单元13及导向杆12的滑道，并对整个结构起到强度保证。
如图9所示，为本实施例中，利用本发明所测得的两船近靠卸载LNG时的防碰垫上的受力情况。从测量结果可以看出，弹性单元13可以有效的模拟防碰垫的受力情况，而这一点在以往的研究中是没有的；而且本发明支架5、滚珠导套6、固定板7、顶部碰撞板11、导向杆12以及传力板14和辅助块4的所组成的结构设计形式可以实现对防碰垫受力情况的实时测量。为近靠物体的水池模型测试提借了一种新的技术。

Claims (7)

1.一种水池模型防碰测试装置，包括：压力传感器、支撑部分、主体部分及辅助块，其特征在于：主体部分与支撑部分活动连接并与压力传感器相接触，辅助块与支撑部分固定连接；
所述的支撑部分包括：支架、滚珠导套、固定板，其中：支架与滚珠导套固定连接，固定板与支架固定连接；
所述的主体部分包括：顶部碰撞板、导向杆、弹性单元及传力板，其中：导向杆固定于顶部碰撞板上，弹性单元套接于导向杆上，传力板两侧设有开孔且导向杆穿过传力板的开孔，弹性单元的两端分别套接于顶部碰撞板和传力板上，所述的弹性单元由两种不同弹性属性，不同长度的弹簧组成。
2.根据权利要求1所述的水池模型防碰测试装置，其特征是，所述的支架为L字形结构，其下端部分设有两个开孔以连接船舶模型，侧端设有四个通孔以分别固定连接压力传感器、辅助块、固定板和滚珠导套。
3.根据权利要求1所述的水池模型防碰测试装置，其特征是，所述的固定板为梅花形铝合金板结构，该固定板的中心处设有螺纹孔以固定连接压力传感器。
4.根据权利要求1所述的水池模型防碰测试装置，其特征是，所述的顶部碰撞板为特氟龙材质制成。
5.根据权利要求1所述的水池模型防碰测试装置，其特征是，所述的导向杆为不锈钢制成。
6.根据权利要求1所述的水池模型防碰测试装置，其特征是，所述的传力板为特氟龙材质制成，传力板与压力传感器紧密接触，将弹性单元的受力传递给压力传感器。
7.根据权利要求1所述的水池模型防碰测试装置，其特征是，所述的辅助块为铝合金块，其上设有若干通孔作为弹性单元及导向杆的滑道。
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