CN102267541A - 水池模型实验转塔装置 - Google Patents

Abstract

一种船舶与海洋工程技术领域的水池模型实验转塔装置，包括：转塔座、垫环、转盘、两个自锁环、两个转杆及其对应的滚珠导套，转杆的两端分别与其对应的滚珠导套进行公差配合连接，两个滚珠导套分别固定设置于转塔座上，垫环套接于转杆上且顶抵接触于滚珠导套的壁面，转杆依次穿过转塔座、转盘以及两个自锁环并与转盘固定连接。本发明结构形式简单、强度更高并能实现自由旋转。

Description

水池模型实验转塔装置

技术领域

本发明涉及的是一种船舶与海洋工程技术领域的装置，具体是一种用于FLNG(大型浮式液化天然气液化石油气船)的水池模型实验转塔装置。

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。为了开发海洋边际油气田，海洋工程界提出FLNG概念。FLNG集天然气的开采、净化、冷凝、液化及储存于一体，通过系泊系统长期定位于作业海域，进行海洋边际油气田的开发。FLNG通过安装于其船体上的转塔与系泊系统进行连接，并可绕转塔随着风向的变化而转动。

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实验。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等试验结果。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FLNG水池模型试验过程中，FLNG船体及系泊系统均可按其设计尺寸及参数并采用一定的缩尺比进行FLNG船模及锚链模型的制作；然而，其转塔模型的制作较为困难。目前，在水池模型实验中，当船体较小或船体受力较小时，转塔模型通常会按示意图纸并采用相应的缩尺比进行制作。这种方法较多应用于以转塔设计为研究内容的水池模型实验中。

然而，在FLNG水池模型实验或其它大型浮式海洋结构物的水池模型中，关注的往往是船体的运动性能及系泊系统的受力情况，而不是转塔的具体形式。在这种情况下，传统的技术方案无法满足FLNG水池模型实验或其它大型浮式海洋结构物水池模型的要求。经过对现有技术的检索发现，2010年8月11日公布的公布号为CN 101801782 A的发明专利，该专利为一种转塔和可脱开的浮体的组件，其中转塔的下端和浮体的上端具有配合的连接机构，其特征在于，该连接机构包括从转塔和浮体中的一个向转塔和浮体中的另一个突出的环形凸起，和在转塔和浮体中的另一个上用来容纳该环形凸起的相应形状的环形凹部，其中环形凸起的底部比它的顶部宽，而环形凹部的顶部比它的底部宽。

但是该现有技术对于水池模型实验而言存在以下不足，其不足之处主要表现在：(1)该方法虽然可以对实现对示意图纸的有效模拟，但是无法保证转塔的强度，在水池模型实验中可能由于转塔的断裂导致整个实验的失败，因小失大，得不偿失。(2)由于转塔的具体设计通常情况下会比较复杂，如果按其示意图纸并采用相应的缩尺比制作转塔模型，则将大大增加工作量，浪费不必要的人力和物力。(3)该方法造价昂贵，利用该方法制作转塔模型的费用将超过船模的制作费用。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种水池模型实验转塔装置，其结构形式简单、强度更高并能实现自由旋转。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：转塔座、垫环、转盘、两个自锁环、两个转杆及其对应的滚珠导套，其中：转杆的两端分别与其对应的滚珠导套进行公差配合连接，两个滚珠导套分别固定设置于转塔座上，垫环套接于转杆上且顶抵接触于滚珠导套的壁面，转杆依次穿过转塔座、转盘以及两个自锁环并与转盘固定连接。

所述的转塔座上设有两个凹槽，所述的两个滚珠导套通过凹槽与转塔座实现公差配合连接。

所述的转塔座为铝质材料制成，所述的转塔座上设有通孔，所述的转杆位于通孔内部。

所述的转塔座的顶部端面上设有四个螺纹孔以连接船舶模型。

所述的转杆上设有螺纹以固定连接转盘。

所述的转盘为铝质材料制成，转盘的中心设有中心孔，所述的转杆位于中心孔内部。

所述的转盘的边缘均布三组锚链孔组，每组锚链孔组由四个锚链孔组成；所述的锚链孔组的一侧设有销糟以固定锚链端点。

所述的两个自锁环的内设有形状互补的螺纹，利用自锁原理，待转盘旋入转杆之后，将两个自锁环旋于转杆的螺纹，两个自锁环的相互作用可以有效的锁住转盘，实现转盘与转杆之间的固定连接。

与现有技术相比，本发明具有实质性特点和显著进步：(1)本发明克服了利用现有技术制作的转塔模型强度太低的弊端，可以保证水池模型实验的顺利开展。(2)本发明结构形式简单，同时也保证了本转塔模型在惯量、主尺寸方面与原型之间的相似性。(3)本发明比较轻便，而且造价较低，可有效降低水池模型实验成本。

附图说明

图1是本发明结构装配图；

图2是本发明转塔座示意图；

图3是本发明转杆示意图；

图4是本发明垫环示意图；

图5是本发明转盘示意图；

图6是本发明实施例示意图；

图中：转塔座1、转杆2、滚珠导套3、垫环4、转塔盘5、自锁环6、转塔外套筒11、通孔12、凹槽13、螺纹孔14、杆柱21、螺纹部分22、转盘体51、锚链孔52、销槽53、中心孔54。

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5所示，本实施例包括：转塔座1、转杆2、滚珠导套3、垫环4、转塔盘5和自锁环6，其中：转塔座1作为转塔模型的支撑部分，其转塔外套筒11上开有两个凹槽13、一个通孔12及四个螺纹孔14；转杆2的杆柱21通过转塔座1的通孔12，其两端分别与滚珠导套3进行公差配合连接，两滚珠导套3分别与转塔座1的两个凹槽13进行公差配合固定连接，从而实现转塔座1、转杆2与滚珠导套3之间的连接；垫环4套于转杆2的杆柱21上并且顶抵接触于滚珠导套3的一壁面；转杆2的螺纹部分22穿过转盘5的中心孔54，然后再通过两个自锁环6将转盘5固定于转杆2的螺纹部分22，从而实现转盘5与转杆2的连接。至此，转塔装置连接为一个有效的结构。

所述的转塔座1包括：转塔外套筒11，通孔12，凹槽13以及螺纹孔14，其中通孔12与转杆2套接。

所述的杆柱21穿过转塔座1的通孔21并利用公差配合与滚珠导套3进行连接，从而形成该转塔装置的转动部分。

如图4所示，所述的垫环4为一环状片，为铝合金材质制成。其两端面分别顶抵接触于转盘5与滚珠导套3，起到避免转盘5与转塔座1进行接触的作用。

如图5所示，所述的转盘5包括：转盘体51，锚链孔52，销槽53以及中心孔54，其中锚链孔52为锚链顶部预留空间，锚链放入锚链孔52后，销体将通过销槽53，从而实现锚链与转盘5的连接。

如图6所示，本发明可用于FLNG单点系泊的水动力模型实验中。通过木螺丝钉将本发明安装于FLNG船模的外转塔吊臂上，然后将滚珠导套3套于转杆2的杆柱21上，再将转杆2穿过转塔座1的通孔12，再将另一滚珠导套3从转杆2的带有螺纹22的一端套入到杆柱21上，实现转杆2与转塔座1的连接。接下来，将垫环4从转杆2的带有螺纹22的一端套入到杆柱21上，然后开始安装转盘5于转杆2的杆柱21上，旋入两个自锁环6，将转盘5与转杆2进行连接。至此，完成FLNG水动力模型实验转塔装置的安装，可以进行水池模型实验的研究。在水池模型实验过程中，FLNG船模在海洋环境条件(如风、浪、流等)影响下可以绕转塔进行自由旋转。

本装置具有足够的强度，可以满足FLNG水池模型实验的要求。相比于现有的技术方案，本装置结构形式比较简单，设计巧妙，滚珠导套3的使用可以有效的减小FLNG船模绕转塔转动时的摩擦力；可以推广应用于海洋工程领域其它采用转塔形式系泊的大型浮式海洋结构物的水池模型实验过程中。为采用转塔形式系泊、船体受力较大的大型浮式海洋结构物的水池模型实验提借了一种新的技术。

Claims (8)

1.一种水池模型实验转塔装置，其特征在于，包括：转塔座、垫环、转盘、两个自锁环、两个转杆及其对应的滚珠导套，其中：转杆的两端分别与其对应的滚珠导套进行公差配合连接，两个滚珠导套分别固定设置于转塔座上，垫环套接于转杆上且顶抵接触于滚珠导套的壁面，转杆依次穿过转塔座、转盘以及两个自锁环并与转盘固定连接。

2.根据权利要求1所述的水池模型实验转塔装置，其特征是，所述的转塔座上设有两个凹槽，所述的两个滚珠导套通过凹槽与转塔座实现公差配合连接。

3.根据权利要求1所述的水池模型实验转塔装置，其特征是，所述的转塔座上设有通孔，所述的转杆位于通孔内部。

4.根据权利要求1所述的水池模型实验转塔装置，其特征是，所述的转塔座的顶部端面上设有四个螺纹孔以连接船舶模型。

5.根据权利要求1或3所述的水池模型实验转塔装置，其特征是，所述的转杆上设有螺纹以固定连接转盘。

6.根据权利要求1所述的水池模型实验转塔装置，其特征是，所述的转盘的中心设有中心孔，所述的转杆位于中心孔内部。

7.根据权利要求1或6所述的水池模型实验转塔装置，其特征是，所述的转盘的边缘均布三组锚链孔组，每组锚链孔组由四个锚链孔组成；所述的锚链孔组的一侧设有销糟以固定锚链端点。

8.根据权利要求1所述的水池模型实验转塔装置，其特征是，所述的两个自锁环的内设有形状互补的螺纹，实现转盘与转杆之间的固定连接。

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