CN102323039B

CN102323039B - Fishfarm浮筒分段实验模型

Info

Publication number: CN102323039B
Application number: CN 201110231260
Authority: CN
Inventors: 付世晓; 周青; 胡克; 李鲤; 许玉旺
Original assignee: Shanghai Jiaotong University
Current assignee: Shanghai Jiaotong University
Priority date: 2011-08-12
Filing date: 2011-08-12
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2031-08-12
Also published as: CN102323039A

Abstract

本发明提供一种FISHFARM浮筒分段实验模型，包括：浮筒分段模块、第一端部假体模块、第二端部假体模块和测量分析模块，其中：浮筒分段模块两端分别与第一端部假体模块和第二端部假体模块连接，测量分析模块分别与浮筒分段模块、第一端部假体模块、第二端部假体模块相连接。本发明通过在渔网上设置光纤传感器可以测出渔网局部的受力情况，通过在浮筒分段模块内侧设置三分力仪可以测出渔网整体的受力情况，通过在浮筒分段模块外侧设置三分力仪可以测出渔网和浮筒模块整体的受力情况；采用特殊的端部假体装置，解决了模型边界效应的问题；试验工况可以达到实KC数范围，避免了尺度效应。

Description

FISHFARM浮筒分段实验模型

技术领域

本发明属于海洋工程领域，具体地涉及一种FISHFARM浮筒分段实验模型。

背景技术

FISHFARM整套结构置于海中，其上部浮筒和渔网都将受到海流以及波浪的水动力作用。因此对于FISHFARM整体结构的动力分析是其能否应用于工程实践的关键所在，而采用的方法多为模型试验。

然而，现有的试验模型多为FISHFARM的整体模型，在试验水池有限的空间内，需要采用很大的缩尺比，造成KC数过小，从而不可避免的出现尺度效应。另外，为了将研究问题简化，FISHFARM的水动力响应的研究中，理论研究者们开始关注于将整个环形的结构分解成为许多独立的分段。而独立分段则又可以看作线性刚性圆柱体来研究。通过研究分段的水动力性能进而评估整个环形的FISHFARM的水动力性能。而在假设的均匀来流海况下，不同位置的分段与流向的夹角是不同的，因此导致其水动力性能必然不同，因此需要对其进行分别研究。理论工作者们得出的这些局部分段对海流海浪的响应特性急需相应的实验数据。而现有的分段模型试验或者只能测量网衣的整体受力，不能测量局部每一根网线上的受力；或者只能测量无网衣的浮筒的受力。这些实验数据均不能很好的揭示网衣和浮筒的耦合效应。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种FISHFARM浮筒分段实验模型，旨在解决现有试验模型局限于整体模型，尺度效应较大，只能模拟较低KC数海况，或者只能测量网衣的整体受力，且没有对浮筒分段进行边界处理的问题。

根据本发明的一个方面，提供一种FISHFARM浮筒分段实验模型，包括浮筒分段模块、第一端部假体模块、第二端部假体模块和测量分析模块，其中：浮筒分段模块两端分别与第一端部假体模块和第二端部假体模块连接，测量分析模块分别与浮筒分段模块、第一端部假体模块、第二端部假体模块相连接。

优选地，所述浮筒分段模块包括：支撑杆、挂钩、光纤传感器、重锤、渔网、浮筒分段模型、第一固定接头、第二固定接头和两个第三三分力仪，其中：光纤传感器布置在渔网上，重锤布置在渔网的底部，渔网挂在支撑杆上，支撑杆两端分别安装有挂钩；浮筒分段模型两端分别与第一固定接头以及第二固定接头连接，第一固定接头与第一端部假体模块连接，第二固定接头与第二端部假体模块连接，两个第三三分力仪固定在浮筒分段模型的内部，其外侧分别安装在第一固定接头、第二固定接头上，内侧上安装挂钩。

优选地，所述第一端部假体模块包括：第一假体外筒、第一三分力仪、第一三分力仪固定板、第一楔块、第一支座、第一挡流板和第一固定板，其中：第一三分力仪分别与浮筒分段模块中的第一固定接头、第二固定接头和第一三分力仪固定板相连，第一三分力仪固定板一端与第一三分力仪连接，另一端与第一楔块固接，第一楔块贯穿第一挡流板，并在第一挡流板内侧用第一支座与第一挡流板固接，在第一挡流板另一侧用第一固定板与第一挡流板固接；所述第二端部假体模块包括：第二假体外筒、第二三分力仪、第二三分力仪固定板、第二楔块、第二支座、第二挡流板和第二固定板，其中：第二三分力仪分别与浮筒分段模块中的第一固定接头、第二固定接头和第二三分力仪固定板相连，第二三分力仪固定板一端与第二三分力仪连接，另一端与第二楔块固接，第二楔块贯穿第二挡流板，并在第二挡流板内侧用第二支座与第二挡流板固接，在第二挡流板另一侧用第二固定板与第二挡流板固接。

优选地，所述测量分析模块包括数据采集处理器和显示器，其中：数据采集处理器的输入端与所述第一端部假体模块的第一三分力仪和第二端部假体模块的第二三分力仪、浮筒分段模块中的两个第三三分力仪，以及光纤传感器相连接，其输出端与显示器相连接。

本发明具有的优点和积极效果是：

本发明通过在渔网上设置光纤传感器可以测出渔网局部的受力情况，通过在浮筒模块内侧设置三分力仪可以测出渔网整体的受力情况，通过在浮筒模块外侧设置三分力仪可以测出渔网和浮筒模块整体的受力情况，应用本发明进行系列实验，能得到不同流速下浮筒（含渔网）受力图谱，可以应用于FISHFARM模型的受力预报。本发明采用特殊的端部假体装置，解决了模型边界效应的问题。同时本发明采用的浮筒分段其尺寸与真实的FISHFARM浮筒分段相同，这样子在正常的拖车运动速度范围内，试验工况可以达到实KC数范围，有效的避免了尺度效应。

附图说明

图1是本发明提供的实验装置的结构示意图；

图2是本发明提供的浮筒分段模块的结构示意图；

图3是本发明提供的浮筒分段模块的内部结构图；

图4是本发明提供的端部假体模块的结构示意图；

图5是本发明提供的测量分析模块的结构示意图；

图6是本发明提供的端部假体模块形状可相应变化的原理示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1和图5所示，根据本发明提供的实验模型包括：浮筒分段模块1、第一端部假体模块2、第二端部假体模块3和测量分析模块4，其中：浮筒分段模块1两端分别与第一端部假体模块2和第二端部假体模块3连接，测量分析模块4分别与浮筒分段模块1、第一端部假体模块2、第二端部假体模块3相连接。

如图2和图3所示，所述浮筒分段模块1包括：支撑杆19、挂钩18、光纤传感器16、重锤15、渔网14、浮筒分段模型11、第一固定接头12、第二固定接头13和两个第三三分力仪17，其中：光纤传感器16布置在渔网14上，重锤15布置在渔网14的底部，渔网14挂在支撑杆19上，支撑杆19两端分别安装有挂钩18；浮筒分段模型11两端分别与第一固定接头12以及第二固定接头13连接，第一固定接头12与第一端部假体模块2连接，第二固定接头13与第二端部假体模块3连接，两个第三三分力仪17固定在浮筒分段模型11的内部，其外侧分别安装在第一固定接头12、第二固定接头13上，内侧上安装挂钩18。

如图4所示，所述第一端部假体模块2包括：第一假体外筒20、第一三分力仪21、第一三分力仪固定板22、第一楔块23、第一支座24、第一挡流板25和第一固定板26，其中：第一三分力仪21分别与浮筒分段模块1中的第一固定接头12、第二固定接头13和第一三分力仪固定板22相连，第一三分力仪固定板22一端与第一三分力仪21连接，另一端与第一楔块23固接，第一楔块23贯穿第一挡流板25，并在第一挡流板25内侧用第一支座24与第一挡流板25固接，在第一挡流板25另一侧用第一固定板26与第一挡流板25固接。所述第二端部假体模块3与第一端部假体模块2成镜像对称结构，具体地，所述第二端部假体模块3包括：第二假体外筒、第二三分力仪、第二三分力仪固定板、第二楔块、第二支座、第二挡流板和第二固定板，其中：第二三分力仪分别与浮筒分段模块1中的第一固定接头12、第二固定接头13和第二三分力仪固定板相连，第二三分力仪固定板一端与第二三分力仪连接，另一端与第二楔块固接，第二楔块贯穿第二挡流板，并在第二挡流板内侧用第二支座与第二挡流板固接，在第二挡流板另一侧用第二固定板与第二挡流板固接。

如图5所示，所述测量分析模块4包括数据采集处理器41和显示器42，其中：数据采集处理器41的输入端与所述第一端部假体模块2的第一三分力仪21和第二端部假体模块3的第二三分力仪、浮筒分段模块1中的两个第三三分力仪17、以及光纤传感器16相连接，其输出端与显示器42相连接。

实施例2

在本实施例中，第一端部假体模块2、第二端部假体模块3的形状可以为了满足边界条件而作相应的改动，如图6所示，这并不影响本发明的实质内容。

工作原理：

试验时，本装置可以安装在拖车上，由拖车拖动模拟均匀来流下的受力情况；也可以由电机驱动进行强迫振动实验。试验过程中，光纤传感器16测量渔网14的局部受力，浮筒分段11内的两个第三三分力仪17测量渔网14的整体受力，端部假体2、3内的两个第三三分力仪21测量浮筒分段11和渔网14的整体受力，并将数值传输到测量分析模块4中的数据采集处理器41，数据采集处理器41进而将数据传输到显示器42显示成可视数据。

本发明通过在渔网14上设置光纤传感器16可以测出渔网14局部的受力情况，通过在浮筒分段模型11内侧设置第三三分力仪17可以测出渔网14整体的受力情况，通过在浮筒分段模型11外侧设置三分力仪21可以测出渔网14和浮筒分段模型11整体的受力情况，应用本发明进行系列实验，能得到不同流速下浮筒（含渔网）受力图谱，可以应用于FISHFARM模型的受力预报。本发明采用特殊的端部假体装置，解决了模型边界效应的问题。同时本发明采用的浮筒分段其尺寸与真实的FISHFARM浮筒分段相同，这样子在正常的拖车运动速度范围内，试验工况可以达到实KC数范围，有效的避免了尺度效应。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种FISHFARM浮筒分段实验模型，其特征在于，包括浮筒分段模块、第一端部假体模块、第二端部假体模块和测量分析模块，其中：浮筒分段模块两端分别与第一端部假体模块和第二端部假体模块连接，测量分析模块分别与浮筒分段模块、第一端部假体模块、第二端部假体模块相连接；

所述浮筒分段模块包括：支撑杆、挂钩、光纤传感器、重锤、渔网、浮筒分段模型、第一固定接头、第二固定接头和两个第三三分力仪，其中：光纤传感器布置在渔网上，重锤布置在渔网的底部，渔网挂在支撑杆上，支撑杆两端分别安装有挂钩；浮筒分段模型两端分别与第一固定接头以及第二固定接头连接，第一固定接头与第一端部假体模块连接，第二固定接头与第二端部假体模块连接，两个第三三分力仪固定在浮筒分段模型的内部，其外侧分别安装在第一固定接头、第二固定接头上，内侧上安装挂钩；

所述第一端部假体模块包括：第一假体外筒、第一三分力仪、第一三分力仪固定板、第一楔块、第一支座、第一挡流板和第一固定板，其中：第一三分力仪分别与浮筒分段模块中的第一固定接头、第二固定接头和第一三分力仪固定板相连，第一三分力仪固定板一端与第一三分力仪连接，另一端与第一楔块固接，第一楔块贯穿第一挡流板，并在第一挡流板内侧用第一支座与第一挡流板固接，在第一挡流板另一侧用第一固定板与第一挡流板固接；所述第二端部假体模块包括：第二假体外筒、第二三分力仪、第二三分力仪固定板、第二楔块、第二支座、第二挡流板和第二固定板，其中：第二三分力仪分别与浮筒分段模块中的第一固定接头、第二固定接头和第二三分力仪固定板相连，第二三分力仪固定板一端与第二三分力仪连接，另一端与第二楔块固接，第二楔块贯穿第二挡流板，并在第二挡流板内侧用第二支座与第二挡流板固接，在第二挡流板另一侧用第二固定板与第二挡流板固接。

2.如权利要求1所述的FISHFARM浮筒分段实验模型，其特征在于，所述测量分析模块包括数据采集处理器和显示器，其中：数据采集处理器的输入端与所述第一端部假体模块的第一三分力仪和第二端部假体模块的第二三分力仪、浮筒分段模块中的两个第三三分力仪，以及光纤传感器相连接，其输出端与显示器相连接。