CN110333042B - 一种用于模拟船锚坠落的离心模型试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于模拟船锚坠落的离心模型试验装置，包括固定连接在模型箱顶部的底板，在底板上固定安装有液压油缸，在液压油缸上连接有位移传感器，在液压油缸的伸缩杆上连接有传动部件，传动部件通过连杆与拉钩连接，连杆的两端分别与传动部件和拉钩铰接，拉钩的中部铰接在支撑座上，支撑座固定在底板的边沿，试验开始之前，液压油缸处于收缩状态，拉钩处于翘起状态，在拉钩上悬挂有位于底板之外的船锚模型。本发明通过一套连杆机构运动来实现船锚坠落过程的模拟，与实际情况更加接近，模拟结果更加准确可靠。并且本发明采用液压动力驱动，能够提高试验工作效率；结构简单，性能可靠，制作简便。
Description
技术领域
本发明涉及模拟试验装置，特别是一种用于模拟船锚坠落的离心模型试验装置。
背景技术
海底管道为输送油气的主要介质，保证其在工作运行期间的安全性是能否顺利进行海洋油气开发的关键。随着人类海洋活动的激增，使得部分管道铺设区与船舶作业区发生重叠，船舶在海上作业的随意性比较强，意外的抛锚作业越来越频繁，难免发生坠锚事故，对管道造成撞击损伤。一旦海底管道被损坏发生泄漏就会引起环境污染及经济损失。
国内水域的海底管道敷设深度基本上在100m以内，如舟山海域通常为20～70m，福建海域通常为30～50m。在海底管道破坏的历史中，锚害占到人为因素对海底管道破坏总量的1/3。船锚对海底管道的破坏大多数发生在水深小于200m的海域，尤其在近岸区，锚害更为严重，70％发生在水深小于50m海域，20％发生在小于10m的海域。
为避免第三方活动对管道的破坏，有必要对其进行可靠性及风险分析。现有的方法是基于数值模拟手段开展船锚坠落对海底管道的风险分析，急需一套物理模型试验装置来模拟船锚坠落的过程，以此验证数值模拟分析结果的准确性。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种用于模拟船锚坠落的离心模型试验装置。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种用于模拟船锚坠落的离心模型试验装置，包括固定连接在模型箱顶部的底板，在所述底板上固定安装有液压油缸，在所述液压油缸上连接有位移传感器，在所述液压油缸的伸缩杆上连接有传动部件，所述传动部件通过连杆与拉钩连接，所述连杆的两端分别与所述传动部件和所述拉钩铰接，所述拉钩的中部铰接在支撑座上，所述支撑座固定在所述底板的边沿，试验开始之前，所述液压油缸处于收缩状态，所述拉钩处于翘起状态，在所述拉钩上悬挂有位于所述底板之外的船锚模型。
在所述液压油缸的伸缩杆上固接有与所述位移传感器相对的位移定位片，在所述位移定位片上固接有滚轮，所述滚轮安装在直线导槽内，所述直线导槽固定在所述底板上，所述直线导槽与所述液压油缸的伸缩方向平行。
所述位移定位片套装在所述液压油缸的伸缩杆上，且位于所述传动部件的后方，通过锁母锁固在所述传动部件和所述液压油缸的伸缩杆上。
在所述底板上设有位置不同的至少两组液压油缸安装孔。
所述滚轮是采用滚动轴承制成的。
本发明具有的优点和积极效果是：通过一套连杆机构运动来实现船锚坠落过程的模拟，与实际情况更加接近，模拟结果更加准确可靠。并且本发明采用液压动力驱动，能够提高试验工作效率；结构简单，性能可靠，制作简便。
附图说明
图1为本发明应用的示意图；
图2为本发明的三维结构示意图；
图3为船锚模型处于勾挂状态时本发明的侧视图；
图4为船锚模型处于脱钩状态时本发明的侧视图。
图中：1-1、底板；1-2、液压油缸安装孔；1-3、油缸法兰板；1-4、液压油缸；1-5、位移传感器；1-6、顶丝；1-7、锁母；1-8、位移定位片；1-9、滚轮；1-10、直线导槽；1-11、传动部件；1-12、连杆；1-13、拉钩；1-14、支撑座；1-15、船锚模型；2、固定轨道；3、模型箱。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅图1～图4，一种用于模拟船锚坠落的离心模型试验装置，包括固定连接在模型箱3顶部的底板1-1，在所述底板1-1上固定安装有液压油缸1-4，在所述液压油缸1-4上连接有位移传感器1-5，在所述液压油缸1-5的伸缩杆上连接有传动部件1-11，所述传动部件1-11通过连杆1-12与拉钩1-13连接，所述连杆1-12的两端分别与所述传动部件1-11和所述拉钩1-13铰接，所述拉钩1-13的中部铰接在支撑座1-14上，所述支撑座1-14固定在所述底板1-1的边沿，试验开始之前，所述液压油缸1-4处于收缩状态，所述拉钩1-13处于翘起状态，在所述拉钩1-13上悬挂有位于所述底板1-1之外的船锚模型1-15。
在本实施例中，在所述液压油缸1-4的伸缩杆上固接有与所述位移传感器1-5相对的位移定位片1-8，在所述位移定位片1-8上固接有滚轮1-9，所述滚轮1-9安装在直线导槽1-10内，所述直线导槽1-10固定在所述底板1-1上，所述直线导槽1-10与所述液压油缸1-4的伸缩方向平行，以防止上述离心模型试验装置随离心机旋转时所述液压油缸1-4的伸缩杆及活塞发生转动，位移定位片1-8偏离所述位移传感器1-5的测量范围，所述位移传感器1-5不能测得所述液压油缸1-4的直线输出位移。在本实施例中，上述滚轮1-9是采用滚动轴承制成的。更具体的结构，所述位移传感器1-5利用顶丝1-6固定在油缸法兰板1-3上。所述位移定位片1-8套装在所述液压油缸1-4的伸缩杆上，所述位移定位片1-8位于所述传动部件1-11的后方，所述位移定位片1-8通过锁母1-7锁固在所述传动部件1-11和所述液压油缸1-4的伸缩杆上。在所述底板1-1上设有位置不同的至少两组液压油缸安装孔1-2，以便于调整液压油缸的安装位置，实现不同位置落锚的模拟试验。
应用时，将上述离心模型试验装置安装在模型箱1顶部的固定轨道2上，在固定轨道2上设有许多螺纹孔，使上述离心模型试验装置的安装位置可以调整，便于实现不同位置落锚的模拟试验。
上述离心模型试验装置的各个部件均是由Q345低合金钢制成的。液压缸1-4的型号为MOB50x150。
本发明的工作原理：
试验开始之前使液压缸1-4处于收缩状态，此时拉钩1-13翘起，船锚模型1-15在拉钩1-13上不会掉落。根据试验方案要求，达到预定时刻后，推动液压油缸1-4前伸，连杆1-12带动拉钩1-13前翻，此时船锚模型1-15脱钩落入模型箱1内的土体表面上，完成一个船锚坠落试验过程的模拟。
通过安装不同的船锚模型或改变整套装置的安装位置以及改变液压油缸和支撑座的安装位置可实现不同位置、不同船锚的坠落过程的模拟。通过该装置模拟船锚坠落过程具有真实、可灵活变换位置和船锚类型的特点。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种用于模拟船锚坠落的离心模型试验装置，其特征在于，包括固定连接在模型箱顶部的底板，在所述底板上固定安装有液压油缸，在所述液压油缸上连接有位移传感器，在所述液压油缸的伸缩杆上连接有传动部件，所述传动部件通过连杆与拉钩连接，所述连杆的两端分别与所述传动部件和所述拉钩铰接，所述拉钩的中部铰接在支撑座上，所述支撑座固定在所述底板的边沿，试验开始之前，所述液压油缸处于收缩状态，所述拉钩处于翘起状态，在所述拉钩上悬挂有位于所述底板之外的船锚模型。
2.根据权利要求1所述的用于模拟船锚坠落的离心模型试验装置，其特征在于，在所述液压油缸的伸缩杆上固接有与所述位移传感器相对的位移定位片，在所述位移定位片上固接有滚轮，所述滚轮安装在直线导槽内，所述直线导槽固定在所述底板上，所述直线导槽与所述液压油缸的伸缩方向平行。
3.根据权利要求2所述的用于模拟船锚坠落的离心模型试验装置，其特征在于，所述位移定位片套装在所述液压油缸的伸缩杆上，且位于所述传动部件的后方，通过锁母锁固在所述传动部件和所述液压油缸的伸缩杆上。
4.根据权利要求1所述的用于模拟船锚坠落的离心模型试验装置，其特征在于，在所述底板上设有位置不同的至少两组液压油缸安装孔。
5.根据权利要求2所述的用于模拟船锚坠落的离心模型试验装置，其特征在于，所述滚轮是采用滚动轴承制成的。
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