CN110887627B - 大型lng储罐减震试验模型 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大型LNG储罐减震试验模型，属于LNG储罐技术领域，包括振动台、支撑桩、隔振座、外罐、储罐以及第一阻尼器，所述外罐通过支撑桩和隔振座支撑于所述振动台上，所述隔振座设置在外罐的底部，所述支撑桩呈环形分布，所述储罐置于所述外罐内且两者之间通过所述第一阻尼器连接，所述储罐与外罐之间的空腔内填充有粉体材料，所述支撑桩与所述外罐的外壁之间设置有阻尼装置。本发明装置可用于对振动台对外罐之间的阻尼力的传递情况进行研究，从而为后续的储罐减震布置形式做准备，为理论分析提供科学验证。

Description

大型LNG储罐减震试验模型

技术领域

本发明属于LNG储罐技术领域，具体涉及一种大型LNG储罐减震试验模型。

背景技术

在人口稠密、经济发达的地区或城市，如果发生一次大的破坏性地震，在极短时间内就会造成千上万人死伤，也会使无数建筑物沦为废墟，给人类造成巨大的灾难而作为当代社会生命线工程的特大型液化天然气(LNG)储罐，由于贮罐罐壁很薄，本身面对地震是非常脆弱的，地震不仅导致其使用功能的丧失，其爆炸、火灾及环境污染更会引发灾难性的后果，这些储罐损坏所导致的损失是巨大的，不只是本身的经济损失，会对周围的生命财产早成巨大威胁。目前对储罐隔震的研究，从研究方式来看，以理论分析和数值模拟居多；试验特别是振动台试验研究方面比较少。

现有的一些LNG储罐试验模型，通常都是通过检测外罐和储罐之间的阻尼力来得到响应结果，但是很少对振动台对外罐之间的阻尼力的传递情况进行过研究，导致在后面的储罐模拟设计过程中，存在着振动台与储罐之间动力响应不相对应的问题，不能很好地模型真实的地震情况。

发明内容

有鉴于此，本申请主要提供一种大型LNG储罐减震试验模型，可用于对振动台对外罐之间的阻尼力的传递情况进行研究，从而为后续的储罐减震布置形式做准备，为理论分析提供科学验证。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

大型LNG储罐减震试验模型，包括振动台、支撑桩、隔振座、外罐、储罐以及第一阻尼器，所述外罐通过支撑桩和隔振座支撑于所述振动台上，所述隔振座设置在外罐的底部，所述支撑桩呈环形分布，所述储罐置于所述外罐内且两者之间通过所述第一阻尼器连接，所述储罐与外罐之间的空腔内填充有粉体材料，所述支撑桩与所述外罐的外壁之间设置有阻尼装置；所述阻尼装置包括第二阻尼器、支架、第一导向板和第二导向板，所述第一导向板竖直设置且以可沿外罐外壁周向移动的方式与所述外罐的外壁连接，所述第二导向板竖直固定设置在所述支撑桩的外侧，所述支撑桩可绕自身轴线转动并通过一锁紧装置锁紧于振动台，所述支架呈L型，所述支架的水平端通过与所述第一导向板滑动连接可沿着竖直方向滑动，所述第二阻尼器水平设置且其一端铰接至与所述支架的竖直端，另一端通过与所述第二导向板滑动连接可随着所述支架沿着竖直方向滑动。

进一步，所述第一导向板上沿其竖直方向设置有第一导槽，所述支架的水平端开设有通孔，所述阻尼装置还包括第一导杆和第一螺栓，所述第一导杆同时穿过所述通孔和第一导槽，所述第一螺栓与所述第一导杆螺纹连接用于将所述支架固定于第一导向板。

进一步，所述第二导向板上沿其竖直方向设置有第二导槽，所述阻尼装置还包括第二导杆和第二螺栓，所述第二阻尼器与支撑桩连接一端设置有万向节，所述第二导杆同时穿过所述万向节和第二导槽，所述第二螺栓与所述第二导杆螺纹连接用于将所述第二阻尼器的一端固定于第二导向板。

进一步，所述振动台上开设有至少两个阶梯槽，所述阶梯槽呈环形分布但不连续，所述支撑桩的底部开设有螺纹孔，所述锁紧装置为穿过所述阶梯槽与所述支撑桩连接的第三螺栓。

进一步，所述第一阻尼器为若干组，每一组呈环形分布于储罐和外罐之间，所述第一阻尼器的一端通过第一滑动连接结构与外罐的内壁连接且可沿竖直方向滑动，所述第一阻尼器的另一端通过第二滑动连接结构与储罐的外壁连接且可沿储罐的周向转动，所述第一滑动连接结构以可沿外罐内壁周向移动的方式与所述外罐的内壁连接，所述第二滑动连接结构包括环形轨道，所述环形轨道套设在所述储罐的外侧且以可沿储罐的轴向移动的方式与所述储罐的外壁连接。

进一步，所述外罐上设置有驱动所述环形轨道转动的驱动装置，所述驱动装置包括电机和连杆，所述电机固定设置在所述外罐的顶部外侧，所述电机的输出轴穿过外罐的顶部与所述连杆连接，所述连杆与所述环形轨道连接，通过电机驱动所述环形轨道转动。

进一步，所述连杆包括第一竖杆、横杆、第二竖杆和转动柄，所述第一竖杆的上端固定连接至电机的输出轴，所述第一竖杆的下端固定连接至横杆，所述横杆上开设有一通槽，所述第二竖杆的上端滑动设置在所述通槽内且通过一固定件固定，所述第二竖杆的下端通过所述转动柄固定连接至环形轨道。

本发明的有益效果在于：本发明大型LNG储罐减震试验模型，包括振动台、支撑桩、隔振座、外罐、储罐以及第一阻尼器，所述外罐通过支撑桩和隔振座支撑于所述振动台上，隔振座用于隔振，通过支撑桩和隔振座的配合，达到对外罐竖向减震的作用。本发明中，所述支撑桩与所述外罐的外壁之间设置有阻尼装置；所述阻尼装置包括水平设置的第二阻尼器，通过第二阻尼器的配合可以达到对外罐水平方向减震消能的作用。所述第二阻尼器水平设置且其一端铰接至与所述支架的竖直端，另一端通过与所述第二导向板滑动连接可随着所述支架沿着竖直方向滑动，从而可以调整第二阻尼器两端的位置，对第二阻尼器的高度进行一个调整，通过选用不同规格的支架与第二阻尼器进行配合，可用于对振动台对外罐之间的阻尼力的传递情况进行研究，从而为后续的储罐减震布置形式做准备，为理论分析提供科学验证。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为本发明支架的结构示意图；

图4为本发明外罐的内部结构示意图；

图5为图4在A-A处的放大图；

图6为图4在B-B处的放大图；

图7为第一滑块的结构示意图；

图8为图7的左侧视图；

图9为图8的仰视图；

图10为第二滑块的结构示意图；

图11为图7的俯视图；

图12为本发明连杆的连接示意图。

附图标记，外罐1、储罐2、第一阻尼器3、粉体材料4、第一滑动连接结构5、第一滑块51、竖直轨道52、第二滑动连接结构6、第二滑块61、环形轨道62、第一块体511、第一滑轮组512、第一卡块513、第一螺杆514、第一手柄515、第一弹簧516、第一开口槽517、第二块体611、第二滑轮组612、第二卡块613、第二螺杆614、第二手柄615、第二弹簧616、第二开口槽617、连接杆618、环槽7、凸起8、电机9、第一竖杆10、横杆11、第二竖杆12、转动柄13、通槽14、固定件15、振动台16、支撑桩17、隔振座18、第二阻尼器19、支架20、第一导向板21、第二导向板22、第三螺栓23、第一导槽24、通孔25、第一导杆26、第一螺栓27、第二导槽28、第二导杆29、第二螺栓30、阶梯槽31。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

图1为本发明的结构示意图，图2为图1的俯视图，图3为本发明支架的结构示意图，图4为本发明外罐的内部结构示意图，图5为图4在A-A处的放大图，图6为图4在B-B处的放大图，图7为第一滑块的结构示意图，图8为图7的左侧视图，图9为图8的仰视图，图10为第二滑块的结构示意图，图11为图7的俯视图，图12为本发明连杆的连接示意图。本发明大型LNG储罐减震试验模型，包括振动台16、支撑桩17、隔振座18、外罐1、储罐2以及第一阻尼器3，所述外罐1通过支撑桩17和隔振座18支撑于所述振动台16上，所述隔振座18设置在外罐1的底部，所述支撑桩17呈环形分布，所述储罐2置于所述外罐1内且两者之间通过所述第一阻尼器3连接，所述储罐2与外罐1之间的空腔内填充有粉体材料4，所述支撑桩17与所述外罐1的外壁之间设置有阻尼装置；所述阻尼装置包括第二阻尼器19、支架20、第一导向板21和第二导向板22，所述第一导向板21竖直设置且以可沿外罐1外壁周向移动的方式与所述外罐1的外壁连接，所述第二导向板22竖直固定设置在所述支撑桩17的外侧，所述支撑桩17可绕自身轴线转动并通过一锁紧装置锁紧于振动台16，所述支架20呈L型，所述支架20的水平端通过与所述第一导向板21滑动连接可沿着竖直方向滑动，所述第二阻尼器19水平设置且其一端铰接至与所述支架20的竖直端，另一端通过与所述第二导向板22滑动连接可随着所述支架20沿着竖直方向滑动。

由于支架20在寻找合适的连接位置时，需要不断地转动支架20及其两个支点，即第一导向板21和第二导向板22对应需要转动，第一导向板21通过滑槽与外罐1的外壁连接，从而实现转动，对于支撑桩17来说，则自身转动带动第二导向板22转动相应的角度即可，转动方便快捷，能节省空间。

本发明大型LNG储罐减震试验模型，隔振座18用于隔振，通过支撑桩17和隔振座18的配合，达到对外罐1竖向减震的作用。本发明中，所述支撑桩17与所述外罐1的外壁之间设置有阻尼装置；所述阻尼装置包括水平设置的第二阻尼器19，通过第二阻尼器19的配合可以达到对外罐1水平方向减震消能的作用。所述第二阻尼器19水平设置且其一端铰接至与所述支架20的竖直端，另一端通过与所述第二导向板22滑动连接可随着所述支架20沿着竖直方向滑动，从而可以调整第二阻尼器19两端的位置，对第二阻尼器19的高度进行一个调整，传感器根据需要安装即可，具体测试位置、连接方法等属于现有技术，在此不再赘述。通过选用不同规格的支架20与第二阻尼器19进行配合，可用于对振动台16对外罐1之间的阻尼力的传递情况进行研究，从而为后续的储罐2减震布置形式做准备，为理论分析提供科学验证。

本实施例中，所述第一导向板21上沿其竖直方向设置有第一导槽24，第一导槽24沿着第一导向板21的长度方向设置，也即是竖直方向，所述支架20的水平端开设有通孔25，所述阻尼装置还包括第一导杆26和第一螺栓27，所述第一导杆26同时穿过所述通孔25和第一导槽24，所述第一螺栓27与所述第一导杆26螺纹连接用于将所述支架20固定于第一导向板21。需要改变支架20水平端的连接位置时，松开第一螺栓27，然后沿着第一导槽24滑动第一导杆26，在需要的位置通过第一螺栓27重新拧紧固定即可，随后进行相关的测试。

本实施例中，所述第二导向板22上沿其竖直方向设置有第二导槽28，所述阻尼装置还包括第二导杆29和第二螺栓30，所述第二阻尼器19与支撑桩17连接一端设置有万向节，所述第二导杆29同时穿过所述万向节和第二导槽28，所述第二螺栓30与所述第二导杆29螺纹连接用于将所述第二阻尼器19的一端固定于第二导向板22，万向节的连接属于现有技术，万向节与第二导向板22的连接方式和支架与第一导向板21的连接方式相同，同样可以实现竖直的滑动，本领域技术人员应当可以理解。

本实施例中，所述振动台16上开设有至少两个阶梯槽31，所述阶梯槽31呈环形分布但不连续，本处所述的不连续是指相邻两个阶梯槽31之间是不相通的，阶梯槽31布置以振动台16为中心的同一圆周上，所述支撑桩17的底部开设有螺纹孔，所述锁紧装置为穿过所述阶梯槽31与所述支撑桩17连接的第三螺栓23。在不断转动对于支撑桩17过程中，带动第二导向板22转动相应的角度，通过第三螺栓23实现支撑桩17的固定，则固定了第二导向板22，转动和固定方便快捷，能节省空间。

本发明装置，外罐1的整体规模大于储罐2的规模，外罐1可采用钢筋混凝土材料，储罐2可采用钢结构材料，第一阻尼器3可采用粘滞第一阻尼器。本发明将储罐2直接置于外罐1内，放置与外罐1的底部，储罐2内的上端开口，内部填充有用于模拟液化天然气的液体，储罐2与外罐1之间填充有粉体材料4，粉体材料4的堆积高度大致与储罐2的上端开口齐平，粉体材料4采用珍珠岩，所述第一阻尼器3为若干组，每一组呈环形分布于储罐2和外罐1之间，可以更加真实地模拟天然气储罐2在地下的环境，第一阻尼器3的一端通过第一滑动连接结构5与外罐1的内壁连接，所述第一阻尼器3的另一端通过第二滑动连接结构6与储罐2的外壁连接，由于第一阻尼器3每一组是呈环形分布的，因此，第一滑动连接结构5和第二滑动连接结构6也是适应地进行环形分布，并且数量根据需要进行调整，通过第一滑动连接结构5使得第一阻尼器3的一端可以调节模拟在外罐1内壁大部分点连接的位置，通过第二滑动连接结构6使得第一阻尼器3的另一端可以调节模拟在储罐2外壁上任意一点的位置，从而根据需要选择不同数量和布置形式的第一阻尼器3，得到该布置形式下各储罐2的动力特性及地震响应的差异，从而验证不同隔震装置布置方式的减震效果，为理论分析提供科学验证。

本实施例中，所述第一滑块51包括第一块体511、第一滑轮组512、第一卡块513、第一螺杆514、第一手柄515和第一弹簧516，第一块体511的长度方向沿着竖向，其弧度与外罐1的内壁弧度相适应，所述第一块体511的一侧与所述第一阻尼器3铰接，所述第一块体511的另一侧通过第一滑轮组512与所述竖直轨道52连接，沿所述第一块体511的宽度方向开设有第一开口槽517，所述第一开口槽517的一端设置有供所述第一螺杆514穿过的定位孔，所述第一卡块513滑动设置在所述第一开口槽517内且与所述第一螺杆514通过螺纹连接，所述第一手柄515固定设置在第一螺杆514远离所述第一开口槽517一端，所述第一弹簧516套设在第一螺杆514的外侧且其两端分别与第一卡块513和第一开口槽517内壁抵接，通过转动所述第一螺杆514，所述第一卡块513沿第一开口槽517滑动时其侧面与竖直轨道52的侧壁贴合实现顶紧固定。

本实施例中，所述第二滑块61包括第二块体611、第二滑轮组612、第二卡块613、第二螺杆614、第二手柄615和第二弹簧616，所述第二块体611的一侧与所述第一阻尼器3铰接，第二块体611的弧度与储罐2的外壁弧度相适应，所述第二块体611的另一侧通过第二滑轮组612与所述环形轨道62连接，所述第一阻尼器3的另一端与第二块体611铰接，沿所述第二块体611的宽度方向开设有第二开口槽617，所述第二开口槽617的一端设置有供所述第二螺杆614穿过的定位孔，所述第二卡块613滑动设置在所述第二开口槽617内且与所述第二螺杆614通过螺纹连接，所述第二手柄615固定设置在第二螺杆614远离所述第二开口槽617一端，所述第二弹簧616套设在第二螺杆614的外侧且其两端分别与第二卡块613和第二开口槽617内壁抵接，通过转动所述第二螺杆614，所述第二卡块613沿第二开口槽617滑动时其侧面与环形轨道62的侧壁贴合实现顶紧固定。

本实施例中，所述第二滑轮组612由若干第二滑轮和连接杆618组成，所述第二滑轮通过所述连接杆618连接至第二块体611且所述第二滑轮可相对于所述第二块体611外表面移动，让各个第二滑轮与第二本体之间的具体得到一定的调整，使得第二滑轮组612中各个第二滑轮的布置方式呈与储罐2外壁想适应的弧形，让其配合程度更佳。所述连接杆618上开设有外螺纹，所述第二块体611上开设有螺纹孔，所述连接杆618与所述螺纹孔通过螺纹连接。通过旋转连接杆618，使得第二滑轮可相对于所述第二块体611外表面移动，同时起到连接可拆卸的作用，可以及时更换损坏的滑轮。

本实施例中，所述外罐1的内壁上开设有环槽7，所述竖直轨道52与外罐1连接一侧对应设置有与所述环槽7配合的凸起8，本实施例环槽7为T型槽，设置为三组，可以增加稳定性，在起到滑动连接的同时，对竖直轨道52起到一个固定连接的作用。

本实施例中，所述储罐2的外壁上开设有外螺纹，所述环形轨道62的内侧开设有内螺纹，所述环形轨道62与所述储罐2的外壁通过螺纹连接。环形轨道62通过螺纹连接的方式与储罐2配合，可以相对于储罐2进行旋转，从而使得环形轨道62相对于储罐2上下移动，可以通过连续的位移，改变环形轨道62的高度。

本实施例中，所述外罐1上设置有驱动所述环形轨道62转动的驱动装置，所述驱动装置包括电机9和连杆，所述电机9固定设置在所述外罐1的顶部外侧，所述电机9的输出轴穿过外罐1的顶部与所述连杆连接，所述连杆与所述环形轨道62连接，通过电机9驱动所述环形轨道62转动，实现了自动驱动旋转，节省了人力。

本实施例中，所述连杆包括第一竖杆10、横杆11、第二竖杆12和转动柄13，所述第一竖杆10的上端固定连接至电机9的输出轴，所述第一竖杆10的下端固定连接至横杆11，所述横杆11上开设有一通槽14，所述第二竖杆12的上端滑动设置在所述通槽14内且通过一固定件15固定，所述第二竖杆12的下端通过所述转动柄13固定连接至环形轨道62。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.大型LNG储罐减震试验模型，其特征在于：包括振动台、支撑桩、隔振座、外罐、储罐以及第一阻尼器，所述外罐通过支撑桩和隔振座支撑于所述振动台上，所述隔振座设置在外罐的底部，所述支撑桩呈环形分布，所述储罐置于所述外罐内且两者之间通过所述第一阻尼器连接，所述储罐与外罐之间的空腔内填充有粉体材料，所述支撑桩与所述外罐的外壁之间设置有阻尼装置；所述阻尼装置包括第二阻尼器、支架、第一导向板和第二导向板，所述第一导向板竖直设置且以可沿外罐外壁周向移动的方式与所述外罐的外壁连接，所述第二导向板竖直固定设置在所述支撑桩的外侧，所述支撑桩可绕自身轴线转动并通过一锁紧装置锁紧于振动台，所述支架呈L型，所述支架的水平端通过与所述第一导向板滑动连接可沿着竖直方向滑动，所述第二阻尼器水平设置且其一端铰接至与所述支架的竖直端，另一端通过与所述第二导向板滑动连接可随着所述支架沿着竖直方向滑动；所述第一阻尼器为若干组，每一组呈环形分布于储罐和外罐之间，所述第一阻尼器的一端通过第一滑动连接结构与外罐的内壁连接且可沿竖直方向滑动，所述第一阻尼器的另一端通过第二滑动连接结构与储罐的外壁连接且可沿储罐的周向转动，所述第一滑动连接结构以可沿外罐内壁周向移动的方式与所述外罐的内壁连接，所述第二滑动连接结构包括环形轨道，所述环形轨道套设在所述储罐的外侧且以可沿储罐的轴向移动的方式与所述储罐的外壁连接。

2.根据权利要求1所述的大型LNG储罐减震试验模型，其特征在于：所述第一导向板上沿其竖直方向设置有第一导槽，所述支架的水平端开设有通孔，所述阻尼装置还包括第一导杆和第一螺栓，所述第一导杆同时穿过所述通孔和第一导槽，所述第一螺栓与所述第一导杆螺纹连接用于将所述支架固定于第一导向板。

3.根据权利要求2所述的大型LNG储罐减震试验模型，其特征在于：所述第二导向板上沿其竖直方向设置有第二导槽，所述阻尼装置还包括第二导杆和第二螺栓，所述第二阻尼器与支撑桩连接一端设置有万向节，所述第二导杆同时穿过所述万向节和第二导槽，所述第二螺栓与所述第二导杆螺纹连接用于将所述第二阻尼器的一端固定于第二导向板。

4.根据权利要求3所述的大型LNG储罐减震试验模型，其特征在于：所述振动台上开设有至少两个阶梯槽，所述阶梯槽呈环形分布但不连续，所述支撑桩的底部开设有螺纹孔，所述锁紧装置为穿过所述阶梯槽与所述支撑桩连接的第三螺栓。

5.根据权利要求1-4任一项所述的大型LNG储罐减震试验模型，其特征在于：所述外罐上设置有驱动所述环形轨道转动的驱动装置，所述驱动装置包括电机和连杆，所述电机固定设置在所述外罐的顶部外侧，所述电机的输出轴穿过外罐的顶部与所述连杆连接，所述连杆与所述环形轨道连接，通过电机驱动所述环形轨道转动。

6.根据权利要求5所述的大型LNG储罐减震试验模型，其特征在于：所述连杆包括第一竖杆、横杆、第二竖杆和转动柄，所述第一竖杆的上端固定连接至电机的输出轴，所述第一竖杆的下端固定连接至横杆，所述横杆上开设有一通槽，所述第二竖杆的上端滑动设置在所述通槽内且通过一固定件固定，所述第二竖杆的下端通过所述转动柄固定连接至环形轨道。

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