CN209623995U - 一种拖曳水池的系泊系统模拟装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于系泊系统领域，并公开了一种拖曳水池的系泊系统模拟装置。其包括底部的压载单元、模拟模型、模拟系泊缆、传感器和模拟模型，模拟模型用于模拟漂泊在海洋上的物体，该模拟模型的下方有四根关于X和Y轴对称的模拟系泊缆，该模拟系泊缆的一端与模拟模型连接，另一端通过压载单元固定在水池底部，以此模拟漂泊在海洋上的物体锚泊状态，该模拟系泊缆的长度、刚度和单位重量根据等效阶段原理确定，传感器设置在模拟系泊缆与模拟模型的连接处和锚泊点，用于测量模拟系泊缆的顶端张力和系泊力。通过本实用新型，解决现有的系泊模型体积大，不适合场地有限的环境的技术问题。
Description
技术领域
本实用新型属于系泊系统领域，更具体地，涉及一种拖曳水池的系泊系统模拟装置。
背景技术
随着海洋的不断开发利用，各种平台层出不穷。而平台系泊系统的设计是非常关键的。通常，为研究系泊系统的性能，我们需要在海洋工程水池进行模型实验。将平台和系泊缆按比例缩小以适应水池的尺寸。然而目前平台工作水深越来越深，导致系泊系统尺寸越来越大，同时，专业的海洋工程水池数量十分稀少，远远不能满足需要。
随着人类对深海的探索，目前系泊系统的横向和垂向尺度越来越大，而模型试验的比例大小是有限度的，尺度比太小会使试验数据失真，但是目前我国以及其他国家的模型实验水池尺度(宽度和深度)是有限的，即便按照极限缩尺比制作系泊模型依然很难满足实验要求，因此我们需要采用等效截断的思想。等效截断即对一平台及其系泊系统首先在计算机中进行数值模拟，通过对一些参数的调整，使系统在静态特性及动态特性和整体运动响应变化不大的前提下，大幅度减少系泊缆的长度，以求满足模型试验条件。因此，我们需要对现有的模型实验设计进行改进，使其可以在普通宽度的水池(例如拖曳水池)中也能对系泊系统进行一定程度的研究。
实用新型内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种拖曳水池的系泊系统模拟装置，通过针对现有的系泊系统进行等效阶段设计，使得系泊模型在有限的实验场地的情况下实现对真实的海洋系泊系统进行模拟，由此解决现有的系泊模型体积大，不适合场地有限的环境的技术问题。
为实现上述目的，按照本实用新型，提供了一种拖曳水池的系泊系统模拟装置，其特征在于，该装置用于模拟海洋上被模拟对象的锚泊状态，包括底部的模拟模型、模拟系泊缆、传感器和压载单元，其中，
所述模拟模型用于模拟漂泊在海洋上的物体，该模拟模型的下方有四根关于X和Y轴对称的所述模拟系泊缆，该模拟系泊缆的一端与所述模拟模型连接，另一端通过所述压载单元固定在水池底部，该模拟系泊缆的长度、刚度和单位重量根据等效阶段原理确定，所述传感器设置在所述模拟系泊缆与所述模拟模型的连接处和锚泊点，用于测量所述模拟系泊缆的顶端张力和系泊力。
进一步优选地，所述四根关于X和Y轴对称的所述模拟系泊缆，每根模拟系泊缆分为三股，每股与X轴方向的夹角分别为37度，40度，45度。
进一步优选地，所述压载单元包括本体和滑块，所述本体上设置有与所述滑块相配合的滑槽，每股系泊缆连接一个所述滑块，通过所述滑块在所述滑槽上移动，调节所述系泊缆与X轴的夹角。
进一步优选地，所述模拟模型上还设置有监测单元，用于实时监测所述模拟模型的状态。
进一步优选地，所述模拟系泊缆的的长度、刚度和单位重量在根据等效阶段原理确定时，可通过增加弹簧或配重使其满足参数的需求。
进一步优选地，所述压载单元本体上设置有连接板和连接螺栓，该连接板和连接螺栓与另外的压载单元的本体连接，实现压载单元长度的延长。
总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
1、本实用新型以模型的方式来了解船舶的运动、航速、推进或其他性能，其中通过对关键组件系泊缆和水池池底的.压载单元进行设计，使得该实验装置在有限的实验场地下真实地模拟海洋上的系泊系统；
2、本实用新型提供的压载单元，每一段钢轨质量较大，可以保证与池底有充分的摩擦力而不会移动，其通过连接板与连接螺栓按需要自由加减本体的长度，铁轨上的滑块与系泊缆相固定，可以将锚泊点轻松定位，通过手拉葫芦，可以不借助大型机械即可移动压载单元；
3、本实用新型通过采用等效截断原理对模拟系泊缆的长度、刚度和单位质量进行设定，使得模拟系泊缆的各个参数与真实的系泊缆接近，有效保证了模拟的真实性，提高模拟的精度；
4、本实用新型提供的实验装置设计简便，安装方便，易于操作，便于参数测量且造价低廉，可在拖曳水池中进行相关实验，场地限制大大减小。
附图说明
图1是按照本实用新型的优选实施例所构建的拖曳水池的系泊实验装置的结构示意图；
图2是按照本实用新型的优选实施例所构建的拖曳水池的系泊实验装置的俯视图；
图3是按照本实用新型的优选实施例所构建的系泊实验装置的压载单元的结构示意图。
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：
1-模拟模型 2-模拟系泊缆 3-传感器 4-压载单元 5-拖曳水池6-监测单元 7-本体 8-滑块 9-滑槽 10-连接板 11-连接螺栓
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
与海洋工程水池相比拖曳水池并非是专业用于海洋平台系泊系统实验的设备，拖曳水池相比海洋工程水池更窄，池底也没有固定系泊缆的钩子，用常规方法进行模型系泊试验比较困难。图1是按照本实用新型的优选实施例所构建的拖曳水池的系泊实验装置的结构示意图，图2是按照本实用新型的优选实施例所构建的拖曳水池的系泊实验装置的俯视图，如图1和2所示，包括模拟模型1，模拟系泊缆2，传感器3，压载单元4，监测单元6，模拟模型1可放置于拖曳水池中间，模拟系泊缆2与模拟模型的连接位置按照被模拟的系泊系统的连接位置来确定，传感器3在本实施例中采用拉力传感器，其与模拟系泊缆2连接，压载单元4的位置也就是锚泊点依靠在拖曳水池的两边并放置在池底，这样便于操作，与平台X方向夹角按本例每组系泊缆分别为37度，40度，45度。监测单元6放置于平台周围。
对于模拟系泊缆2，基于等效截断原理对其进行等效截断设计，使得截断后系泊系统的静力学特性与截断前一致，包括典型系泊缆绳的系泊力和预张力相等，系统的各方向的回复力大小相等，通过改变系泊缆每部分的长度、轴向刚度、单位重量来达成，下面的表一为本案例中原始系泊缆参数，表二为截断后系泊缆参数，表三为截断后模型系泊缆参数，缩放比例为1：100。四组系泊缆力学特性一致，如图二所示，表二与表三中的(1)(2)(3)号系泊缆分别为一根系泊缆中长度从长到短排列的三股系泊缆，例如，图2中左上方的一根系泊缆从左到右依次为(1)、(2)和(3)。
表一 被模拟的系泊系统参数
表二 截断后系泊缆参数
表三 本实用新型中系泊缆的参数
为保证截断前后平台的静态特性不变，等效截断设计主要遵循以下原则：
(1)截断前后系泊线、立管的数目、材料组成、布置情况一致；
(2)截断前后系泊线、立管对平台各方向的静回复力特性一致；
(3)截断前后有代表性的单根系泊线张力特性一致；
(4)截断前后平台运动响应间准静定耦合一致；
基于等效设计原则，可以初步得到系泊系统模型试验的基本参数。
模拟实验装置各参数严格按比例制作，模拟系泊缆与模拟模型的连接方案与原始方案一致，模拟系泊缆各组成部分的长度，刚度和单位重量由等效截断原理确定，模拟时增加弹簧和配重以保证参数合适，锚泊点以水池的宽度和与平台的夹角来确定，将拉力传感器放置在连接点和锚泊点，可以获得系泊缆的顶端张力和系泊力，池底压载单元用模块化设计，图3是按照本实用新型的优选实施例所构建的系泊实验装置的压载单元的结构示意图，如图3所示，该压载单元包括本体7、滑块8、连接板10和连接螺栓11，其中本体7上设置有滑槽9，滑块8在滑槽9中移动以此改变模拟系泊缆的角度，连接板10和连接螺栓11与另外的压载单元的本体连接，可以通过连接板与连接螺栓按需要自由加减长度，滑块与系泊缆相固定，可以将锚泊点轻松定位以模拟原始锚泊状态，监测单元用于监测平台运动。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种拖曳水池的系泊系统模拟装置，其特征在于，该装置用于模拟海洋上被模拟对象的锚泊状态，包括底部的模拟模型(1)、模拟系泊缆(2)、传感器(3)和压载单元(4)，其中，
所述模拟模型(1)用于模拟漂泊在海洋上的物体，该模拟模型的下方有四根关于X和Y轴对称的所述模拟系泊缆(2)，该模拟系泊缆的一端与所述模拟模型(1)连接，另一端通过所述压载单元(4)固定在水池底部，该模拟系泊缆的长度、刚度和单位重量根据等效阶段原理确定，所述传感器(3)设置在所述模拟系泊缆与所述模拟模型的连接处和锚泊点，用于测量所述模拟系泊缆的顶端张力和系泊力。
2.如权利要求1所述的一种拖曳水池的系泊系统模拟装置，其特征在于，所述四根关于X和Y轴对称的所述模拟系泊缆(2)，每根模拟系泊缆分为三股，每股与X轴方向的夹角分别为37度，40度，45度。
3.如权利要求2所述的一种拖曳水池的系泊系统模拟装置，其特征在于，所述压载单元(4)包括本体(7)和滑块(8)，所述本体上设置有与所述滑块相配合的滑槽(9)，每股系泊缆连接一个所述滑块(8)，通过所述滑块在所述滑槽上移动，调节所述系泊缆与X轴的夹角。
4.如权利要求1或2所述的一种拖曳水池的系泊系统模拟装置，其特征在于，所述模拟模型上还设置有监测单元(6)，用于实时监测所述模拟模型的状态。
5.如权利要求1或2所述的一种拖曳水池的系泊系统模拟装置，其特征在于，所述模拟系泊缆(2)的长度、刚度和单位重量在根据等效阶段原理确定时，可通过增加弹簧或配重使其满足参数的需求。
6.如权利要求1或2所述的一种拖曳水池的系泊系统模拟装置，其特征在于，所述压载单元本体(7)上设置有连接板(10)和连接螺栓(11)，该连接板和连接螺栓与另外的压载单元的本体(7)连接，实现压载单元长度的延长。
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Country Status (1)
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|---|---|
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110844000A (zh) * | 2019-11-27 | 2020-02-28 | 上海船舶研究设计院（中国船舶工业集团公司第六0四研究院） | 船舶锚泊控制方法、控制装置、控制系统及电子设备 |
| CN111366332A (zh) * | 2020-04-28 | 2020-07-03 | 中山大学 | 一种三自由度分解系泊结构测量实验装置 |
| CN111504599A (zh) * | 2020-04-23 | 2020-08-07 | 天津大学 | 基于t型驳和载荷快速转移的浮托安装试验模型及方法 |
| CN114279677A (zh) * | 2021-12-08 | 2022-04-05 | 中国运载火箭技术研究院 | 一种基于加速度等效的水下系泊体涡激振荡缩比试验方法 |
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2019
- 2019-03-21 CN CN201920362818.6U patent/CN209623995U/zh active Active
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