RU212321U1 - A device for studying the processes of ice destruction when interacting with offshore structures in the ice basin - Google Patents

A device for studying the processes of ice destruction when interacting with offshore structures in the ice basin Download PDF

Info

Publication number
RU212321U1
RU212321U1 RU2021136201U RU2021136201U RU212321U1 RU 212321 U1 RU212321 U1 RU 212321U1 RU 2021136201 U RU2021136201 U RU 2021136201U RU 2021136201 U RU2021136201 U RU 2021136201U RU 212321 U1 RU212321 U1 RU 212321U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ice
model
destruction
processes
basin
Prior art date
Application number
RU2021136201U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Алексеевич Добродеев
Петр Николаевич Звягин
Олег Яковлевич Тимофеев
Original Assignee
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ")
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") filed Critical федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ")
Application granted granted Critical
Publication of RU212321U1 publication Critical patent/RU212321U1/en

Links

Images

Abstract

Полезная модель относится к области экспериментальных исследований воздействия льда на морские сооружения, и касается вопроса визуализации механизмов его разрушения при проведении испытаний по определению ледовых нагрузок в ледовом опытовом бассейне с использованием моделей, и решает задачу улучшения визуализации процессов разрушения льда при проведении экспериментальных исследований взаимодействия с ним морских сооружений в ледовом бассейне. Для этого в устройстве для исследований процессов разрушения льда при взаимодействии с морскими сооружениями в ледовом бассейне, включающем жестко установленную на динамометре с датчиками сил и моментов модель, по полезной модели стенки корпуса модели, с которыми осуществляется взаимодействие льда, изготавливаются из прозрачного материала, а остальные стенки корпуса - из непрозрачного материала, при этом на всей поверхности модели наносится разметка в виде горизонтальных и вертикальных линий с шагом фиксированного размера для определения размеров обломков, образующихся при разрушении льда, а внутри модели устанавливается экшн-камера с разрешением от 1080р для съемки видео высокой четкости, обеспечивающая фиксацию процессов разрушения льда, размеров образующихся обломков и области их контакта с моделью через прозрачные стенки, причем смена положения камеры и ее обслуживание в ходе эксперимента осуществляется через технологическое окно, расположенное выше уровня воды на расстоянии не менее чем 2 толщины моделируемого льда, в стенке корпуса. Предлагаемое устройство для исследований процессов разрушения льда при взаимодействии с морскими сооружениями в ледовом бассейне позволяет проводить экспериментальные исследования моделей с детальной визуализацией процессов разрушения льда и сопоставлением характера ломки с измеряемой ледовой нагрузкой, что его выгодно отличает от прототипа. 2 ил.

Figure 00000001
The utility model relates to the field of experimental studies of the impact of ice on offshore structures, and concerns the issue of visualizing the mechanisms of its destruction during tests to determine ice loads in an ice experimental basin using models, and solves the problem of improving the visualization of ice destruction processes during experimental studies of interaction with it offshore structures in the ice basin. To do this, in a device for studying the processes of ice destruction during interaction with offshore structures in the ice basin, including a model rigidly installed on a dynamometer with force and moment sensors, according to the utility model, the walls of the model case with which the ice interacts are made of a transparent material, and the rest the walls of the hull are made of opaque material, while markings are applied on the entire surface of the model in the form of horizontal and vertical lines with a fixed size step to determine the size of the debris formed during the destruction of ice, and an action camera with a resolution of 1080p is installed inside the model for shooting high-definition video clarity, which provides fixation of the processes of ice destruction, the sizes of the formed fragments and the area of their contact with the model through transparent walls, and the change in the position of the chamber and its maintenance during the experiment is carried out through a technological window located above the water level at a distance of not less than its than 2 thicknesses of simulated ice, in the hull wall. The proposed device for studying the processes of ice destruction when interacting with offshore structures in the ice basin allows for experimental studies of models with a detailed visualization of the processes of ice destruction and a comparison of the nature of the breakage with the measured ice load, which distinguishes it favorably from the prototype. 2 ill.
Figure 00000001

Description

Полезная модель относится к устройствам для экспериментальных исследований воздействия льда на морские сооружения и касается вопроса визуализации механизмов его разрушения при проведении испытаний по определению ледовых нагрузок в ледовом опытовом бассейне с использованием моделей.The utility model relates to devices for experimental studies of the impact of ice on offshore structures and concerns the issue of visualizing the mechanisms of its destruction during tests to determine ice loads in an ice experimental basin using models.

Уровень техники известен из способов исследований особенностей разрушения льда при взаимодействии с морскими инженерными сооружениями и определения ледовых нагрузок (Лосет С., Шхинек К. Н., Гудместад О., Хойланд К. Воздействие льда на морские и береговые сооружения. - СПб.: Лань, 2010. - 272 с).The prior art is known from methods for studying the features of ice destruction when interacting with offshore engineering structures and determining ice loads (Loset S., Shkhinek K. N., Gudmestad O., Hoyland K. The impact of ice on offshore and coastal structures. - St. Petersburg: Lan , 2010. - 272 p.).

Известно оборудование для проведения экспериментальных исследований морской ледотехники, где в стенки и дно ледового бассейна установлены подводные прозрачные иллюминаторы (Timofeev O.Ya., Sazonov K.E., Dobrodeev A.A. (2015) New ice basin of the Krylov State Research Centre. Proceedings of the 22nd International Conference on Port and Ocean Engineering under Arctic Conditions. Trondheim, Norway, 8 с). Иллюминаторы располагаются в обзорных галереях и позволяют в ходе модельных испытаний в дополнение к наблюдениям за взаимодействием модели со льдом сверху из чаши опытового бассейна провести визуализацию и выполнить фото- и видеосъемку характера разрушения льда снизу и сбоку.Equipment for experimental studies of marine ice technology is known, where underwater transparent windows are installed in the walls and bottom of the ice basin (Timofeev O.Ya., Sazonov K.E., Dobrodeev A.A. (2015) New ice basin of the Krylov State Research Centre. Proceedings of the 22nd International Conference on Port and Ocean Engineering under Arctic Conditions, Trondheim, Norway, 8 p.). Portholes are located in the observation galleries and allow during model tests, in addition to observations of the interaction of the model with ice from above from the bowl of the experimental pool, to visualize and take photographs and videos of the nature of ice destruction from below and from the side.

Недостатком технического решения является значительное расстояние от точки наблюдения через иллюминаторы до происходящих при взаимодействии модели со льдом процессов, обусловленное размерами опытового бассейна. Причем в ходе экспериментов получается зафиксировать лишь общую картину разрушения льда и образования соответствующих обломков. Таким образом, при использовании иллюминаторов не удается определить зону контакта льда с сооружением и точный размер обломков, образующихся при его разрушении.The disadvantage of the technical solution is a significant distance from the observation point through the windows to the processes occurring during the interaction of the model with ice, due to the size of the experimental pool. Moreover, in the course of the experiments, it turns out to fix only a general picture of the destruction of ice and the formation of the corresponding fragments. Thus, when using portholes, it is not possible to determine the zone of contact of ice with the structure and the exact size of the debris formed during its destruction.

Известно устройство для буксировочных испытаний модели буровой платформы в опытовом бассейне, выполненное по патенту RU 2 168 438 C2, 10.06.2001, содержащее буксировочную тележку с жестко закрепленными рамой со штангой, выполненной с переменной по высоте поперечной жесткостью и связанной с буксируемой моделью через динамометр с датчиками сил и моментов, и выполненным в виде плоской пластины, подвешенной через динамометры к раме буксировочной тележки, имитатором морского дна - прототип.A device for towing tests of a drilling platform model in an experimental basin is known, made according to patent RU 2 168 438 C2, 06/10/2001, containing a towing trolley with a rigidly fixed frame with a rod made with a variable height transverse stiffness and associated with the towed model through a dynamometer with force and moment sensors, and made in the form of a flat plate suspended through dynamometers to the frame of the towing cart, a seabed simulator - a prototype.

Недостатком известного устройства является невозможность организации наблюдений за характером разрушения льда через подводные иллюминаторы опытового бассейна сквозь имитатор дна, а также ограниченный угол обзора систем фото- видеофиксации процессов взаимодействия масштабных моделей морских сооружений со льдом.A disadvantage of the known device is the impossibility of organizing observations of the nature of ice destruction through underwater windows of the experimental pool through the bottom simulator, as well as a limited viewing angle of photo-video recording systems for the processes of interaction of scale models of offshore structures with ice.

Техническая проблема, решаемая с использованием полезной модели, заключается в улучшении визуализации процессов разрушения льда при проведении экспериментальных исследований взаимодействия с ним морских сооружений в ледовом бассейне.The technical problem solved using the utility model is to improve the visualization of the processes of ice destruction during experimental studies of the interaction of offshore structures in the ice basin with it.

Достигается это тем, что в устройстве для исследований процессов разрушения льда при взаимодействии с морскими сооружениями в ледовом бассейне, включающем жестко установленную на динамометре с датчиками сил и моментов модель, стенки корпуса модели, с которыми осуществляется взаимодействие льда, изготавливаются из прозрачного материала, а остальные стенки корпуса - из непрозрачного материала, при этом на всей поверхности модели наносится разметка в виде горизонтальных и вертикальных линий с шагом фиксированного размера для определения размеров обломков, образующихся при разрушении льда, а внутри модели устанавливается экшн-камера с разрешением от 1080р для съемки видео высокой четкости, обеспечивающая фиксацию процессов разрушения льда, размеров образующихся обломков и области их контакта с моделью через прозрачные стенки, причем смена положения камеры и ее обслуживание в ходе эксперимента осуществляются через технологическое окно с защитным экраном, расположенное выше уровня воды на расстоянии не менее чем 2 толщины моделируемого льда, в стенке корпуса.This is achieved by the fact that in the device for studying the processes of ice destruction during interaction with offshore structures in the ice basin, which includes a model rigidly installed on a dynamometer with force and moment sensors, the walls of the model case, with which the ice interacts, are made of a transparent material, and the rest the walls of the hull are made of opaque material, while markings are applied on the entire surface of the model in the form of horizontal and vertical lines with a fixed size step to determine the size of the debris formed during the destruction of ice, and an action camera with a resolution of 1080p is installed inside the model for shooting high-definition video clarity, which provides fixation of the processes of ice destruction, the sizes of the formed fragments and the area of their contact with the model through transparent walls, and the change in the position of the chamber and its maintenance during the experiment are carried out through a technological window with a protective screen located above the water level on the ra at a distance of at least 2 thicknesses of the simulated ice, in the hull wall.

Изготовление стенок корпуса исследуемой модели морского сооружения, с которыми осуществляется взаимодействие льда, из прозрачного материала, позволяет организовать изнутри корпуса наблюдение за процессами разрушения льда посредством видеосъемки.The manufacture of the walls of the hull of the investigated model of the offshore structure, with which the ice interacts, from a transparent material, makes it possible to organize observation of the processes of ice destruction from inside the hull by means of video filming.

Исполнение части стенок корпуса модели с использованием непрозрачного материала позволяет расширить номенклатуру материалов, пригодных для создания каркаса с целью обеспечения общей прочности изделия и его жесткого крепления к динамометру.The execution of part of the walls of the model case using an opaque material allows expanding the range of materials suitable for creating a frame in order to ensure the overall strength of the product and its rigid attachment to the dynamometer.

Нанесение на всех поврехностях модели разметки в виде горизонтальных и вертикальных линий с шагом фиксированного размера обеспечивает возможность определения размеров обломков, образующихся при разрушении льда, а также сопоставления данных визуализации эксперимента, полученных с использованием нескольких устройств для фото- и видеофиксации.Applying markings on all surfaces of the model in the form of horizontal and vertical lines with a fixed size step makes it possible to determine the size of the fragments formed during the destruction of ice, as well as to compare the visualization data of the experiment obtained using several devices for photo and video recording.

Установка экшн-камеры с разрешением от 1080р для съемки видео высокой четкости, которая обладает небольшими габаритами и массой, а также рассчитана на забрызгивание водой, тряску и удары, позволяет осуществлять видеосъемку процессов разрушения льда, измерения размеров образующихся обломков и контроль области их контакта с сооружением изнутри корпуса через его прозрачные стенки при любых размерах моделей, используемых для экспериментальных исследований в ледовом бассейне.Installation of an action camera with a resolution of 1080p or more for shooting high-definition video, which has small dimensions and weight, and is also designed for splashing water, shaking and impact, allows you to video record the processes of ice destruction, measure the size of the resulting debris and control the area of their contact with the structure from inside the hull through its transparent walls for any size of models used for experimental studies in the ice basin.

Изготовление технологического окна в непрозрачной стенке модели на расстоянии выше уровня воды не менее чем 2 толщины моделируемого льда, позволяет снизить вероятность попадания брызг внутрь модели. Окно необходимо для обслуживания в ходе эксперимента измерительного оборудования, а также используемой экшн-камеры. Защитный экран служит препятствием для забрызгивания внутреннего пространства модели и попадания фрагментов льда.The production of a technological window in the opaque wall of the model at a distance above the water level of at least 2 thicknesses of the simulated ice makes it possible to reduce the likelihood of splashes entering the model. The window is necessary for maintenance during the experiment of the measuring equipment, as well as the action camera used. The protective screen serves as an obstacle to the splashing of the internal space of the model and the ingress of ice fragments.

Технический результат заявленной полезной модели заключается в том, что стенки корпуса модели, с которыми осуществляется взаимодействие льда, изготавливаются из прозрачного материала, а остальные стенки корпуса - из непрозрачного материала, при этом на всей поверхности модели наносится разметка в виде горизонтальных и вертикальных линий с шагом фиксированного размера для определения размеров обломков, образующихся при разрушении льда, а внутри модели устанавливается экшн-камера с разрешением от 1080р для съемки видео высокой четкости, обеспечивающая фиксацию процессов разрушения льда, размеров образующихся обломков и области их контакта с моделью через прозрачные стенки, причем смена положения камеры в ходе эксперимента осуществляется через технологическое окно, расположенное выше уровня воды на расстоянии не менее чем 2 толщины моделируемого льда, в стенке корпуса, что позволяет улучшить визуализацию механизмов разрушения льда при проведении испытаний по определению ледовых нагрузок в ледовом опытовом бассейне.The technical result of the claimed utility model is that the walls of the model case, with which the ice interacts, are made of a transparent material, and the remaining walls of the case are made of an opaque material, while markings are applied on the entire surface of the model in the form of horizontal and vertical lines with a step of a fixed size to determine the size of the debris formed during the destruction of ice, and an action camera with a resolution of 1080p or more is installed inside the model for shooting high-definition video, which provides fixation of the processes of ice destruction, the size of the debris formed and the area of their contact with the model through transparent walls, and the change position of the chamber during the experiment is carried out through a technological window located above the water level at a distance of at least 2 thicknesses of the simulated ice, in the wall of the hull, which improves the visualization of the mechanisms of ice destruction during tests to determine ice loads in ice experimental basin.

Сущность предполагаемой полезной модели поясняется иллюстрациями, где на фиг. 1 изображена схема применения устройства для исследований процессов разрушения льда при взаимодействии с морскими сооружениями в ледовом бассейне, на фиг. 2 показан пример использования устройства на модели морского сооружения с одной наклонной и одной вертикальной гранями, взаимодействующими со льдом.The essence of the proposed utility model is illustrated by illustrations, where in Fig. 1 shows a diagram of the application of the device for studying the processes of ice destruction when interacting with offshore structures in the ice basin, in Fig. 2 shows an example of using the device on a model of an offshore structure with one inclined and one vertical faces interacting with ice.

Исследуемая модель 1 морского сооружения жестко крепится к динамометру 2 с датчиками сил и моментов на болтах 3, которые зафиксированы гайками 4. Стенки 5 корпуса модели 1, с которыми осуществляется взаимодействие льда 6, изготавливаются из прозрачного материала, а остальные стенки 7 корпуса модели 1 - из непрозрачного материала. На всей поверхности модели 1 наносится разметка 8 в виде горизонтальных и вертикальных линий с шагом фиксированного размера для определения размеров обломков 9, образующихся при разрушении льда 6, а внутри модели 1 устанавливаются экшн-камера 10 с разрешением от 1080р для съемки видео высокой четкости, обеспечивающая фиксацию процессов разрушения льда 6, размеров образующихся обломков 9 и области их контакта с моделью 1 через прозрачные стенки 5, причем смена положения камеры 10 и ее обслуживание в ходе эксперимента осуществляется через технологическое окно 11 с защитным экраном 12, расположенное выше уровня воды на расстоянии не менее чем 2 толщины моделируемого льда 6, в стенке 7 корпуса. Защитный экран 12 крепится к модели на магнитах 13 для уменьшения времени на его монтаж и демонтаж.The investigated model 1 of the offshore structure is rigidly attached to the dynamometer 2 with force and moment sensors on the bolts 3, which are fixed with nuts 4. The walls 5 of the hull of model 1, with which ice 6 interacts, are made of a transparent material, and the remaining walls 7 of the hull of model 1 - from opaque material. On the entire surface of model 1, markings 8 in the form of horizontal and vertical lines with a fixed size step are applied to determine the size of debris 9 formed during the destruction of ice 6, and an action camera 10 with a resolution of 1080p or more is installed inside model 1 to shoot high-definition video, providing fixing the processes of destruction of ice 6, the size of the resulting debris 9 and the area of their contact with the model 1 through transparent walls 5, and the change in the position of the chamber 10 and its maintenance during the experiment is carried out through the technological window 11 with a protective screen 12, located above the water level at a distance of not less than 2 thicknesses of the simulated ice 6, in the wall 7 of the body. The protective screen 12 is attached to the model with magnets 13 to reduce the time for its installation and dismantling.

Предлагаемое устройство для исследований процессов разрушения льда при взаимодействии с морскими сооружениями в ледовом бассейне позволяет проводить экспериментальные исследования моделей с детальной визуализацией процессов разрушения льда и сопоставлением характера ломки с измеряемой ледовой нагрузкой, что ее выгодно отличает от прототипа.The proposed device for studying the processes of ice destruction when interacting with offshore structures in the ice basin allows for experimental studies of models with a detailed visualization of the processes of ice destruction and a comparison of the nature of breaking with the measured ice load, which distinguishes it favorably from the prototype.

Claims (1)

Устройство для исследований процессов разрушения льда при взаимодействии с морскими сооружениями в ледовом бассейне, включающее жестко установленную на динамометре с датчиками сил и моментов модель морского сооружения, отличающееся тем, что стенки корпуса модели, с которыми осуществляется взаимодействие льда, изготовлены из прозрачного материала, а остальные стенки корпуса - из непрозрачного материала, при этом на всей поверхности модели нанесена разметка в виде горизонтальных и вертикальных линий с шагом фиксированного размера для определения размеров обломков, образующихся при разрушении льда, а внутри модели установлена экшн-камера с разрешением от 1080р для съемки видео высокой четкости, обеспечивающая фиксацию процессов разрушения льда, размеров образующихся обломков и области их контакта с моделью через прозрачные стенки, причем в стенке корпуса модели расположено технологическое окно с защитным экраном, расположенное выше уровня воды на расстоянии не менее чем 2 толщины моделируемого льда.A device for studying the processes of ice destruction during interaction with offshore structures in the ice basin, including a model of an offshore structure rigidly mounted on a dynamometer with force and moment sensors, characterized in that the walls of the model body, with which the ice interacts, are made of a transparent material, and the rest the walls of the hull are made of opaque material, while the entire surface of the model is marked in the form of horizontal and vertical lines with a fixed size step to determine the size of the debris generated during the destruction of ice, and an action camera with a resolution of 1080p is installed inside the model for shooting high-definition video clarity, which provides fixation of the processes of ice destruction, the size of the resulting debris and the area of their contact with the model through transparent walls, and in the wall of the model body there is a technological window with a protective screen located above the water level at a distance of at least 2 thicknesses of the model ice.
RU2021136201U 2021-12-08 A device for studying the processes of ice destruction when interacting with offshore structures in the ice basin RU212321U1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU212321U1 true RU212321U1 (en) 2022-07-15

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2168438C2 (en) * 1999-08-30 2001-06-10 Центральный научно-исследовательский институт им. акад. А.Н. Крылова Device for conducting towing testes of drilling platform model in model testing basin
RU144449U1 (en) * 2014-02-19 2014-08-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг РФ) A SCALE MODEL FOR A HYDRODYNAMIC TEST IN AN ICE EXPERIENCE POOL
CN108844729A (en) * 2018-06-22 2018-11-20 大连理工大学 A kind of indoor model test system of ice and jacket structure interaction
CN112098252A (en) * 2020-09-21 2020-12-18 中通服咨询设计研究院有限公司 Testing device and method for accurately describing ice abrasion degree of concrete

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2168438C2 (en) * 1999-08-30 2001-06-10 Центральный научно-исследовательский институт им. акад. А.Н. Крылова Device for conducting towing testes of drilling platform model in model testing basin
RU144449U1 (en) * 2014-02-19 2014-08-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг РФ) A SCALE MODEL FOR A HYDRODYNAMIC TEST IN AN ICE EXPERIENCE POOL
CN108844729A (en) * 2018-06-22 2018-11-20 大连理工大学 A kind of indoor model test system of ice and jacket structure interaction
CN112098252A (en) * 2020-09-21 2020-12-18 中通服咨询设计研究院有限公司 Testing device and method for accurately describing ice abrasion degree of concrete

Similar Documents

Publication Publication Date Title
De Backer et al. Experimental investigation of water impact on axisymmetric bodies
Shafiei et al. Measurements of tsunami-borne debris impact on structures using an embedded accelerometer
CN207595225U (en) A kind of underwater robot for detecting port and pier
JP5827441B2 (en) Marine floating dock mounted accuracy control system
KR101179930B1 (en) Safety diagnosis device for bridge
Pedrozo-Acuña et al. Laboratory investigation of pressure gradients induced by plunging breakers
Chuang et al. Impact pressure and void fraction due to plunging breaking wave impact on a 2D TLP structure
Ads et al. Visualizing the effect of Fin length on torpedo anchor penetration and pullout using a transparent soil
RU212321U1 (en) A device for studying the processes of ice destruction when interacting with offshore structures in the ice basin
CN105067037B (en) For measuring anchor in move in earth track and the device and method of bearing capacity
CN110108469A (en) A kind of submerged floating tunnel pipeline section attitude measuring, pilot system and test method
Vacchi et al. Monitoring the effectiveness of re-establishing beaches artificially: methodological and practical insights into the use of video transects and SCUBA-operated coring devices
Gui et al. Application of CCD image scanning to sea-cage motion response analysis
CN113252235B (en) Water energy monitoring system and method based on OFDR additive manufacturing
Anisimov et al. Aspects of the Towed Underwater Vehicle “Videomodule”: Utilization for Surveying Underwater Objects and Benthic Fauna
Blanpain et al. Dynamic sediment profile imaging (DySPI): a new field method for the study of dynamic processes at the sediment‐water interface
CN104865044A (en) Truss Spar platform movement measurement test device
Ads et al. Visualization of torpedo pile penetration and pullout in transparent synthetic soil representative of soft marine clays
Sue et al. Experimental modelling of tsunami generated by underwater landslides
RU178062U1 (en) Standalone underwater video module
TWI760516B (en) Underwater setting anchor strength test method
CN208902621U (en) A kind of spillway safety detection device based on sheet flow hydrodynamic characterisitic
RU66520U1 (en) ON-BOARD TELEMETRIC COMPLEX
CN221828978U (en) High-definition image acquisition device for bridge pile under high-turbidity water area
Chen et al. Experimental investigation on motions of immersing tunnel element under irregular wave actions