RU2279654C1 - Способ испытаний модели морского инженерного сооружения в ледовом опытовом бассейне и устройство для его осуществления - Google Patents
Способ испытаний модели морского инженерного сооружения в ледовом опытовом бассейне и устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2279654C1 RU2279654C1 RU2004133260/28A RU2004133260A RU2279654C1 RU 2279654 C1 RU2279654 C1 RU 2279654C1 RU 2004133260/28 A RU2004133260/28 A RU 2004133260/28A RU 2004133260 A RU2004133260 A RU 2004133260A RU 2279654 C1 RU2279654 C1 RU 2279654C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- model
- anchor
- ice
- dynamometers
- angular
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
- Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)
Abstract
Изобретение относится к экспериментальной гидродинамике морских инженерных сооружений и касается методов испытания их моделей в опытовом бассейне и используемого оборудования. Согласно заявленному способу модель предварительно выполняют динамически подобной морскому инженерному сооружению по массогабаритным характеристикам, положению центра тяжести и моментам инерции относительно осей X, Y, Z модели. Перед испытаниями модель сооружения снабжают якорной системой удержания. Закрепление модели в канале опытового бассейна осуществляют через оборудованные динамометрами силы натяжения якорные связи. В процессе надвигания на испытуемую модель ледового образования измеряют угловые и линейные перемещения модели и в якорных связях. В устройстве для испытаний модели морского инженерного сооружения в ледовом опытовом бассейне модель снабжена якорными связями, с помощью которых она закреплена на ферме. Якорные связи оснащены динамометрами силы натяжения и устройствами регулировки связи на заданное начальное натяжение и выполнены неоднородными по длине. Ферма содержит плоское горизонтальное основание, вертикальные стойки и блоки. Основание фермы снабжено устройствами крепления вертикальных стоек с возможностью их установки в заданных точках основания, а вертикальные стойки снабжены блоками и устройствами их крепления с возможностью смещения их по высоте вдоль стоек и фиксации в заданном положении. Модель оборудована датчиками ее угловых и линейных перемещений. Выходы динамометров силы натяжения якорных связей, датчиков угловых и линейных перемещений модели соединены со входом ЭВМ. Технический результат: обеспечение возможности проведения испытаний моделей морских инженерных сооружений с якорной системой удержания в опытовых бассейнах и измерений кинематических и силовых характеристик как модели в целом, так и якорных связей. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к экспериментальной гидродинамике морских инженерных сооружений и касается методов испытания их моделей в опытовом бассейне и используемого оборудования.
Для освоения морских месторождений нефти и газа ведется проектирование и строительство различных морских сооружений, включающих, в частности, плавучие добычные платформы для длительной работы на глубокой воде в экстремальных волновых и ледовых условиях.
Наиболее перспективным типом платформ для таких условий является платформа с якорной системой удержания. Такие объекты испытаний являются уникальными и практически неизученными в экспериментальной гидродинамике из-за наличия сложных систем удержания.
Испытания платформ в ледовом опытовом бассейне, как правило, проводят в режиме обращенного движения, т.е. модель надвигают буксировочной тележкой на неподвижное ледовое поле (см. например, патент РФ №216843S, кл. В 63 В 9/02, G 01 M 10/00). В ходе таких испытаний получают информацию о величине глобальной ледовой нагрузки. Однако испытания платформы с якорной системой удержания в таком обращенном движении с жестким закреплением ее на динамометре не позволяет оценить все кинематические и силовые характеристики платформы и якорных связей удержания.
Известен способ испытаний модели морского инженерного сооружения в ледовом опытовом бассейне, заключающийся в том, что модель закрепляют на динамометре в канале опытового бассейна, намораживают ледовое поле или готовят торосистое образование из обломков льда, надвигают с помощью бульдозера буксировочной тележки полученное ледовое образование на испытуемую модель и измеряют действующие на модель глобальные силы и моменты (см., например, патент РФ №2112689, кл. В 63 В 9/02, G 01 M 10/00, Б.И. №16, 1998 г.), принятый за прототип.
Недостатком известного способа испытаний является жесткое закрепление испытуемой модели на динамометре, ограничивающее ее свободу перемещений, не позволяет оценить все кинематические и силовые характеристики платформы и якорных связей ее удержания, а глобальные силы и моменты, получаемые при таком жестком закреплении, оказываются значительно заниженными.
Известно устройство для испытаний модели морского инженерного сооружения в ледовом опытовом бассейне, содержащее канал, заполненный водой, на поверхности которой образовано ледовое поле, съемную металлическую ферму, неподвижно соединенную с днищем канала, буксировочную тележку с электроприводом и ходовыми колесами, находящимися в контакте с рельсами, проложенными вдоль канала, и оборудованную бульдозером для перемещения ледового поля, датчик скорости движения буксировочной тележки, динамометрическую и регистрирующую аппаратуру (см., например, патент РФ №2112689, кл. В 63 В 9/02, G 01 M 10/00, Б.И. №16, 1998 г.), принятое за прототип.
Недостатком известного устройства является невозможность проведения испытаний заякоренных объектов и измерения кинематических и силовых характеристик платформы и якорных связей.
Заявляемое изобретение направлено на обеспечение возможности проведения испытаний в опытовом бассейне моделей морских инженерных сооружений с якорной системой удержания и измерения кинематических и силовых характеристик как модели в целом, так и якорных связей.
Для этого предварительно модель выполняют динамически подобной морскому инженерному сооружению по массогабаритным характеристикам, положению центра тяжести и моментам инерции относительно осей X, Y, Z модели, перед испытаниями модель инженерного сооружения снабжают якорной системой удержания, закрепление модели в канале опытового бассейна осуществляют через оборудованные динамометрами силы натяжения якорные связи, которые выбирают динамически подобными натурному объекту, для чего предварительно определяют и подбирают на специальном стенде жесткостные характеристики упомянутых якорных связей, и в процессе надвигания на испытуемую модель ледового образования измеряют угловые и линейные перемещения модели и в якорных связях - усилия натяжения, а глобальные силы и моменты, действующие на модель, определяют расчетным путем по соотношениям
где
m - масса модели сооружения с учетом присоединенных масс воды;
rG - радиус вектора центра тяжести в связанной системе координат;
В устройстве для испытаний модели морского инженерного сооружения в ледовом опытовом бассейне для достижения поставленной цели модель снабжена якорными связями, с помощью которых она закреплена на ферме, при этом якорные связи оснащены динамометрами силы натяжения и устройствами регулировки связи на заданное начальное натяжение и выполнены неоднородными по длине, ферма содержит плоское горизонтальное основание, вертикальные стойки и блоки, причем основание фермы снабжено устройствами крепления вертикальных стоек с возможностью их установки в заданных точках основания, а вертикальные стоики снабжены блоками и устройствами их крепления с возможностью смещения их по высоте вдоль стоек и фиксации в заданном положении, а модель оборудована датчиками ее угловых и линейных перемещений в направлении осей X, Y, Z, выходы динамометров силы натяжения якорных связей, датчиков угловых и линейных перемещений модели соединены со входом ЭВМ.
Для корректного определения кинематических и силовых характеристик необходимо обеспечить динамическое подобие модели и ее якорной системы удержания натурному объекту. С этой целью в модельном эксперименте динамическое подобие модели выполнялось по массогабаритным характеристикам в соответствии с выбранным масштабом модели, по положению центра тяжести и моментам инерции относительно осей X, Y, Z модели, а якорных связей выполнялось по целому ряду характеристик якорных цепей: по массе, по жесткости, по начальному натяжению, по линии провиса якорной цепи и др. В натурном объекте якорные связи представляют собой длинные или короткие связи, неоднородные по длине, состоящие из цепи вблизи якоря, стального троса и цепи вблизи клюзовой точки. В результате смещения сооружения связи растягиваются из-за упругих деформаций, превращаясь в натягиваемую струну, а при обратном смещении превращаются в обычные якорные цепи. Все эти особенности натурных якорных связей удержания сооружения моделируются в модельном эксперименте. Для этого предварительно выполняется расчет характеристики жесткости выбранной связи, которая в модельном эксперименте может представлять собой пучок из нескольких связей (4÷6). Затем подготовленные связи устанавливают на специальный стенд, снабдив их датчиками силы натяжения; растягивают их ступенями на одинаковое удлинение Δl в пределах упругих деформаций и измеряют при этом силу натяжения в связи. При необходимости изменяют жесткостную характеристику связи, добавляя или убирая часть нитей в пучке.
В процессе испытаний модели прямыми измерениями определяют усилия натяжения в якорных связях, угловые и линейные перемещения модели. Глобальные силы и моменты, действующие на модель, определяют расчетным путем. В основу расчета положен алгоритм решения нелинейной системы уравнений равновесия объекта при совместном перемещении и деформации неоднородных по длине якорных связей. Длина каждой связи в текущий момент времени определяется по известным координатам соответствующих якорных точек и вычисленным координатам (по данным измерений линейных и угловых перемещений модели) клюзовых точек крепления якорных связей к модели.
Указанный выше алгоритм решения нелинейной системы уравнений по определению глобальных сил и моментов реализован в соответствующей программе для ЭВМ. Исходными данными для выполнения расчетов по программе являются:
- инерционно-массовые характеристики модели;
- геометрические параметры заякоренной системы в начальный момент времени (включая координаты центра тяжести, координаты якорных и клюзовых точек и точки платформы, в которой измеряются перемещения);
- компоненты матрицы демпфирования заякоренной системы;
- временные записи изменения трех координат измеряемой точки и углов крена, дифферента, рыскания модели;
- временные записи изменения усилий натяжения связей;
- жесткостные характеристики нединамометрируемых связей.
На выходе программы выдаются восстановленные реализации во времени всех шести компонент глобальной ледовой нагрузки.
Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показано устройство для реализации способа испытаний модели морского инженерного сооружения с якорной системой удержания в опытовом бассейне; на фиг.2 - то же устройство, вид сбоку; на фиг.3 - фотография подготовленной к испытаниям модели в поле сплошного моделированного льда (с технологической тележкой над моделью).
Устройство для испытаний модели морского инженерного сооружения в ледовом опытовом бассейне содержит (фиг.1) канал 1, заполненный водой, на поверхности которой образовано ледовое поле 2, буксировочную тележку 3 с электроприводом и ходовыми колесами, находящимися в контакте с рельсами 4, проложенными вдоль канала, датчик скорости движения буксировочной тележки 5, бульдозер 6, съемную металлическую ферму 7, неподвижно соединенную с днищем канала, модель инженерного сооружения 8, которая снабжена якорными связями 9, с помощью которых она закреплена на ферме, динамометры силы натяжения в связях 10, устройство регулировки связи на заданное начальное натяжение 11 (фиг.2). Ферма 7 содержит плоское основание 12, вертикальные стойки 13, блоки 14. Основание фермы 12 снабжено устройствами крепления вертикальных стоек 13 с возможностью их установки в заданных точках основания (не показано). Вертикальные стойки 13 снабжены блоками и устройствами их крепления 14 с возможностью смешения их по высоте вдоль стоек и фиксации в заданном положении. Модель 8 оборудована гиросконическими датчиками ее угловых перемещений (крена, дифферента, рыскания) 15 и соединена гибкими связями с прецизионными потенциометрическими датчиками 16, 17 линейных перемещений модели в направлении осей X, Y, Z. Выходы динамометров силы натяжения якорных связей 10, датчиков угловых перемещений 15 и датчиков линейных перемещений модели 16, 17 соединены со входом ЭВМ (ЭВМ и линии связи с ней динамометров и датчиков не показаны).
Предложенный способ и устройство работают следующим образом.
Выбирают масштаб модели, рассчитывают и подбирают массу и габариты модели, положение центра тяжести и моменты инерции относительно осей X, Y, Z модели.
Определяют и подбирают якорные связи 9, обеспечивая их динамическое подобие натурным якорным связям. Оснащают якорные связи динамометрами силы натяжения и определяют на специальном стенде жесткостные характеристики связей. На технологическом настиле, выложенном над каналом опытового бассейна, устанавливают съемную металлическую ферму 7 с вертикальными стойками 13 и блоками 24. Вертикальные стойки 13 устанавливают в заданных (расчетных) точках основания 12 фермы и закрепляют их неподвижно. Блоки 14, установленные на вертикальных стойках 13, устанавливают на заданной высоте и фиксируют в этом положении. Подвешивают талью над фермой 7 модель морского инженерного сооружения 8. Закрепляют в клюзовых точках модели якорные связи 9, оснащенные динамометрами силы натяжения 10, пропускают их через соответствующие блоки 14 на основания фермы 12 и на вертикальных стойках 13 и выводят вдоль бортов канала опытового бассейна. Приподнимают ферму 7 над технологическим настилом. Разбирают технологический настил. Опускают металлическую ферму 7 на дно канала опытового бассейна и соединенную с ней якорными связями 9 модель 8, аккуратно подтравливая концы якорных связей 9. Соединяют концы якорных связей с устройствами регулировки связи на заданное начальное натяжение 11, противоположные концы которых неподвижно закреплены по бортам канала опытового бассейна. Устанавливают на модели 8 датчики угловых перемещений 1-5. Надвигают технологическую тележку (см фиг.3) с датчиками 16, 17 линейных перемещений так, чтобы она размещалась над испытуемой моделью 8. Соединяют модель 8 гибкими связями с датчиками 16, 17. Кабели от датчиков 15, 16, 17 и динамометров силы натяжения 10, проложенных внутри испытуемой модели 8, выводят на технологическую тележку и затем к рабочему месту оператора. Соединяют кабели динамометров и датчиков угловых и линейных перемещений с преобразовательной аппаратурой и ЭВМ. Регулируют с помощью устройства 11 начальное натяжение в якорных связях 9. контролируя его на ЭВМ. Устройство готово к испытаниям.
Намораживают ледовое поле 2. Измеряют его физико-механические характеристики. Проверяют и при необходимости дополнительно регулируют начальное натяжение якорных связей 9. Задают движение буксировочной тележке 3 с заданной скоростью V0 и надвигают с помощью бульдозера 6 ледовое поле 2 на испытуемую модель, регистрируя при этом на ЭВМ силы натяжения в якорных связях, угловые и линейные перемещения модели 8. Обрабатывают результаты испытаний и определяют глобальные силы и моменты, действующие на испытуемую модель сооружения.
Claims (2)
1. Способ испытаний модели морского инженерного сооружения в ледовом опытовом бассейне, заключающийся в том, что модель закрепляют на динамометре в канале опытового бассейна, намораживают ледовое поле или готовят торосистое образование из обломков льда, надвигают с помощью бульдозера буксировочной тележки полученное ледовое образование на испытуемую модель и измеряют действующие на модель глобальные силы и моменты, отличающийся тем, что предварительно модель выполняют динамически подобной морскому инженерному сооружению по массогабаритным характеристикам, положению центра тяжести и моментам инерции относительно осей X, Y, Z модели, перед испытаниями модель сооружения снабжают якорной системой удержания, закрепление модели в канале опытового бассейна осуществляют через оборудованные динамометрами силы натяжения якорные связи, которые выбирают динамически подобными натурному объекту, для чего предварительно определяют и подбирают на специальном стенде жесткостные характеристики упомянутых якорных связей, и в процессе надвигания на испытуемую модель ледового образования измеряют угловые и линейные перемещения модели и в якорных связях - усилия натяжения, а глобальные силы и моменты, действующие на модель, определяют расчетным путем по соотношениям
где m - масса модели сооружения с учетом присоединенных масс воды;
rG - радиус вектора центра тяжести в связанной системе координат;
2. Устройство для испытаний модели морского инженерного сооружения в ледовом опытовом бассейне, содержащее канал, заполненный водой, на поверхности которой образовано ледовое поле, съемную металлическую ферму, неподвижно соединенную с днищем канала, буксировочную тележку с электроприводом и ходовыми колесами, находящимися в контакте с рельсами, проложенными вдоль канала, и оборудованную бульдозером для перемещения ледового поля, датчик скорости движения буксировочной тележки, динамометрическую и регистрирующую аппаратуру, отличающееся тем, что модель снабжена якорными связями, с помощью которых она закреплена на ферме, при этом якорные связи оснащены динамометрами силы натяжения и устройствами регулировки связи на заданное начальное натяжение и выполнены неоднородными по длине, ферма содержит плоское горизонтальное основание, вертикальные стойки и блоки, причем основание фермы снабжено устройствами крепления вертикальных стоек с возможностью их установки в заданных точках основания, а вертикальные стойки снабжены блоками и устройствами их крепления с возможностью смещения их по высоте вдоль стоек и фиксации в заданном положении, а модель оборудована датчиками ее угловых и линейных перемещений в направлении осей X, Y, Z, выходы динамометров силы натяжения якорных связей, датчиков угловых и линейных перемещений модели соединены со входом ЭВМ.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004133260/28A RU2279654C1 (ru) | 2004-11-15 | 2004-11-15 | Способ испытаний модели морского инженерного сооружения в ледовом опытовом бассейне и устройство для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004133260/28A RU2279654C1 (ru) | 2004-11-15 | 2004-11-15 | Способ испытаний модели морского инженерного сооружения в ледовом опытовом бассейне и устройство для его осуществления |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2004133260A RU2004133260A (ru) | 2006-04-27 |
| RU2279654C1 true RU2279654C1 (ru) | 2006-07-10 |
Family
ID=36655388
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004133260/28A RU2279654C1 (ru) | 2004-11-15 | 2004-11-15 | Способ испытаний модели морского инженерного сооружения в ледовом опытовом бассейне и устройство для его осуществления |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2279654C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2509998C2 (ru) * | 2012-05-22 | 2014-03-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Устройство для измерения инерционных характеристик моделей плавучих инженерных объектов, оборудованных якорной системой удержания, и способ их определения |
| RU2612073C1 (ru) * | 2015-11-06 | 2017-03-02 | Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Способ проведения испытаний на всплытие модели морского инженерного погруженного сооружения в ледовом опытовом бассейне и устройство для испытаний на всплытие модели |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT1395227B1 (it) * | 2009-07-29 | 2012-09-05 | Univ Degli Studi Roma Tre | Gruppo per lo studio e la progettazione di tensostrutture |
-
2004
- 2004-11-15 RU RU2004133260/28A patent/RU2279654C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2509998C2 (ru) * | 2012-05-22 | 2014-03-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Устройство для измерения инерционных характеристик моделей плавучих инженерных объектов, оборудованных якорной системой удержания, и способ их определения |
| RU2612073C1 (ru) * | 2015-11-06 | 2017-03-02 | Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Способ проведения испытаний на всплытие модели морского инженерного погруженного сооружения в ледовом опытовом бассейне и устройство для испытаний на всплытие модели |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2004133260A (ru) | 2006-04-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105675308B (zh) | 一种海底履带式作业车行走牵引通过性能评价测试系统 | |
| Barrera et al. | Experimental modelling of mooring systems for floating marine energy concepts | |
| CN110567630A (zh) | 一种船舶系泊缆绳的模型试验装置 | |
| WO2023151235A1 (zh) | 一种悬浮隧道完全水弹性响应模型试验装置及方法 | |
| CN102519651A (zh) | 一种振动方法测试斜拉桥索力时确定拉索基本频率的方法 | |
| Agarwal et al. | Nonlinear coupled dynamic response of offshore Spar platforms under regular sea waves | |
| CN109975156A (zh) | 一种模拟柔性管线冲刷和涡激振动的实验装置和方法 | |
| CN112962686A (zh) | 一种用于吸力锚出平面测试的离心机加载装置 | |
| RU2279654C1 (ru) | Способ испытаний модели морского инженерного сооружения в ледовом опытовом бассейне и устройство для его осуществления | |
| CN107870094A (zh) | 一种水下履带式作业机器人实验系统 | |
| CN113218621A (zh) | 固体运移与波流耦合下悬浮隧道动力响应试验装置及方法 | |
| CN112903241A (zh) | 一种模拟深海采矿的试验系统及其操作方法 | |
| CN111413131A (zh) | 悬浮隧道锚索失效及连续倒塌动力响应试验装置 | |
| CN102213646B (zh) | 铺管船托管架动力子结构实验装置及实验方法 | |
| Chung et al. | Real-time visualization of bridge structural response through wireless MEMS sensors | |
| CN113486417B (zh) | 一种控制主塔和钢梁施工仿真系统 | |
| CN110889245A (zh) | 水力式升船机塔柱结构耦联体系流固耦合地震动响应分析方法 | |
| CN214667544U (zh) | 固体运移与波流耦合下悬浮隧道动力响应试验装置 | |
| RU2612073C1 (ru) | Способ проведения испытаний на всплытие модели морского инженерного погруженного сооружения в ледовом опытовом бассейне и устройство для испытаний на всплытие модели | |
| CN210426852U (zh) | 一种船舶系泊缆绳的模型试验装置 | |
| CN211855880U (zh) | 悬浮隧道锚索失效及连续倒塌动力响应试验装置 | |
| RU2509998C2 (ru) | Устройство для измерения инерционных характеристик моделей плавучих инженерных объектов, оборудованных якорной системой удержания, и способ их определения | |
| CN212432476U (zh) | 自然风场中超长吊索气弹模型风致振动试验装置 | |
| CN114065504A (zh) | 一种基于原位监测的海底斜坡震后稳定性分析方法 | |
| CN110132532B (zh) | 一种张力腿网箱模型试验装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20081116 |