RU2509998C2 - Устройство для измерения инерционных характеристик моделей плавучих инженерных объектов, оборудованных якорной системой удержания, и способ их определения - Google Patents
Устройство для измерения инерционных характеристик моделей плавучих инженерных объектов, оборудованных якорной системой удержания, и способ их определения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2509998C2 RU2509998C2 RU2012120874/28A RU2012120874A RU2509998C2 RU 2509998 C2 RU2509998 C2 RU 2509998C2 RU 2012120874/28 A RU2012120874/28 A RU 2012120874/28A RU 2012120874 A RU2012120874 A RU 2012120874A RU 2509998 C2 RU2509998 C2 RU 2509998C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- model
- anchor
- parts
- retention system
- tested
- 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)
Abstract
Изобретения относятся к области судостроения, в частности к экспериментальным методам испытания моделей в опытовых и ледовых бассейнах при проведении испытаний заякоренных объектов, и могут быть использованы для непосредственных измерений инерционных характеристик изучаемой модели. Устройство включает испытуемую модель плавучего объекта, имитатор дна водоема, якорные связи, соединяющие модель с имитатором дна и оснащенные тросовыми динамометрами для измерения в них сил натяжения, и измеритель линейных и угловых перемещений выбранной точки испытуемой модели. Модель выполнена состоящей из двух не равнозначных по массе частей, к одной из которых, имеющей массу, не превышающую 5% общей массы модели, прикреплены модельные якорные линии удержания и которая соединена с остальной частью модели через динамометр, предназначенный для измерения силы взаимодействия между этими частями. Способ включает монтаж модели к имитатору дна водоема с помощью якорной системы удержания, измерение линейных и угловых перемещений выбранной точки модели, натяжения в связях якорной системы удержания с помощью тросовых динамометров и определение жесткостной характеристики связей. Испытания проводят на модели, состоящей из двух не равнозначных по массе частей, соединенных через динамометр между ними, к меньшей части из которых крепят якорные линии удержания. После монтажа модели к имитатору дна водоема измеряют углы подхода якорных линий к корпусу испытуемой модели при отсутствии внешней нагрузки, и в процессе проведения эксперимента измеряют с помощью динамометра усилие, возникающее между упомянутыми частями испытуемой модели. В ходе дальнейшей обработки результатов эксперимента определяют суммарную силу, действующую на модель со стороны якорной системы удержания, после чего определяют расчетным путем инерционные характеристики модели как разность между соответствующими величинами, определенными по показаниям динамометра между частями испытуемой модели и величинами, рассчитанными как суммарная реакция якорных связей. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к области судостроения и касается экспериментальных методов определения моделей в опытовых и ледовых бассейнах при проведении испытаний заякоренных объектов, например, добычных платформ, предназначенных для проведения бурильных работ и добычи углеводородов на морском шельфе.
Известно использование разрезных моделей для определения усилий, действующих на различные участки корпуса модели, такие модели используются при изучении слеминга, распределения ледовой нагрузки по длине корпуса модели и в других случаях (В.О.Борусевич, А.А.Русецкий, И.А.Соловьев «Современные гидродинамические лаборатории», СПб.: ЦНИИ им. акад. А.Н.Крылова, 2008, 336 с.).
Недостатком традиционно применяемых в модельном эксперименте разрезных моделей является невозможность определения с их помощью инерционных характеристик исследуемых объектов.
Известны также способ испытаний модели морского инженерного сооружения в ледовом опытовом бассейне и устройство для его осуществления (О.Н.Беззубик и др. Патент №2279654. Опубл. 10.07.2006. Бюлл. №19), принятый за прототип. В известном способе используется модель заякоренного плавучего инженерного сооружения, при этом в тросовых линиях, моделирующих якорную систему удержания, установлены динамометры, с помощью которых измеряется натяжение в тросах. Кроме этого предусмотрено измерение перемещений в пространстве выбранной точки модели, а также измерение углов крена, дифферента и рыскания.
Недостатком прототипа является невозможность изучения с ее помощью инерционных характеристик изучаемой модели.
Предлагаемое изобретение решает задачу создания устройства, позволяющего проводить непосредственные измерения силы инерции изучаемой модели и тем самым определять ее инерционные свойства, и способа определения инерционных характеристик модели, основанного на использовании предложенного устройства.
Для этого в устройстве для измерения инерционных характеристик моделей плавучих инженерных объектов, оборудованных якорной системой удержания, включающем испытуемую модель плавучего объекта, имитатор дна водоема, якорные связи, соединяющие модель с имитатором дна и оснащенные тросовыми динамометрами для измерения в них сил натяжения, и измеритель линейных и угловых перемещений выбранной точки испытуемой модели, по изобретению испытуемая модель выполнена состоящей из двух не равнозначных по массе частей, к одной из которых, имеющей массу, не превышающую 5% общей массы модели, прикреплены модельные якорные линии удержания и которая соединена с остальной частью модели через динамометр, предназначенный для измерения силы взаимодействия между этими частями.
В способе определения инерционных характеристик моделей плавучих инженерных объектов, оборудованных якорной системой удержания, включающем монтаж модели к имитатору дна водоема с помощью якорной системы удержания, измерение линейных и угловых перемещений выбранной точки модели, натяжения в связях якорной системы удержания с помощью тросовых динамометров и определение жесткостной характеристики связей, по изобретению испытания проводят на модели, состоящей из двух не равнозначных по массе частей, соединенных через динамометр между ними, к меньшей части из которых крепят якорные линии удержания. После монтажа модели к имитатору дна водоема измеряют углы подхода якорных линий к корпусу испытуемой модели при отсутствии внешней нагрузки, и в процессе проведения эксперимента измеряют с помощью динамометра усилие, возникающее между упомянутыми частями испытуемой модели, а в ходе обработки результатов эксперимента для каждого момента времени определяют мгновенные значения углов подхода модельных якорных линий к корпусу модели путем численного решения уравнений движения заякоренного объекта, используя информацию о пространственном перемещении модели и силе натяжения в связях уже под действием внешней нагрузки. Далее определяют суммарную силу, действующую на модель со стороны якорной системы удержания с использованием ее проекций на оси связанной с моделью системы координат, которые определяют на основании мгновенных значений углов притыкания якорной системы удержания, и после чего определяют расчетным путем инерционные характеристики модели как разность между соответствующими величинами, определенными по показаниям динамометра между частями испытуемой модели и величинами, рассчитанными как суммарная реакция якорных связей.
Исследуемая модель выполняется разрезной для того, чтобы разделить ее на две части, одна из которых полностью воспринимает внешнюю нагрузку и проявляет инерционные свойства, а другая, меньшая по массе, только воспринимает усилия, возникающие в якорной системе удержания. При этом необходимо следить за тем, чтобы масса меньшей по размеру части модели, связанной с якорной системой удержания, не превышала 5% от общей массы загруженной модели, включая присоединенные массы воды. При выполнении такого условия погрешность определения инерционных характеристик модели не превысит указанных 5%. Размещение динамометра между различными частями модели позволяет проводить непосредственное измерение суммарной величины внешней нагрузки и силы инерции.
При нестационарном движении заякоренного объекта баланс действующих на него сил описывается следующим векторным уравнением:
где
- главный вектор внешних сил,
- вектор силы инерции модели,
- сила от якорной системы удержания.
В статическом случае главный вектор внешних сил
равен силе
от якорной системы удержания. В этом случае динамометр, установленный на модели, измеряет внешнюю глобальную нагрузку
Измерение углов наклона связей при отсутствии внешней нагрузки, моделирующих якорную систему удержания, выполняют для получения данных о начальном положении системы, которые необходимы для решения системы уравнений движения.
Постоянное измерение во время проведения эксперимента величины усилия, возникающего между различными частями модели, необходимо для регистрации суммарного значения внешней глобальной нагрузки и силы инерции модели. На основании анализа этих данных при обработке результатов экспериментов могут быть определены инерционные характеристики модели.
На основании выполненных во время проведения эксперимента измерений (линейных и угловых перемещений некоторой точки модели) путем решения системы уравнений движения объекта определяются мгновенные значения углов подхода модельных якорных линий к корпусу модели в каждый момент времени в течение эксперимента. Эти данные позволяют рассчитать величину проекций силы удержания якорной системы на координатные оси связанной с моделью системы координат.
Окончательно силы инерции модели рассчитываются по следующим формулам:
Finx=Rx-Fmx,
Finy=Ry-Fmy,
где Rx, Ry - проекции силы взаимодействия частей модели на оси связанной системы координат; Fmx, Fmy - проекции силы от якорной системы удержания на оси связанной системы координат; Finx, Finy - проекции силы инерции.
На фиг.1 показан пример результатов, полученных в эксперименте по пассивному повороту на 39º, выполненному в ледовом бассейне с чистой воды при взаимодействии с кромкой сплошного ледяного поля толщиной 27 мм при скорости дрейфа 0.05 м/с.
На фиг.2 показана определенная по формулам, представленным выше, величина действующей на модель инерционной силы Fin:
Сущность предлагаемого изобретения поясняется фиг.3, на которой показано устройство для определения инерционных характеристик модели.
Устройство для определения инерционных характеристик модели плавучих инженерных объектов состоит из двух частей 1 и 2. К части 1, меньшей по массе, прикреплены модельные якорные линии удержания 3, соединяющие испытуемую модель с имитатором дна 4 и оснащенные тросовыми динамометрами 5 для измерения в них сил натяжения (фиг.3). Линии удержания 3 имеют некоторый угол 6 подхода якорных линий удержания 3 к части 1 корпуса испытуемой модели, который может изменяться при действии внешней нагрузки. Части 1 и 2 модели связаны между собой через установленный между ними динамометр 7, измеряющий усилие, возникающее между упомянутыми частями испытуемой модели. Внешняя нагрузка на устройство задается, например, при взаимодействии с моделированным ледяным полем 8. На части 2 модели установлено устройство 9 для измерения линейных и угловых перемещений некоторой выбранной точки модели.
Предложенное устройство по изложенному способу определения инерционных характеристик моделей испытуемых инженерных объектов используется следующим образом.
При воздействии на испытуемую модель плавучего инженерного объекта внешней нагрузки, например, моделированного ледяного покрова 8, оно ускоренно перемещается в направлении действия нагрузки. Это движение сдерживается усилиями в якорных связях 3, которые фиксируются тросовыми динамометрами 5. Динамометр 7 измеряет величину усилия, возникающего между различными частями 1 и 2 испытуемой модели. С использованием полученных таким образом данных определяют инерционные характеристики испытуемой модели, рассчитывая их как разность между соответствующими величинами, определенными по показаниям динамометра 7 между частями 1 и 2 испытуемой модели, и величинами, рассчитанными как суммарная реакция якорных связей 3.
Предлагаемые устройство и способ обеспечивают возможность определения инерционных характеристик моделей плавучих инженерных объектов при проведении экспериментальных исследований в гидродинамических и ледовых бассейнах, что их выгодно отличает от прототипов.
Claims (2)
1. Устройство для измерения инерционных характеристик моделей плавучих инженерных объектов, оборудованных якорной системой удержания, включающее испытуемую модель плавучего объекта, имитатор дна водоема, якорные связи, соединяющие модель с имитатором дна и оснащенные тросовыми динамометрами для измерения в них сил натяжения, и измеритель линейных и угловых перемещений выбранной точки испытуемой модели, отличающееся тем, что испытуемая модель выполнена состоящей из двух не равнозначных по массе частей, к одной из которых, имеющей массу, не превышающую 5% общей массы модели, прикреплены модельные якорные линии удержания и которая соединена с остальной частью модели через динамометр, предназначенный для измерения силы взаимодействия между этими частями.
2. Способ определения инерционных характеристик моделей плавучих инженерных объектов, оборудованных якорной системой удержания, включающий монтаж модели к имитатору дна водоема с помощью якорной системы удержания, измерение линейных и угловых перемещений выбранной точки модели, натяжения в связях якорной системы удержания с помощью тросовых динамометров и определение жесткостной характеристики связей, отличающийся тем, что испытания проводят на модели, состоящей из двух не равнозначных по массе частей, соединенных через динамометр между ними, к меньшей части из которых крепят якорные линии удержания, и после монтажа модели к имитатору дна водоема измеряют углы подхода якорных линий к корпусу испытуемой модели при отсутствии внешней нагрузки, и в процессе проведения эксперимента измеряют с помощью динамометра усилие, возникающее между упомянутыми частями испытуемой модели, а в ходе обработки результатов эксперимента для каждого момента времени определяют мгновенные значения углов подхода модельных якорных линий к корпусу модели путем численного решения уравнений движения заякоренного объекта, используя информацию о пространственном перемещении модели и силе натяжения в связях уже под действием внешней нагрузки, далее определяют суммарную силу, действующую на модель со стороны якорной системы удержания с использованием ее проекций на оси связанной с моделью системы координат, которые определяют на основании мгновенных значений углов притыкания якорной системы удержания, и после чего определяют расчетным путем инерционные характеристики модели как разность между соответствующими величинами, определенными по показаниям динамометра между частями испытуемой модели и величинами, рассчитанными как суммарная реакция якорных связей.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012120874/28A RU2509998C2 (ru) | 2012-05-22 | 2012-05-22 | Устройство для измерения инерционных характеристик моделей плавучих инженерных объектов, оборудованных якорной системой удержания, и способ их определения |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012120874/28A RU2509998C2 (ru) | 2012-05-22 | 2012-05-22 | Устройство для измерения инерционных характеристик моделей плавучих инженерных объектов, оборудованных якорной системой удержания, и способ их определения |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012120874A RU2012120874A (ru) | 2013-11-27 |
RU2509998C2 true RU2509998C2 (ru) | 2014-03-20 |
Family
ID=49624946
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012120874/28A RU2509998C2 (ru) | 2012-05-22 | 2012-05-22 | Устройство для измерения инерционных характеристик моделей плавучих инженерных объектов, оборудованных якорной системой удержания, и способ их определения |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2509998C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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 |
---|---|---|---|---|
CN107121139B (zh) * | 2017-05-31 | 2023-12-01 | 天津大学 | 测试拖锚过程中锚运动形态及锚抓力的试验装置及方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1654114A1 (ru) * | 1989-03-27 | 1991-06-07 | Ташкентский Политехнический Институт Им.А.Р.Бируни | Комбинированное корное устройство |
RU2279654C1 (ru) * | 2004-11-15 | 2006-07-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт им. акад. А.Н. Крылова" | Способ испытаний модели морского инженерного сооружения в ледовом опытовом бассейне и устройство для его осуществления |
RU2321519C2 (ru) * | 2006-03-16 | 2008-04-10 | Институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук | Способ выбора конструкции буя-носителя автономной буйковой станции, соответствующего техническому заданию на его проектирование |
RU2389996C1 (ru) * | 2008-12-22 | 2010-05-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт имени академика А.Н. Крылова" (ФГУП "ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова") | Способ проведения в опытовом бассейне испытаний моделей плавучих объектов с протяженными якорными системами удержания и устройство для его осуществления |
CN201707197U (zh) * | 2010-05-11 | 2011-01-12 | 浙江大学 | 新型深海系泊基础的安装与复杂加载模型试验平台 |
-
2012
- 2012-05-22 RU RU2012120874/28A patent/RU2509998C2/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1654114A1 (ru) * | 1989-03-27 | 1991-06-07 | Ташкентский Политехнический Институт Им.А.Р.Бируни | Комбинированное корное устройство |
RU2279654C1 (ru) * | 2004-11-15 | 2006-07-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт им. акад. А.Н. Крылова" | Способ испытаний модели морского инженерного сооружения в ледовом опытовом бассейне и устройство для его осуществления |
RU2321519C2 (ru) * | 2006-03-16 | 2008-04-10 | Институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук | Способ выбора конструкции буя-носителя автономной буйковой станции, соответствующего техническому заданию на его проектирование |
RU2389996C1 (ru) * | 2008-12-22 | 2010-05-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт имени академика А.Н. Крылова" (ФГУП "ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова") | Способ проведения в опытовом бассейне испытаний моделей плавучих объектов с протяженными якорными системами удержания и устройство для его осуществления |
CN201707197U (zh) * | 2010-05-11 | 2011-01-12 | 浙江大学 | 新型深海系泊基础的安装与复杂加载模型试验平台 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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 |
---|---|
RU2012120874A (ru) | 2013-11-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Elshafey et al. | Dynamic response of offshore jacket structures under random loads | |
Xu et al. | Energy damage detection strategy based on acceleration responses for long-span bridge structures | |
CN104457681B (zh) | 一种基于应变模态的梁结构动挠度监测方法 | |
Chen et al. | On dynamic coupling effects between a spar and its mooring lines | |
Avila et al. | Experimental evaluation of the hydrodynamic coefficients of a ROV through Morison’s equation | |
Boroschek et al. | Experimental evaluation of the dynamic properties of a wharf structure | |
Skafte et al. | Experimental study of strain prediction on wave induced structures using modal decomposition and quasi static Ritz vectors | |
CN103512724A (zh) | 评估非光滑表面减阻效果的试验装置及方法 | |
CN103674479A (zh) | 非光滑表面流体摩擦阻力测试装置及测试方法 | |
Seelam et al. | Measurement and modeling of bed shear stress under solitary waves | |
Bonopera et al. | Compressive column load identification in steel space frames using second-order deflection-based methods | |
RU2509998C2 (ru) | Устройство для измерения инерционных характеристик моделей плавучих инженерных объектов, оборудованных якорной системой удержания, и способ их определения | |
Zhang et al. | Change localization of a steel-stringer bridge through long-gauge strain measurements | |
McCallen et al. | A laser-based optical sensor for broad-band measurements of building earthquake drift | |
KR101566297B1 (ko) | 기설정된 변형률-변위 계수를 이용하여 실측 변형률을 변위로 추정하는 시스템 및 그 방법 | |
Chen et al. | Experimental and numerical analysis of submerged floating tunnel | |
RU2577806C1 (ru) | Способ калибровки акселерометрического трехосевого инклинометра | |
CN106289722A (zh) | 船舶模型横向力与横向恢复力矩测量仪 | |
CN111413131A (zh) | 悬浮隧道锚索失效及连续倒塌动力响应试验装置 | |
Mascaro et al. | Out-of-plane web deformation and relative arch movement of hybrid-composite beams based on photogrammetry | |
KR20150004127A (ko) | 가속도 및 변형률 측정값에 기반한 구조물의 다 지점 변위 추정 방법 | |
Erdoğan et al. | Monitoring the dynamic behaviors of the Bosporus Bridge by GPS during Eurasia Marathon | |
Sheng et al. | A novel bridge curve mode measurement technique based on FOG | |
Salehinejad et al. | Effect of pressure tap density on prediction of wind-induced loads and dynamic response of tall buildings | |
Elshafey et al. | Free spans monitoring of subsea pipelines |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20160701 |