[发明专利]用于海洋平台模型振荡试验的多自由度测力装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种船舶与海洋工程技术领域的装置，尤其涉及一种用于海洋工程模型振荡试验的多自由度测力装置。

背景技术

海洋工程模型试验是在试验水池中根据相似原理，将海洋平台按照一定比例缩制成平台模型，同时，将海洋环境参数换算为模型值，模拟海洋平台在实际海洋环境中表现，从而预报海洋结构物的水动力性能。其中，振荡试验是根据势流理论，通过强迫运动机构使平台模型在试验水池中分别进行六个自由度的往复运动，测量平台受到的力或力矩，从而换算成附加质量、势流阻尼等水动力系数矩阵，对于预报海洋平台在海洋中的载荷具有重要意义。在振荡试验中，准确测量平台在运动过程中所受到的力是十分重要的。

测力装置在多种形式的强迫运动试验中广泛使用。在海洋平台模型试验中，目前实验室一般采取搭建使用于特定试验内容的临时结构进行测力。这种做法，解决了一些实际问题，但是存在测量误差大、结构不稳固、操作不方便、功能单一以及不可重复利用等弊端。

根据试验测力过程精确性、安全性、简易性的要求，本领域的技术人员致力于设计开发一种适用于海洋平台模型振荡试验的测力装置。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于多自由度振荡试验的测力装置。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于海洋平台模型振荡试验的多自由度测力装置，包括：运动传递盘、连杆支座、连接杆件、三分力传感器、滑轮支撑、固定方板；其中：运动传递盘与强迫运动机构连接并起传递运动的作用，运动传递盘是整个多自由度测力装置的基座盘；连杆支座固定在运动传递盘或三分力传感器上，连杆支座用于锁紧连接杆件的位置；连接杆件连接两个连杆支座，或连接连杆支座与滑轮支撑，连接杆件起连接和调整平台吃水的作用；三分力传感器上下端面分别与连杆支座和固定方板连接，三分力传感器能够测量受力的大小；滑轮支撑与连接杆件连接，并支承在固定方板上；固定方板固定在海洋平台模型上，或与三分力传感器连接，或支承滑轮支撑。

进一步地，运动传递盘为中心开孔并带方形套筒的铝质圆盘。

进一步地，运动传递盘通过虎口夹与平动机构夹持在一起，或者通过套筒锁紧与转动机构转动轴连接，或者通过螺丝连接垂向运动机构。

进一步地，运动传递盘下表面均匀分布四个连杆支座，连杆支座通过螺丝与运动传递盘连接。

进一步地，连杆支座为圆筒支座；连接杆件的端部伸进连杆支座的圆筒中，并利用圆筒上的锁紧螺丝对连接杆件的端部进行固定；利用螺丝将连杆支座的连接部连接于运动传递盘或三分力传感器。

进一步地，连接杆件为一系列不同长度的铝制圆杆。

进一步地，连接杆件的端部伸进连杆支座的圆筒中或滑轮支撑的圆筒中，根据需要选择连接杆件的尺寸以及调整伸进连杆支座的圆筒或伸进滑轮支撑的圆筒的长度，以满足海洋平台模型试验不同干舷高度的要求。

进一步地，三分力传感器是一种能够测量两两正交的X、Y、Z三个直角坐标轴方向受力大小的测力仪器；三分力传感器的上端面与连杆支座连接，下端面与固定方板连接。

进一步地，滑轮支撑为一种圆筒与滑轮组合的结构；滑轮支撑的圆筒用于与连接杆件锁紧连接，滑轮支撑的滑轮与固定方板接触，起支承保护作用。

进一步地，固定方板为固定于海洋平台模型的甲板上的铝制方板；固定方板与三分力传感器连接，或者固定方板支承滑轮支撑。

本发明的工作原理为：本装置的运动传递盘通过相应的方式与不同自由度的强迫运动机构连接在一起。强迫运动依次通过运动传递盘、连杆支座、连接杆件、三分力传感器和固定方板传递到平台模型，使其作某个自由度的强迫运动。三分力传感器在运动传递的过程中，测量模型平台作强迫运动的受力。滑轮支撑在部分试验中使用，起保持平台模型稳定，保护三分力传感器的作用。此外，通过选用不同长度的连接杆件以及调整连接杆件伸进连杆支座或滑轮支撑的长度，可以使本装置满足不同平台模型的吃水要求。