[发明专利]一种外输浮筒阻尼特性研究试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种阻尼特性研究试验装置，特别是涉及一种外输浮筒阻尼特性研究试验装置。

背景技术

外输浮筒作为外输系统的核心构件，准确计算出外输浮筒的运动不但是合理地预测出其关联构件例如输油管的受力及疲劳寿命等的前提条件，而且是确保外输系统安全作业的基础。因此对外输浮筒运动的模拟一直是研究的热点。在目前的模拟试验中，通过与试验结果对比发现浮筒的垂荡、横荡运动能够很好的模拟，但是浮筒纵摇运动的数值模拟一直不够准确。研究认为，这主要是由于外输浮筒的阻尼特性没有得到准确模拟导致纵摇不精确造成的，而裙板的阻尼是浮筒阻尼的主要来源。

目前，外输浮筒阻尼特性计算主要有模型试验和经验公式两种方法。根据对现有技术文献的检索发现，这两种方法均各有优劣：Marin水池的Ir.J.L.Cozijin(人名)采用经验公式方法计算外输浮筒的阻尼特性，但是与试验结果对比发现，由于阻尼力计算不准确使得外输浮筒纵摇运动的误差很大；Marin水池的Hans Cozijn(人名)采用模型试验方法计算外输浮筒的阻尼特性，试验结果虽然比较准确，但是该方法只能确定固定裙板位置和固定裙板尺寸的外输浮筒的阻尼特性，当裙板位置或者尺寸发生变化以后，阻尼特性的试验结果不再准确。由此可见，现有技术当中对外输浮筒阻尼特性试验研究的试验结果具有很大的局限性，并不能作为其他浮筒在设计和计算时的参考。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种外输浮筒阻尼特性研究试验装置，能够确定不同裙板尺寸和不同裙板位置下外输浮筒的阻尼特性，进而有效克服现有技术当中外输浮筒阻尼特性试验研究中试验结果的局限性。

为实现上述技术目的，本发明采取以下技术方案：一种外输浮筒阻尼特性研究试验装置，它包括一外输浮筒模型装置、一非接触式测量系统、一拖车装置和一计算机，所述拖车装置横跨在试验水池上方，用于承载所述非接触式测量系统和计算机；所述外输浮筒模型装置包括一外输浮筒模型、若干基本裙板和若干变尺寸裙板，所述外输浮筒模型两侧分别通过一条以上的系泊线与所述试验水池内壁固定连接；所述外输浮筒模型下部间隔开设三个以上的环形槽，每一所述环形槽用于插设固定所述基本裙板或所述变尺寸裙板使得所述外输浮筒模型装置组合成不同裙板尺寸和不同裙板位置的外输浮筒模型状态；其中，每一所述基本裙板和每一所述变尺寸裙板的内径与所述环形槽的尺寸相匹配，每一所述基本裙板的外径与所述外输浮筒模型的外径相同，每一所述变尺寸裙板的外径均不相同，且每一所述变尺寸裙板的外径均比所述基本裙板的外径大；所述非接触式测量系统包括一个以上的发光元件、一个以上的光学捕捉镜头和一个以上的数据采集器，所述发光元件设置在所述外输浮筒模型顶部，所述光学捕捉镜头和数据采集器均放置在所述拖车装置上，其中，所述发光元件用于确定所述外输浮筒模型装置在所述试验水池中的位置和漂浮状态，所述光学捕捉镜头用于捕捉所述发光元件的光信号，并将捕捉到的光信号通过所述数据采集器发送到所述计算机。

所述外输浮筒模型根据外输浮筒原型的主尺度和缩尺比确定，所述外输浮筒模型包括外筒体、内筒体和盖体，所述内筒体位于所述外筒体内部，所述内筒体与所述外筒体内壁之间纵向间隔设置若干桁架，所述外筒体顶部固定设置所述盖体，所述外筒体底部间隔设置若干用于固定所述基本裙板或所述变尺寸裙板的螺纹孔。

每一所述基本裙板和每一所述变尺寸裙板均由两半环形裙板组成，每一所述半环形裙板上均间隔设置若干与所述外筒体底部的螺纹孔相对应的螺纹孔。

每一所述系泊线包括钢缆和弹簧，所述钢缆的一端与所述外输浮筒模型的外壁连接，所述钢缆的另一端与所述弹簧连接，所述弹簧通过另外一条钢缆连接至所述试验水池内壁。