[发明专利]一种TrussSpar平台运动测量试验装置

说明书

所属技术领域

本发明属于深海平台性能研究技术领域，是一种研究深海平台水动力性能的试验装置。

背景技术

随着时代的发展，人类对于石油能源的需求不断增大。而随着陆上石油资源的不断开采，我国陆上石油资源呈现逐渐匮乏的趋势，但是海洋石油勘探开发技术也取得了长足的进步。然海洋石油储量巨大，但是海上石油开采却面临着众多问题。传统式的浮式海洋平台随着工作水深的不断增其定位和运动性能很难满足作业要求，各类固定式平台又大多受限于工程造价和自重等因素。顺应式海洋平台经过不断的研究和探索得到了广泛的应用和发展。Spar平台作为一种顺应式海洋平台凭借其优良的运动性能和结构特点在海洋资源开发中得到了广泛的应用。其中部分Spar平台存在自下而上贯穿整个主体的中央井，称为Spar平台的月池。根据实际的生产要求将立管和钻井设备等布制在月池内部，从而将月池底部挡板设计为半开口形式。底部挡板半开口的形式使得月池内部流体与外部相连通，而月池内部海水质量与平台主体质量量级相当，使得月池流体和平台主体的耦合运动成为了一个重要的研究课题。经过研究发现，月池底部的挡板的开孔情况对于Truss Spar平台的运动产生较大的影响。

目前针对Spar平台月池的研究，大多将月池内部的流体简化为弹簧—质量模型和单摆模型进行研究，很少进行全动态的耦合运动研究，无法考虑各因素偶和作用下的整体性能。而且进行的试验中也只研究了月池对平台运动的影响，很少针对月池内部流体的运动进行细致的研究，这主要是由于结构的复杂性导致内部流体运动的复杂性所引起的。

发明内容

本发明的目的在于设计一种可以探讨月池结构底部挡板对平台运动影响的试验装置。该装置可以研究不同底部挡板开孔率下平台的运动响应，同时探究造成影响的原因和月池内部流体的运动变化。本发明的技术方案如下：

一种Truss Spar平台运动测量试验装置，包括平台硬舱(11)，平台硬舱(11)包括水密圆筒及固定在其内并构成月池的矩形方筒(6)，两者之间中空，矩形方筒(6)的下方连接有可拆卸式的开放式桁架(12)，开放式桁架(12)包括悬挂在矩形方筒(6)的下部的四根铝管，在四根铝管上连接有多个垂荡板(9)，其中，

在月池底部布置有可拆卸式挡板(8)，根据试验要求选定不同开孔率的可拆卸式挡板(8)，并根据试验要求调节多个垂荡板(9)之间的相对位置；

矩形方筒(6)的下方连接有可拆卸式的开放式桁架(12)，开放式桁架(12)包括悬挂在矩形方筒(6)的下部的四根杆和多个相对位置可调的可拆卸式垂荡板(9)；

在底部可拆卸式挡板(8)处固定有压力传感器(10)，其采集的压力数据通过通道数据采集仪被传送至计算机；

从月池上部插入一根浪高仪(13)测量杆，浪高仪(13)用于测量月池内部液面变化，其采集的液面变化数据通过通道数据采集仪被传送至计算机；

在月池的侧壁开孔，安装防水圈并水密固定，在开孔处安装有水压力测量仪(7)，所述的水压力测量仪(7)包括固定在开孔处附近并贴合在月池侧壁上的靶面(16)、与靶面相连的传递杆(19)，与传递杆(19)通过接触点(18)相连的悬臂梁(17)，在悬臂梁(17)上固定有应变式压力传感器(15)，应变式压力传感器(15)感应的月池内部水压信号通过通道数据采集仪被传送至计算机，接触点处的截面面积及长度远小于传递杆(19)和悬臂梁(17)的截面面积和长度；

在平台硬舱(11)的顶端固定有LED灯板(4)，在LED灯板(4)附近固定有摄像头(5)，摄像头(5)通过图像采集卡与计算机相连，通过捕捉LED灯板上至少三个发光点的运动情况，获得Truss Spar平台运动状态。

采用本发明提供的试验装置，可以研究不同月池底部挡板开孔面积对平台运动和月池内部流体运动的影响，得到多种测量结果，包括：

1、可拆卸式的底部挡板可以研究底部挡板开孔率的影响，换板方便快捷，可以高效的利用spar平台的主体结构；

2、利用摄像头采集用LED灯板上的3个红外线光源的图像，图像被传送到计算机，通过计算机可以精确测量平台的运动状态，将运动测量仪的摄像头与光源平齐可以保证在大幅运动和摇摆的情况下光源不偏出摄像头的采集范围；

3、月池侧壁采用的月池内水压力测量仪，采用了改进设计，利用应变片精确测量月池内部流体的水压，可以与浪高仪的结果相互验证，提高实验结果的准确性；