[发明专利]一种用于测量水下管汇受力的实验装置和实现方法

权利要求书

1.一种用于测量水下管汇受力的实验装置，其特征在于，包括：

拖车系统，其用于拖动水下管汇运动；以及

至少四个测力装置，每个所述测力装置的其中一端分别与所述拖车系统连接，另一端分别能够与水下管汇连接，所述测力装置用于测量所述拖车系统拖动所述水下管汇运动时的拉力；

其中，所述测力装置和所述拖车系统的连接位置与所述测力装置和所述水下管汇的连接位置相对应。

2.根据权利要求1所述的用于测量水下管汇受力的实验装置，其特征在于，所述拖车系统包括：

导轨；

拖车，其设置在所述导轨上，并能够沿所述导轨移动；以及

控制系统，其与所述拖车电性连接，所述控制系统用于控制所述拖车运动。

3.根据权利要求1或2所述的用于测量水下管汇受力的实验装置，其特征在于，所述测力装置包括拉力传感器，所述拉力传感器的一端与所述拖车系统连接，另一端通过钢绞绳与所述水下管汇连接，所述拉力传感器用于感测所述钢绞绳受到的拉力参数，以测量所述水下管汇运动时所述测力装置承受的拉力。

4.根据权利要求3所述的用于测量水下管汇受力的实验装置，所述测力装置还包括花篮螺丝，所述花篮螺丝设置在所述拉力传感器和所述钢绞绳之间，所述花篮螺丝用于调节所述钢绞绳的松紧。

5.根据权利要求4所述的用于测量水下管汇受力的实验装置，所述测力装置还包括拉簧，所述拉簧设置在所述花篮螺丝与所述钢绞绳之间，所述拉簧用于起到缓冲的作用，避免对所述拉力传感器造成损伤。

6.一种测量水下管汇受力的实验方法，其特征在于，包括以下步骤：

在水下管汇处于静水平衡状态时，对所述水下管汇垂荡和横荡两个自由度进行约束，并控制拖车系统进行第一次运动，测量第一次运动时所述水下管汇的第一阻力；

将所述水下管汇在平行于水平面的平面内顺时针旋转90°，控制所述拖车系统进行第二次运动，测量第二次运动时所述水下管汇的第二阻力；

将所述水下管汇在垂直于水平面的平面内顺时针旋转90°，控制所述拖车系统进行第三次运动，测量第三次运动时所述水下管汇的第三阻力。

7.根据权利要求6所述的测量水下管汇受力的实验方法，其特征在于，测量每次运动时所述水下管汇的阻力，包括以下步骤：

获取所述拖车系统运动稳定状态时，每个测力装置的测量值；

获取每个所述测力装置与其在所述拖车系统运动平面上的投影之间的夹角以及每个所述测力装置在所述拖车系统运动平面上的投影与所述拖车系统运动方向之间的夹角；

根据所述测力装置的测量值、所述测力装置与其在所述拖车系统运动平面上的投影之间的夹角以及所述测力装置在所述拖车系统运动平面上的投影与所述拖车系统运动方向之间的夹角，通过以下关系式计算所述水下管汇阻力：

其中，k为所述测力装置的总数量的二分之一，k大于或等于2，F_d为水下管汇阻力，F_n为第n个所述测力装置的测量值，θ_n为第n个所述测力装置与其在所述拖车系统运动平面上的投影之间的夹角，α_n为第n个所述测力装置在所述拖车系统运动平面上的投影与所述拖车系统运动方向之间的夹角。