[发明专利]一种系泊试验用可精细调控缆绳初张力的锚固装置及方法

说明书

本发明公开了一种系泊试验用可精细调控缆绳初张力的锚固装置及方法，一种系泊试验用可精细调控缆绳初张力的锚固装置包括锚固支座，所述锚固支座固定在地面上，还包括用于对模型缆绳的长度进行微调的长度微调组件、用于对模型缆绳进行导向的缆绳导向组件以及用于对模型缆绳实现紧固功能的缆绳紧固组件，长度微调组件位于所述锚固支座的上方，缆绳导向组件对应长度微调组件位于所述锚固支座的一端，缆绳紧固组件位于长度微调组件靠近缆绳导向组件的一端，本发明的有益效果是结构简单，在系泊物理模型实验中可实现对模型缆绳的灵活锚固、对模型缆绳长度的大范围微调，对模型缆绳初张力的精细调控，从而提高模型试验准备作业的效率。

技术领域

本发明涉及海洋工程系泊浮体物理模型试验技术领域，尤其是涉及一种系泊试验用可精细调控缆绳初张力的锚固装置及方法。

背景技术

在现有技术中，海洋工程或者水利工程系统结构设计时，系泊浮体动力的响应对整个系统具有较大的影响，而系泊浮体动力的响应问题为涉及波流与浮体强非线性作用且包含缆系的流固耦合问题，其物理机制复杂，是系泊浮式结构设计、运维中重点关注和研究的基础性问题，并且缆绳初张力是系泊浮体动力响应的重要影响因素之一，缆绳初张力相似是系泊物理模型试验相似设计的一项重要内容，在物模试验中精细调控缆绳初张力以实现缆绳初张力相似是系泊物理模型试验结果可信、可靠的基本前提。系泊物理模型试验中，通常通过在钢丝绳或尼龙绳上串接一段一定刚度及长度的弹簧来实现与原型缆绳刚度的相似，而缆绳初张力的施加则是通过调节缆绳长度进而张拉弹簧实现，根据原型初张力水平、缆绳刚度及模型比尺，可以确定物模试验中与预设缆绳初张力所对应的缆绳调节长度，这个长度通常在毫米、丝米（十分之一毫米），甚至忽米（百分之一毫米）量级。目前，如此小量级缆绳长度的精细调控极具挑战性，调控方法有待改善，调控装置有待创新。同时缆绳初张力的精细调控是建立在缆绳长度大范围高精度可调节且锚固灵活的基础上的，而目前已有的一些方法或装置只能粗略实现缆绳初张力调控的要求：

1、紧绳器：紧绳器是目前实现缆绳长度调节的常用装置，可以实现缆绳长度的精细调节。但其可调节长度受限于紧绳器的自由行程，且调节过程中缆绳本身通常也容易随紧绳器螺杆发生旋转。同时无锁定功能，长期拉拽容易发生松动。加之钢丝绳紧绳器尺寸及重量相对于系泊物理模型试验的模型缆绳而言较大，不适用于小比尺系泊物理模型试验中缆绳长度的调节。

2、螺旋测微器：螺旋测微器则是一种具有忽米级分辨率的长度测量装置，标有量化刻线，常用于物体厚度或长度的精细测量，虽然测量精度高，但其自由行程有限，导致其可精细调控的长度范围受限；此外，虽有锁定装置，但锁定效果欠佳，受干扰后容易松动。这些特征也使得其无法直接用于缆绳长度的精细调节以实现缆绳初张力的精细调控。

3、吊扣：钢丝绳吊扣是一种可实现钢丝绳长度灵活调节的紧固装置，利用滚珠-楔口摩擦自锁方式实现缆绳的便捷紧固，此时主要通过人工拉拽方式实现缆绳长度的调节，缆绳张拉量要么过大，要么过小，人工拉拽缆绳实现毫米和亚毫米量级的缆绳长度调节是难以实现的。人工拉拽这种粗放的缆绳初张力施加方式使得所施加的缆绳初张力因人而异且难以重复，使得试验结果过多掺杂了人为操作误差所带来的影响，无法实现缆绳长度的精细化调控。

概而言之，研发一种可较大范围精细调节绳长且具备紧固功能的锚固装置对于切实解决系泊物理模型试验时缆绳初张力难以精细调控的难题具有重要意义。

申请号为：201910947745 .1的中国发明专利公开了一种船舶系泊缆绳的模型试验装置，包括细钢丝绳、万向滑轮导缆装置、串联弹簧组、张力传感器和螺丝杆张紧器；细钢丝绳用于模拟船舶缆绳，万向滑轮导缆装置用于在船舶缆绳角度发生变化时准确地将张力传递到串联弹簧组和张力传感器；串联弹簧组通过多段线逼近的方式模拟船舶缆绳的非线性弹性曲线；张力传感器用于测量船舶缆绳的张力；螺丝杆张紧器用于精确调整缆绳预张力；该装置可以实现系泊船舶物理模型试验中缆绳弹性的模拟，同时能够测量缆绳张力和施加预张力。然而该种船舶系泊缆绳的模型试验装置无法在较大范围内精细的调节绳长，并且其通过张紧器对缆绳进行固定，紧固效果较差，对于试验结果会产生一定的影响，使试验结果误差较大。