[发明专利]内孤立波作用下海洋浮式结构的耦合运动及测力模拟实验系统

摘要

本发明公开一种内孤立波作用下海洋浮式结构的耦合运动及测力模拟实验系统，包括浮式结构模型、运动响应记录单元、锚链单元以及锚链测力单元，可以实时记录内孤立波作用下浮式结构模型的运动响应和锚链受力情况；浮式结构模型包括平台主体、运动测量装置安装部以及配重，各部分之间相互独立，方便安装，增减配重也比较便捷；运动响应记录单元采用微电子陀螺仪和微电子加速度计结合，具有测量精度高、体积小，成本低等优势，不仅能够准确的测得浮式结构的运动响应，还可以通过对平台所受加速度分析获得其所受合力；另外，通过光纤布拉格光栅进行锚链测力，不仅得到锚链受力的分布特征，还能够通过光纤布拉格光栅应力应变的不同了解锚链的弯曲情况，该实验系统的构建及实施对于浮式结构的稳定性研究具有重要意义。

主权项

1.内孤立波作用下海洋浮式结构的耦合运动及测力模拟实验系统，其特征在于，包括实验槽(9)、浮式结构模型(1)、运动响应记录单元(2)、锚链单元(3)以及锚链测力单元(4)，所述运动响应记录单元(2)设置在浮式结构模型(1)的重心处，浮式结构模型(1)与锚链单元(3)相连以实现对其固定，锚链测力单元(4)与锚链模型(3)相连；所述浮式结构模型(1)从上至下依次包括平台主体模块(11)、运动响应记录单元安装模块(12)和配重模块(13)，平台主体模块(11)、运动响应记录单元安装模块(12)和配重模块(13)之间通过螺纹密封连接；所述运动响应记录单元(2)包括微处理器以及与微处理器相连的微电子陀螺仪、微电子加速仪、无线传输模块和电源模块，微电子陀螺仪用以采集体坐标系下浮式结构模型的横摇、纵摇和艏摇信息，所述微电子加速仪用以采集体坐标系下浮式结构模型的横荡、纵荡和垂荡及其三向受力信息，所述体坐标系的原点位于浮式结构模型的重心位置，沿内孤立波的传播方向为Xt轴，铅垂方向竖直向上为Zt轴，Yt轴根据右手定则确定，微电子陀螺仪和微电子加速仪将采集的信息传输至微处理器进行预处理，获得浮式结构模型的运动姿态数据，然后经无线传输模块上传至上位机进行数据记录及处理分析，并获得运动响应结果；所述锚链单元(3)包括锚链模型(32)以及重力坠物(31)，所述锚链模型(32)用以模拟实际锚链受力，所述重力坠物(31)采用铅块，以模拟锚链的锚固连接；所述锚链测力单元(4)包括光纤布拉格光栅连接线(41)和光纤光栅解调器(42)，所述光纤布拉格光栅连接线(41)的一端与锚链模型(32)相连，另一端与光纤光栅解调器(42)相连，以通过光纤光栅解调器测量锚链模型中传播的波长变化。