[发明专利]一种主动式液舱晃荡模拟试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种模拟舱内液体晃荡的试验装置，尤其是涉及一种主动式液舱晃荡模拟试验装置。

背景技术

由于石油资源的短缺以及对能源需求的不断增长，海洋边际气田的开发得到了大力的发展。为了经济有效地开发海洋边际气田，国际上提出了FLNG(浮式液化天然气船)的概念。由于FLNG的作业海域环境复杂多变，其引起的船体剧烈运动会引发舱内液体的剧烈晃荡，舱内液体的晃荡也将反过来加剧船体的运动以及可能导致液舱内壁的破坏。在天然气的开采过程中，FLNG将经历不同的装载工况与复杂的海洋环境条件。因此，研究舱内液体在给定激励下的晃荡是十分必要的，而模型试验是研究此问题比较可靠的手段。通过模型试验，可以较为全面地观测到舱内液体的晃荡现象并获得实时数据，取得的试验结果可用来校验理论和数值模型的计算精度。但是，目前的模型试验设备并不能提供一种主动式液舱晃荡模拟试验装置，这给模拟试验在一定范围内任意频率和幅值下准确测量舱内液体的晃荡影响带来了困难。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种主动式液舱晃荡模拟试验装置，能够使液舱在给定的激励下进行运动，并对舱内液体的晃荡情况进行实时监测，从而了解船体运动对液舱晃荡的影响，另外还可以实现无级变速，提高试验的精度。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种主动式液舱晃荡模拟试验装置，其特征在于，包括计算机、液舱晃荡组件、电阻式浪高仪及信号采集处理器，所述的计算机与液舱晃荡组件连接，所述的液舱晃荡组件与液舱固定连接，所述电阻式浪高仪设在液舱内，并通过信号采集处理器与计算机连接。

所述液舱晃荡组件包括控制箱、基座、电机、转动轴、滑块和导轨，所述计算机通过控制箱与电机连接，所述电机安装于基座一端，所述转动轴安装于基座内并与电机连接，所述导轨安装于基座上，所述液舱位于导轨上，所述滑块套接在转动轴上并嵌入导轨内，所述滑块顶部与液舱底部固定连接。

液舱内部的电阻式浪高仪可将舱内液体自由表面的浪高信息通过信号采集处理器传输至计算机，实现对舱内液体晃荡情况的实时临测。

所述基座上设有用于安装转动轴的凹槽。

所述转动轴为螺纹状刚性转动轴，该转动轴通过螺纹与滑块啮合连接，转动轴转动时带动滑块及其上的液舱一起运行，使得液舱的水平往复运动幅值和频率可在一定范围内任意设定。

所述导轨为水平导轨。

所述计算机按照试验者输入的液舱晃荡幅值和频率对转动轴的转动角速度和反向转动的时间间隔进行计算，并通过控制箱控制电机，使得基座上的转动轴实现这一周期性的往复转动。此时，啮合于其上的滑块及固定于其上的液舱在导轨的导引下做相对于转动轴轴线的往复直线运动，液舱内的液体因液舱的周期性强制运动开始晃荡，设于其内部的电阻式浪高仪记录晃荡液体的浪高信息，并将其传输至计算机，计算机显示出液舱液体晃荡的自由表面实时数据。

与现有技术相比，本发明可以在一定幅值及一定频率范围内任意设定液舱往复运动的周期及幅值，并在该运动激励下测得舱内液体晃荡的自由表面实时数据，从而了解船体运动对液舱晃荡的影响，另外还可以实现无级变速，提高试验的精度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

如图1所示，一种主动式液舱晃荡模拟试验装置，包括计算机1、控制箱2、基座3、电机4、转动轴5、滑块6、导轨7、液舱8、电阻式浪高仪9及信号采集处理器10，所述计算机1、控制箱2与电机4依次连接，所述电机4安装于基座3一端，所述基座3上设有一凹槽，所述转动轴5安装于凹槽内并与电机4连接，所述导轨7安装于基座3上，所述液舱8位于导轨7上，所述滑块6套接在转动轴5上并嵌入导轨7内，所述滑块6顶部与液舱8底部固定连接，所述电阻式浪高仪9设在液舱8内，并通过信号采集处理器10与计算机1连接。所述转动轴5为螺纹状刚性转动轴。所述滑块6与转动轴5之间通过螺纹相互啮合。所述导轨7为水平导轨。

首先按照试验要求对液舱8加载液体，设置并调整好各个电阻式浪高仪9，将液舱8封闭；然后按照试验要求在计算机1的控制软件中输入液舱8水平往复运动的幅值以及周期(或频率)，控制软件根据输入的数据自动计算出转动轴5的转动角速度以及反向转动的时间间隔，命令控制软件开始试验；计算机1发出的指令通过控制箱2输出至电机4，使得转动轴5按照计算出的角速度和反向时间间隔进行交替旋转；在转动轴5的驱动下，啮合于其上的滑块6以及固定于滑块6上的液舱8在导轨7的导引下开始进行水平往复直线运动；同时，液舱内部的电阻式浪高仪9将液舱8内液体晃荡的自由表面实时数据记录并反馈至信号采集处理器10；最后，信号采集处理器10将结果传输至计算机1，计算机1显示出液舱液体晃荡的自由表面实时数据，从而使试验者了解船体运动对液舱晃荡的影响。