[实用新型]一种自升式海洋平台桩腿弦杆多因素波流载荷系数并行测试实验系统

说明书

本实用新型公开一种自升式海洋平台桩腿弦杆多因素波流载荷系数并行测试实验系统，包括：工装平台，包括用于支撑桩腿弦杆和采集装置的工装架，置于波流水槽之上；用于连接金属支撑板和六维力传感器的上金属连接盘、用于连接六维力传感器和桩腿弦杆的下金属连接盘；用于固定桩腿弦杆、六维力传感器和金属连接盘的金属支撑板；实验平台，包括波流水槽、造波机、水泵、桩腿弦杆，造波机设置在水槽一侧制造不同波高、周期的规则波以模拟海浪；水泵设置在水槽下方，通过控制水泵造出量程内任意大小流速的海流；桩腿弦杆底部设置在水槽中，顶部通过工装平台固定在水槽上；监测平台，包括用于采集和处理波浪信号的波高测试仪、用于采集和处理流速数据信号的流速仪、用于采集波流力的六维力传感器、用于采集和处理应力应变信号的应力应变传感器；控制平台，包括用于控制造波机电机输出功率和水泵电机输出功率的控制单元和用于对来自于所述监测平台的信号进行实时采集、处理分析和显示的数据采集及处理单元。

技术领域

本实用新型涉及海洋环境载荷测试技术，尤其是一种自升式海洋平台桩腿弦杆多因素波流载荷系数并行测试实验系统。

背景技术

自升式海洋平台往往处于复杂多变的海洋环境，受到海风、海流、海浪、海冰等恶劣环境的作用。其中，海流和海浪环境载荷（以下简称波流载荷）直接作用于平台的桩腿上，这对平台的稳定性以及疲劳寿命将会产生不利的影响。此外，波流载荷往往是海洋平台的实际控制载荷，明确波流载荷的变化规律在海洋平台在设计阶段使用阶段的强度、稳定性分析阶段都具有十分重要的作用。

海洋平台桩腿长期插入海中，海洋环境对桩腿表面会产生不同程度的腐蚀以及海洋生物附着物（贝壳、海螺等）也会大量的附着在桩腿弦杆的表面，这将大大的提高了弦杆表面的粗糙度。以往的桩腿波流载荷实验往往忽略这一影响。除此之外，往往还忽略了桩腿弦杆的齿条、缩尺比、入水深度等因素的影响。忽略的这些因素都会对波流环境载荷的大小产生不同程度的影响。对于测试系统，以往的实验往往是通过测力杆上的应变片的变化得出波流载荷的大小，而粘贴在测力杆表面的应变片在波流的反复作用下，往往容易损坏，做完一组实验后必须更换，这往往对实验的效率和精度产生了很大的影响。因此，设计一套更为精确且考虑多因素的波流载荷系数（C_D、C_M）测试装置很有价值。

实用新型内容

本实用新型提供一种自升式海洋平台桩腿弦杆多因素波流载荷系数并行测试实验系统 ，考虑以往实验所忽略的因素，采用并行测试系统，提高了实验的测量精度，为得到多参数作用下波流载荷的变化规律提供理论和数据支持。

本实用新型提供一种自升式海洋平台桩腿弦杆多因素波流载荷系数并行测试实验系统，包括：

工装平台，包括用于支撑桩腿弦杆和采集装置的工装架，置于波流水槽之上；用于连接金属支撑板和六维力传感器的上金属连接盘、用于连接六维力传感器和桩腿弦杆的下金属连接盘；用于固定桩腿弦杆、六维力传感器和金属连接盘的金属支撑板。

实验平台，包括波流水槽、造波机、水泵、桩腿弦杆，所述造波机设置在水槽一侧制造不同波高、周期的规则波以模拟海浪；所述水泵设置在水槽下方，通过控制水泵造出量程内任意大小流速的海流；所述桩腿弦杆底部设置在水槽中，顶部通过工装平台固定在水槽上。

监测平台，包括用于采集和处理波浪信号的波高测试仪、用于采集和处理流速数据信号的流速仪、用于采集波流力的六维力传感器、用于采集和处理应力应变信号的应力应变传感器。

控制平台，包括用于控制造波机输出功率和水泵输出功率的控制单元和用于对来自于所述监测平台的信号进行实时采集、处理分析和显示的数据采集及处理单元。

其中，所述金属连接盘和六维力传感器通过控制连接的固定螺栓相对位置的角度，可以实现对桩腿弦杆的0°、45°、90°换向。