[发明专利]一种深海多柱式系泊浮式平台涡激运动水池试验装置

说明书

本发明涉及一种深海多柱式系泊浮式平台涡激运动水池试验装置，包括拖车、纵向运动导轨机构、横向运动导轨机构、艏摇转动机构、光学测量机构，以及用于安装浮式平台模型的顶板，所述拖车与横向运动导轨机构之间还设有确定纵向刚度的纵向弹性件，所述横向运动导轨机构与艏摇转动机构之间还设有确定横向刚度的横向弹性件，所述艏摇转动支架与连接主轴之间还设有确定转动刚度的弹性约束件。与现有技术相比，本发明的试验装置不但能够准确等效模拟实际海况下系泊系统在水平面内的三自由度刚度，同时还能模拟深海平台在非线性刚度等效约束下的涡激运动响应特性。

技术领域

本发明属于海洋平台涡激运动水池试验技术领域，涉及一种深海多柱式系泊浮式平台涡激运动水池试验装置。

背景技术

近年来，随着海洋油气资源的开发从浅海转向深海，多柱式系泊浮式平台得到了快速发展，已成为当今海洋工程高新技术装备之一，其主要包括半潜式平台和张力腿平台。这类平台不仅造价经济、安装简单，而且具有有效载荷大、后期扩展性能强等诸多优点，目前世界上约有70％的深海油气开发都使用多立柱浮式平台。随着我国在南海油气资源开发领域的进一步发展，对深海系泊多柱式平台的需求日益迫切。

由于多柱式系泊浮式平台主体结构通常由多个立柱和浮箱结构组成，在一定海流作用下，立柱尾部会发生周期的漩涡脱落，从而产生沿流向的阻力和垂直于流向的升力，致使平台发生大幅度的涡激运动。大幅度的涡激运动影响到平台锚链和立管系统的疲劳寿命，严重时甚至会造成平台结构的破坏。多柱式系泊浮式平台的涡激运动响应已成为平台设计中必需考虑的关键因素。

模型水池试验是研究多柱式系泊浮式平台涡激运动的一种简单、可靠的方法，所得试验数据能直观的反映多柱式系泊浮式平台涡激运动响应幅值特性，作为判断平台运动性能是否满足总体设计指标的依据，并根据试验结果对平台锚链及立管系统的设计提供参考。

深海多柱式系泊浮式平台需要有系泊系统来定位，在水池试验中系泊系统的模拟要求较大的水深，同时平台涡激运动实现需要一定的来流速度，因此传统深海平台涡激运动的水池试验通常在拖曳水池中进行，并将平台系泊系统直接简化为水平面内的四根线性弹簧。然而传统的试验方法并不能保证流向、横向以及艏摇三自由度的等效刚度与实际情况一致，同时当系泊系统对平台的回复刚度不再为线性关系时，其无法测量得到深海平台在非线性刚度等效约束下的涡激运动响应特性。

本发明正是基于上述背景而提出的。

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深海多柱式系泊浮式平台涡激运动水池试验装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种深海多柱式系泊浮式平台涡激运动水池试验装置，包括：

拖车；

纵向运动导轨机构：包括固定在拖车下方的纵向导轨架、布置在纵向导轨架两侧的纵向滑道，以及设置在纵向滑道上并沿其移动的纵向滑块；

横向运动导轨机构：包括与纵向滑块固定连接的横向导轨架、布置在横向导轨架两侧的横向滑道，以及设于横向滑道上并沿其移动的横向滑块；

艏摇转动机构：包括与横向滑块固定连接的艏摇转动支架，以及竖直转动设置在艏摇转动支架上的连接主轴；

光学测量机构：包括位于纵向运动导轨机构上方并与连接主轴顶部固定连接的测试平台、安装在测试平台上的发光件，以及与拖车固定连接并用于观测发光件运动轨迹的跟踪镜头；

用于安装浮式平台模型的顶板：其位于艏摇转动支架下方并与连接主轴底端固定连接；

所述拖车与横向运动导轨机构之间还设有确定纵向刚度的纵向弹性件，所述横向运动导轨机构与艏摇转动机构之间还设有确定横向刚度的横向弹性件，所述艏摇转动支架与连接主轴之间还设有确定转动刚度的弹性约束件。