[发明专利]采矿船船模整体联动水池试验连接装置及试验方法

说明书

本发明涉及一种采矿船船模整体联动水池试验连接装置及试验方法，包括采矿船的船模，船模上安装有月池，在月池外部的船模上固定安装有支撑杆，四根支撑杆分布在月池池壁的外部，四根支撑杆的顶面同时安装有一块平板，平板中部挖有方形孔，平板的上表面分布有十字对称布置四组滑轮，还包括连接盘，连接盘为圆形结构，连接盘的上表面分布有十字对称的吊环，每个吊环通过拉线与其对应的滑轮连接，并在拉线的头部连接托盘，每个托盘上放置砝码；连接盘的下表面中间位置固定有相同的吊环，此吊环处通过短钢丝绳连接弹簧，弹簧的底部通过长钢丝绳安装采矿模拟系统，长钢丝绳上套至有硅胶管。试验方便可靠。

技术领域

本发明涉及船舶水动力学模型试验技术领域，尤其是一种采矿船船模整体联动水池试验连接装置及试验方法。

背景技术

海洋蕴藏着丰富的生物、矿产和动力能源，是巨大的聚宝盆，有着全人类取之不尽用之不竭的巨大财富。海底多金属硫化物中富含铜、锌、铅、金、银等金属元素。

深海采矿船是具有一定动力和矿产资源储存能力，并携带采矿机、集矿机和提升系统(矿物输送系统)及其释放装置的工作母船。考虑深海采矿对水面母船(平台)的稳性的要求，以及深海条件下复杂的海洋风、浪、流等环境载荷，需要分析水面母船在特殊海域海洋环境中的运动响应，以及母船运动特别是水面母船的升沉运动对矿物输送系统中的扬矿管的运动响应及应力的影响。此外，需要对深海采矿系统的升沉运动以及月池、立管、软管等结构的升沉补偿装置的特性进行分析。

在海浪的影响下，采矿船将产生六个自由度的运动：三个转动(纵摇、横摇、艏摇)，三个平动(纵荡、横荡、垂荡)。船体在洋面上不可避免的要产生升沉和纵摇、横摇运动。

当采矿船受海浪的影响而在重力方向上产生显著的升沉运动时，如果扬矿管和采矿船之间是刚性连接，那么采矿船的升沉运动必然会牵引扬矿管随船身一起升沉。随着船体的升沉，扬矿管将会产生巨大的拉伸应力，会造扬矿导管破损；加之船体在波浪中是周期性升沉运动，如果扬矿系统和采矿船刚性连接一起运动，也会加速扬矿系统的疲劳破坏。其次，扬矿管的升沉，易诱发扬矿管的纵向振动。为了保证深海采矿作业的正常进行，有必要采用措施来减小甚至消除扬矿管的运动，尤其是要防止共振的出现。

由于深海采矿系统以及海洋环境载荷的复杂性，在波浪水池中开展深海采矿船整体联动及采矿船运动响应模型试验是验证数值计算方法和评估采矿系统整体稳定性的一种可靠方法。

在连接装置的作用下，采矿模拟系统基本上不受采矿船船模的升沉运动的影响，即在垂向运动方向不受采矿船运动影响，就消除了采矿系统立管纵向振动的主要激励源，从而达到减小甚至消除采矿系统立管的纵向振动、尽可能减小采矿系统立管的轴向应力和轴向变形。

目前，深海采矿船整体联动运动响应船模试验中还未有整体联动试验模拟连接装置，在波浪水池整体联动试验中实现采矿船船模与采矿系统模拟装置的连接，以实现整体联动模拟船模试验。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种采矿船船模整体联动水池试验连接装置及试验方法，从而可实现采矿立管系统垂向运动不受采矿船船模运动影响的连接装置，安装在船模月池位置，保障了采矿模拟系统及采矿船船模的真实整体联动特性，以实现在波浪水池中开展深海采矿船整体联动船模型试验。

本发明所采用的技术方案如下：