[发明专利]一种海上波浪砰击载荷实测装置及方法

说明书

本发明涉及一种海上波浪砰击载荷实测装置，包括主体板及阵列分布在其上的单元测力模块；主体板起到搭载单元测力模块的作用；单元测力模块包括：固定在主体板的外端面上并与控制中心信号连通的红外测距传感器；内端固定在主体板上并与红外测距传感器位置对应的弹簧；与弹簧外端固定连接的单元测力面板。本发明可方便地安装在海洋平台的待测区域，在实际海上砰击载荷的作用下，实测装置会采集到弹簧的形变信号，再通过数据处理系统将测得的形变信号转换为砰击载荷力信号，最终由连接的电脑终端可视化显示出测量区域发生砰击情况，实现海上波浪砰击的实测。

技术领域

本发明涉及一种海上波浪砰击载荷实测装置及方法，属于海上波浪砰击载荷测量装置技术领域。

背景技术

近些年来，人类探索海洋、开发海洋资源的欲望愈发强烈，对海洋工程装备的要求也越来越高，各种新型浮式海洋平台应运而生。

海洋平台为在海上进行钻井、采油、集运、观测、导航、施工等活动提供生产和生活设施的构筑物。由于固定式平台本身的自重和建造费用随着水深的增加而急剧增长，各类浮式平台成为海上作业装备的主力军，并被广泛用于海上油气开采，特别是深水海域的油气开采。浮式海洋平台的特点是平台重量主要由水的浮力支承，可以多次移位、重复使用。目前，世界上常见的浮式海洋平台主要包括半潜式平台、张力腿平台、单柱式平台及浮式生产储卸油装置。半潜式平台主要由上部结构、浮箱、立柱及横撑组成，因其具备较大范围的作业水深，又能较好地适应恶劣海况，因此成为深海作业的主要装备而被广泛应用。不同类型的半潜式平台对性能的要求各不相同，比如半潜式钻井平台为了缩短工期、提高工作效率，需能够在海上快速移动到指定作业海域，同时要保证风浪中平台的可靠性及平台上工作人员安全、高效地工作，因此其在进行定点作业时对稳定性及动力定位的要求又较高；而半潜式生产平台对作业时的动力定位要求就不像钻井平台那么严格，也不需要频繁更换作业海域，但其对平台稳定性的要求一样很高。

世界首座深远海全天候驻留浮式研究设施的建设，对于海洋高端装备特别是重大海洋科技基础设施的升级引领，带动海洋领域科研水平的突破提升，加快推动认识海洋、开发海洋、保护海洋能力建设，加快推进从近浅海到深远海的广度和深度上的根本性转变，早日实现海洋强国战略，具有重大意义。

砰击是波浪与结构物相互作用而产生的一种瞬时的强非线性的动态现象，发生瞬时结构物将受到很高幅值的动态荷载。波浪砰击作用原理十分复杂，目前对其研究不太成熟，尤其是大型海洋结构物的波浪砰击问题。当波浪砰击载荷过大时，可能会发生较大的安全隐患。因此设计一种能够测量海洋平台关键结构区域所受砰击载荷的新型测量装置，对于海洋平台砰击载荷的准确预报以及进一步研究十分重要。

目前还不存在任何可靠的数值预报算法来测定海洋平台上的波浪砰击载荷。模型实验仍是用来确定波浪砰击载荷常用的方法。但是在传统的实验方法中，对砰击载荷的监测往往是对海洋平台结构钻孔安装压力传感器。然而这种方法会对结构造成不可逆的伤害，结构的强度会因此下降，结构的水密性也无法得到保证。而且，目前现有技术均采用探头式压力传感器，只能测结构单个点的压力，对于某个区域的压力分布的监测则需要布置多个，每个压力传感器布置起来也困难、不方便。此外，压力传感器较为精密，价格也高，一旦损坏，损失也很大。

对比专利文件列表：

1、一种波浪砰击载荷测量装置及方法201510884255.3；

该装置包括固定壳体，以及分别设于固定壳体内的测力板和单分力传感器，所述单分力传感器为多个，多个单分力传感器沿轴向在固定壳体内均布设置，所述测力板抵着多个单分力传感器的触头，所述固定壳体上设有安置测力板的中空区域。该装置通过单分力传感器检测测力板的受力情况来测定某一区域波浪、水柱作用于海洋结构物、试验模型表面的砰击载荷。

2、波浪载荷船模试验砰击上浪载荷新型测量装置，202010469497.7；