[发明专利]浮筒模型首摇惯量校核装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种浮筒模型首摇惯量校核装置，特别是涉及一种在海洋工程模型试验水池中对浮筒模型首摇惯量校核装置。

背景技术

随着世界能源消耗的不断增长，以及陆上石油天然气开发的逐渐饱和，人们将油气开发的领域拓展到海洋。虽然科技的发展和海洋工程的进步使得人类在深海海洋工程的开发中不断取得进步，但如何将各种各样的浮式结构物，如大型油轮、浮式生产储油卸载系统（FPSO,Floating Production Storage and Offloading）等海洋油气生产装备安全系泊在生产油田位置，是解决生产和保障安全的重要问题。目前采用浮筒式系泊是一种在海洋油田上系泊船舶和平台的有效方式，得到了广泛利用。而海洋油气生产中的浮筒与常规的系泊水鼓不同，其体积较大，质量和浮力均较大，大型的浮筒质量已达到数百吨，体积达到数十米的尺度，在所受的外载荷的作用下所产生的运动和导致的载荷均较为复杂。由于油轮等船舶和海洋工程结构物通过系缆和锚链等方式系泊在浮筒的系缆点上，同时系缆点并不位于浮筒的中心，而是位于可以绕浮筒垂直轴一定范围内旋转的系泊盘上，因此浮筒的六自由度运动均会对系缆点的位置和系缆力产生较大的影响。因而这类的浮筒在模型试验中已不能作为一个简单的质点和浮力作用点来处理。浮筒受到系泊力和本身所受的风、浪、流等外载荷的影响，会在一定的角度范围内产生旋转运动，其首摇的运动作为控制系缆点位置的重要运动之一，受到模型首摇惯量的直接影响，因此需要对其垂直轴上的首摇惯量进行模拟和校核。

在浮筒模型的模拟中，其模型的总重一般在1～5千克以内，而常规的船模惯量调节架适用于重约数百千克的船舶和海洋平台模型，只能调整纵摇和横摇，难以调整模型的首摇惯量。如上海交通大学海洋工程国家重点实验室目前所拥有的惯量调节架（其发明专利号为：02137056.7）而言，该调节架是实验室自行研制的船舶和海洋平台的模型惯量调节系统，其对于大型平台和船舶可以达到非常准确的结果，并已在大批海洋工程模型试验中得到成功的应用。但用来调整数公斤的浮筒的首摇惯量，首先其不具备调整和校核浮体的首摇惯量的能力，其次即使采用变通的方法来调整，其功能定位与数千克的浮筒之间巨大的差异会导致误差达到无法接受的程度。

发明内容

本发明的目的是提供一种浮筒模型首摇惯量校核装置，其结构简单，能解决小型海洋系泊浮筒的惯量调节难题。

本发明所提供的一种浮筒模型首摇惯量校核装置，包括一支撑架和一旋转摇摆框架；所述旋转摇摆框架的两侧分别设有一钢制摇摆刀口，所述旋转摇摆框架通过该两钢制摇摆刀口与所述支撑架活动链接；

所述旋转摇摆框架包括模型摇摆平台和模型旋转安装平台，所述模型摇摆平台为中空环形结构，所述模型旋转安装平台设置在所述模型摇摆平台的环腔内；所述模型摇摆平台与所述模型旋转安装平台之间设有90度旋转机构；

所述模型旋转安装平台由圆环体和支撑平台组成；所述圆环体与所述支撑平台相连接且设有间距，所述圆环体设于所述支撑平台的上部；所述圆环体与所述支撑平台的连接件上设有抓紧装置。

上述的浮筒模型首摇惯量校核装置中设置了90度旋转机构，在测量模型的首摇时可将所述模型旋转安装平台旋转90度，将首摇惯量的旋转方向由水平面内绕垂向轴的旋转转变成为垂直面内的绕水平轴旋转，从而使首摇惯量的回复力由模型旋转安装平台和模型本身的重力提供，从而为首摇惯量的测量提供了一个不受被测物体运动而改变的、大小恒定的外界回复力，避免了其他方式提供的回复力受到模型运动的影响所导致的测量误差或错误。

上述的浮筒模型首摇惯量校核装置，所述圆环体与所述支撑平台通过连接杆相连接。

上述的浮筒模型首摇惯量校核装置，所述连接杆可为4个，该4个连接杆沿所述圆环体的周向均匀布置。

上述的浮筒模型首摇惯量校核装置，所述抓紧装置可为顶紧器；所述圆环体与所述支撑平台的连接件上可设有1个所述顶紧器。

上述的浮筒模型首摇惯量校核装置，所述顶紧器包括螺纹杆体、与该螺纹杆体相配合的顶紧旋钮和设置在该螺纹杆体一端部的顶紧片，该顶紧片的面可为摩擦力较大的防滑材料；所述顶紧旋钮于所述螺纹杆上的位置可进行前后调整，在安装模型时，可以前后调整所述顶紧旋钮以顶紧该模型，防止模型松脱和滑落。

上述的浮筒模型首摇惯量校核装置，所述旋转摇摆平台与所述圆环体相连接。

上述的浮筒模型首摇惯量校核装置，所述支撑平台上设有至少1个灵敏度调节螺母，如2个，通过调节所述灵敏度调节螺母的重量和位置可以改变所述支撑平台的重心位置，从而调整该校核装置的灵敏度。