[发明专利]一种异重流作用下吊装系泊海洋结构物运动响应试验装置

说明书

本发明公开了一种异重流作用下吊装系泊海洋结构物运动响应试验装置，涉及海洋工程试验领域，包括开闸式异重流水槽、闸板装置、吊装系泊模拟装置和海洋结构物模型，其中，所述闸板装置将所述开闸式异重流水槽分为左右两部分，所述吊装系泊模拟装置固定连接在所述开闸式异重流水槽上，所述海洋结构物模型与所述吊装系泊模拟装置相连，所述吊装系泊模拟装置可以调节所述海洋结构物模型的水平位置、横向位置、高度和角度。本发明提供了一种基于开闸式异重流水槽试验模拟吊装或系泊海洋结构物在异重流作用下运动的试验装置，以支持对海洋结构物安装或海底施工中遭遇异重流时所受环境载荷的试验研究。

技术领域

本发明涉及海洋工程试验领域，尤其涉及一种异重流作用下吊装系泊海洋结构物运动响应试验装置。

背景技术

中国是海洋大国，拥有广袤的海洋国土，蕴藏着丰富资源，海洋开发已成为中国可持续发展的必经之路，海洋工程建设是海洋强国建设的重要保障。复杂的海洋环境是海洋工程建设中面临的巨大挑战，在海洋中尤其是江河入口等位置，由于海水与河水密度差异，常会形成速度高能量高的异重流。异重流是多种流体在互相接触流动时，因为各种流体之间密度的不同形成的相对运动。流体的密度差异有许多种类，气流或水流的温度不同，气流中裹挟尘埃、雪花，水流中携带细粒泥沙或含有盐分等，都可造成流体密度差别而形成异重流运动。

异重流的存在可能会诱发灾害与工程事故。2014年港珠澳大桥工程的隧道建设施工中，在隧道沉管安装环节，沉管结构物的一端出现超出预计的大位移，其原因是异重流的存在，当时的海流观测结果表明，施工地点海域在涨潮时，海水流向淡水，并在重力作用下，向下流入淡水下层，使得沉管安装的基槽内的下层流体产生较大的流速，因此对其中的沉管产生极大作用力。假如忽视海底地貌和海水密度差异的因素，在海况计算预报中，流体作用在结构物的上的力会被错误计算，这说明异重流会造成海上施工作业的重大安全隐患。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种在液体密度差异导致的异重流作用下对结构物的动态响应及受力开展试验研究的模型，对海洋结构物开发及海上施工等工程领域，有重要的参考价值。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于开闸式异重流水槽试验模拟吊装或系泊海洋结构物在异重流作用下运动的试验装置，以支持对海洋结构物安装或海底施工中遭遇异重流时所受环境载荷的试验研究。

为实现上述目的，本发明提供了一种异重流作用下吊装系泊海洋结构物运动响应试验装置，其特征在于，包括开闸式异重流水槽、闸板装置、吊装系泊模拟装置和海洋结构物模型，其中，所述闸板装置将所述开闸式异重流水槽分为左右两部分，所述闸板装置包括闸板和闸板垂向滑槽，所述闸板垂向滑槽固定连接在所述开闸式异重流水槽的侧壁上，所述闸板可以沿所述闸板垂向滑槽在垂直方向上运动，所述吊装系泊模拟装置固定连接在所述开闸式异重流水槽上，所述海洋结构物模型与所述吊装系泊模拟装置相连，所述吊装系泊模拟装置可以调节所述海洋结构物模型的水平位置、横向位置、高度和角度。

进一步地，所述开闸式异重流水槽包括盐水入水口、淡水入水口和排水口，所述盐水入水口和所述淡水入水口分别位于所述开闸式异重流水槽的左右两部分。

进一步地，所述开闸式异重流水槽的底部可以放置不同形状的底板，模拟海底地形。

进一步地，所述吊装系泊模拟装置包括水平导轨、水平滑块、横向导轨和横向滑块，所述水平导轨固定在所述开闸式异重流水槽的上部，所述水平滑块可以沿所述水平导轨自由滑动，所述横向导轨安置在所述水平滑块上，所述横向滑块可以沿所述横向导轨自由滑动。

进一步地，所述横向导轨上设有横向导轨滑槽，所述水平滑块的上部为圆柱形，所述横向导轨通过所述横向导轨滑槽与所述水平滑块的上部圆柱契合，所述横向导轨可以沿所述水平滑块滑动或旋转。

进一步地，所述水平滑块与所述水平导轨之间设有锁紧装置，所述横向导轨与所述水平滑块之间设有锁紧装置，所述横向滑块与所述横向导轨之间设有锁紧装置。