[发明专利]一种工程结构碰冰横向冰载荷加载装置及方法

说明书

本发明属于模型试验技术领域，具体涉及一种工程结构碰冰横向冰载荷加载装置及方法。本发明通过冰槽、升降系统、模型动力系统的布置能较好的模拟结构物碰冰时的实际状况，当冰槽处于平放状态时一层一层的注水制冰，可避免冰层中出现气孔；考虑到结构物与冰碰撞的真实状况，冰槽两端都需开口，则使得模型以一定速度撞向冰面时，另一端冰面无任何约束；通过平板车为试验模型提供不同的速度，平板车上设有用于固定模型的可调节的夹具，可提供不同尺度的模型试验，本发明可较好的模拟结构物与冰真实的碰撞情况，结构简单，节约成本，方便使用。

技术领域

本发明属于模型试验技术领域，具体涉及一种工程结构碰冰横向冰载荷加载装置及方法。

背景技术

在维度较高的海域，冬季海上的浮冰在风浪流的作用下，会碰撞大型海洋工程结构物，如海上平台、极地船舶等，冰块与大型结构物的碰撞会对这些结构物造成不可逆的损害，导致安全性降低。工程结构破冰方面的研究还处在起步阶段，大多研究基于数值模拟，对于模型试验的研究较少。因此，对工程结构碰冰的试验研究十分必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工程结构碰冰横向冰载荷加载装置及方法。

一种工程结构碰冰横向冰载荷加载装置，包括底板、冰槽、模型动力系统；所述冰槽为上下两端面无盖的槽体结构；所述模型动力系统包括轨道、平板车和夹具；所述冰槽与轨道安装在底板上；所述平板车安装在轨道上，由电机驱动；所述夹具安装在平板车上；所述冰槽与底板之间通过液压杆、升降杆连接，用于升降冰槽，并切换冰槽处于平放或直立的状态；所述冰槽处于平放状态时，用所述冰槽端盖封住冰槽的下端开口，从冰槽上端开口内分层注水，一层一层制冰，此方式制冰可避免一次性注水制冰时会产生气泡的现象。

进一步地，所述的平板车包括上层板、下层板，上层板与下层板之间通过液压升降装置连接，可使上层板处于不同的高度以及使上层板与下层板之间产生不同的角度。

进一步地，所述上层板上布置有两块密集开孔板；所述夹具由两块夹具短板组成，在夹具短板上开设有多个安装孔，密集开孔板与夹具短板上的安装孔配合，使夹具短板可固定在密集开孔板的不同位置，进而使夹具可夹持不同尺度的试验模型；所述夹具短板与密集开孔板之间布置有加强筋，用于提升夹具的刚度。

进一步地，所述冰槽为长方形箱体，在长方形箱体中间按一定尺寸开一个上下贯穿的开口，箱体的四个长边设计为圆柱形，圆柱半径尺寸与支座半径尺寸相同；所述冰槽内有刻度线，用于根据试验的不同要求，制作不同厚度的冰层；所述冰槽端盖与冰槽开口尺寸适配，用于在冰槽蓄水制冰时封闭冰槽，冰槽端盖与内侧铺有与冰槽开口大小相同的橡胶块用于密封开口。

一种工程结构碰冰横向冰载荷加载方法，包括以下步骤：

步骤1：布置工程结构碰冰横向冰载荷加载装置，在底板上需加以重物压载，以增强整个试验装置的稳定性；

步骤2：通过液压杆与升降杆时冰槽处于平放状态时，用冰槽端盖封住冰槽的下端开口，从冰槽上端开口内分层注水，一层一层制冰；

步骤3：结束制冰后通过液压杆与升降杆将冰槽切换至直立状态，并拆卸冰槽端盖，使冰槽内两端冰面无任何约束；

步骤4：将试验模型安装在夹具上，通过电机驱动平板车进而带动试验模型撞击冰槽中的冰层。

本发明的有益效果在于：

本发明通过冰槽、升降系统、模型动力系统的布置能较好的模拟结构物碰冰时的实际状况，当冰槽处于平放状态时一层一层的注水制冰，可避免冰层中出现气孔；考虑到结构物与冰碰撞的真实状况，冰槽两端都需开口，则使得模型以一定速度撞向冰面时，另一端冰面无任何约束；通过平板车为试验模型提供不同的速度，平板车上设有用于固定模型的可调节的夹具，可提供不同尺度的模型试验，本发明可较好的模拟结构物与冰真实的碰撞情况，结构简单，节约成本，方便使用。

附图说明