一种微小漂浮物风载荷测量方法技术

本发明专利技术是水运工程领域中一种微小漂浮物风载荷测量方法，包括由漂浮物、杆和弹簧秤组成的测量系统。海洋中定位装置受到的风载荷无法直接测量，需转变为室内测量，发现变化规律并应用于实际条件中。在室内条件下，研究对象受力面积有限，受到风载荷很小。本发明专利技术基于杠杆放大原理，组合放大风载荷的实验装置，将微小漂浮物风载荷放大，通过测量放大后的力，间接求取风载荷。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于一种水运工程领域微小漂浮物风载荷的测量方法，主要包括由漂浮物、杆和弹簧秤组成的测量系统，以保证可以将微小受力放大到可以利用弹簧秤测量的程度，同时该专利技术也适用于其他形状的漂浮物。
技术介绍
海洋石油中，使用定位器定位漏油区域，定位器由漂浮材料与信号发射源组成，要求漂浮材料与漏油之间的粘附力能抵抗海洋风对定位器的作用力。在海面漏油区域测量漂浮材料受到的粘附力有困难，需要转变为室内测量，必然会缩小所用漂浮材料尺寸，同时对漂浮材料承受风载荷的测量也转为室内测量；由于室内风速限制以及材料承受载荷面积很小，使用灵敏弹簧秤无法直接进行测量。由于风的作用使得漏油发生流动，漂浮材料与漏油之间存有作用力，故风载荷不能利用理论计算公式得到，必须实际测量。工程应用中，研究高层建筑所受风载较多，其研究方向多为不同高度风速的变化模型和风载荷理论计算模型；对于水面漂浮物承受风载的研究相对较少，风载荷测量方法也少见。本专利技术基于杠杆放大原理，通过细长杆放大漂浮物受到风载荷，基于漂浮物受力平衡的物理原理，计算其所受风载荷。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种微小漂浮物风载荷测量方法。该方法利用杠杆原理和力矩平衡关系放大微小漂浮物风载荷，利用测力工具直接测量放大后的风载荷，进而通过系统受理平衡计算漂浮物风载荷。本专利技术目的是这样实现的，准备一个实验水池、一根刻有尺度的轻质漂浮细长杆和一根固定用普通长杆、两个较小量程弹簧秤、微小漂浮物、细线以及风箱；按照图中样式对长杆、弹簧秤和漂浮物进行组合。刻尺杆长L，其左端为0点，右端为L点；在其左端系有细线，细线另一端为微小漂浮物；在刻尺杆L1处系有细线，2号弹簧秤钩在此处细线上；在刻尺杆右端处系有细线，1号弹簧秤钩在此处细线上，1号弹簧秤另一端固定在固定杆上；固定杆的另一端固定在水池的边缘，与水池保持垂直状态。整个实验系统置于有0.5m深水的水池中，水池表面为一层油。风箱置于图中下方，图中所标漂浮物受力方向为风向，风向与固定杆方向垂直。漂浮物受风作用力为F，在力F下沿着风向方向移动，并带动刻尺杆偏移；为保证刻尺杆与风向垂直(与力F垂直)，拉动2号弹簧秤使得刻尺杆恢复与固定杆平行状态；刻尺杆与固定杆平行的原理在于漂浮物所受风载荷F产生的力矩与1号弹簧秤受力F1产生的力矩平衡，即F×L1＝F1×(L-L1)，由于L远大于L-L1，故F1远大于F，如此可以将微小量F扩大为F1进行测量。将刻尺杆拉到与固定杆平行后，记录此时2号弹簧秤示数F2和1号弹簧秤示数F1，漂浮物受到风载荷即为F＝F2-F1。附图说明附图作为微小漂浮物风载荷测量系统的示意图，并不限定本专利技术的范围。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现举例说明本专利技术的具体实施方式。1、漂浮刻尺杆为不吸水材料制成，内部中空，不限定其截面形状，此处采用圆柱形杆，其长度为50cm，直径为4mm。2、固定长杆与漂浮刻尺杆相同，但只是固定作用，不参与计算过程。3、漂浮物原材料为羽毛，不限形状，此处采用圆盘形，直径为28cm，厚度为1.5cm。4、两个弹簧秤的量程均为2N，刻尺杆与固定杆平行时，1号弹簧示数为1.745N，2号弹簧示数为1.665N，此时的风箱产生风速为4.58m/s。5、确定圆盘形漂浮物风载荷为F＝F2-F1＝1.745-1.665＝0.08N。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微小漂浮物风载荷测量方法，其特征在于：测量系统由微小漂浮物、杠杆和弹簧秤组成，其中杠杆为漂浮杆且刻有尺度，长50cm，直径为4mm，弹簧秤量程为2N；在刻尺杆左端系有微小漂浮物，在刻尺杆L1处钩有2号弹簧秤，在刻尺杆右端钩有1号弹簧秤；拉动2号弹簧秤，当刻尺杆与固定杆平行后，此时2号弹簧秤示数F2与1号弹簧秤示数F1的差值即为微小漂浮物所受风载F＝F2‑F1。

【技术特征摘要】
1.一种微小漂浮物风载荷测量方法，其特征在于：测量系统由微小漂浮物、杠杆和弹簧秤组成，其中杠杆为漂浮杆且刻有尺度，长50cm，直径为4mm，弹簧秤量程为2N；在刻尺杆左端系有微小漂浮物...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵海峰，石俊，任鹏，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11