海洋核动力平台单点系泊系统试车台及其参数获取方法技术方案

本发明专利技术公开了一种海洋核动力平台单点系泊系统试车台及其参数获取方法，涉及单点系泊系统领域，包括：用于进行数据处理以及指令发送的测控平台；单点系泊系统模型，单点系泊系统模型包括：系泊支架；一对软刚臂系统，软刚臂系统包括系泊腿和铰接于系泊腿的系泊连接臂；系泊塔架；试车台架，试车台架包括：用于在六自由度上进行姿态模拟的平台模拟系统；软刚臂监测系统。本发明专利技术帮助工作人员获知在平台模拟系统向系泊支架在X、Y、Z三轴方向上施力时，系泊腿和系泊连接臂的实际受力情况；获知平台模拟系统的施力情况与实际受力情况的差异，从而模拟系泊系统在受到海洋环境冲击力时，海洋环境施力与系泊系统受力的差异。

Test bench for single point mooring system of marine nuclear power platform and its parameters acquisition method

The invention discloses a marine nuclear powered platform mooring system test bench and the parameter acquisition method, relates to the field of single point mooring system, including: for data processing and control platform instruction; single point mooring system model, single point mooring system model comprises a mooring bracket; a pair of soft yoke system that system includes soft yoke mooring legs and articulated connecting arm on the mooring leg mooring; mooring tower; test bench, test bench includes: for attitude simulation system simulation platform in six degrees of freedom; soft yoke monitoring system. The invention helps the staff informed of simulation system on the platform to the mooring force in support X, Y, Z three axis direction, the force of mooring legs and mooring connecting arm; that differences in application of force platform simulation system and the actual stress situation, so as to simulate the mooring system under the marine environment impact when the difference of marine environment force and force of the mooring system.

【技术实现步骤摘要】
海洋核动力平台单点系泊系统试车台及其参数获取方法
本专利技术涉及单点系泊系统领域，具体涉及一种海洋核动力平台单点系泊系统试车台及其参数获取方法。
技术介绍
海洋核动力平台主要面向孤岛、深海原油开采、海水淡化的能源供应，具有深远的战略意义；由于海洋核动力平台的作业环境处在远离陆地的海洋环境，为了具有一定的环境适应能力，保证海洋环境下的作业要求。常用的技术手段多为在海洋核动力平台上设置单点系泊装置，但由于单点系泊装置本身存在的固有设计缺陷以及极端的海况，单点系泊装置由于自身结构的原因，无法精准地监测自身受到的海洋冲击力，故而使得对自身的结构监测的力与海洋环境的冲击力存在误差，。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种海洋核动力平台单点系泊系统试车台及其参数获取方法，帮助工作人员获知在平台模拟系统向系泊支架在X、Y、Z三轴方向上施力时，系泊腿和系泊连接臂的实际受力情况；获知平台模拟系统的施力情况与实际受力情况的差异，从而模拟系泊系统在受到海洋环境冲击力时，海洋环境施力与系泊系统受力的差异。为达到以上目的，本专利技术采取的技术方案是：一种海洋核动力平台单点系泊系统试车台，包括：-用于进行数据处理以及指令发送的测控平台；-单点系泊系统模型，所述单点系泊系统模型包括：--系泊支架；--一对软刚臂系统，所述软刚臂系统包括系泊腿和铰接于所述系泊腿的系泊连接臂；--系泊塔架，所述系泊支架通过一对所述软刚臂系统与所述系泊塔架连接，所述系泊腿与所述系泊支架铰接，所述系泊连接臂与所述系泊塔架铰接；-试车台架，所述试车台架包括：--用于在六自由度上进行姿态模拟的平台模拟系统，所述平台模拟系统能够向所述系泊支架在X、Y、Z三轴方向上施力；--用于检测所述系泊腿、所述系泊连接臂受力情况以及倾角程度的软刚臂监测系统；同时，所述系泊支架设置在所述平台模拟系统上，所述平台模拟系统、所述软刚臂监测系统均与所述测控平台信号连接。在上述技术方案的基础上，所述平台模拟系统包括：多个与所述系泊支架底部配接的多维度传感器；与多个所述多维度传感器底部配接的六自由度平台；安装在所述六自由度平台顶面的平台模拟系统控制器；所述平台模拟系统控制器分别与所述测控平台、所述六自由度平台以及多个多维度传感器信号连接。在上述技术方案的基础上，所述软刚臂监测系统包括：多个应力传感器，多个所述应力传感器均匀设置在所述系泊腿和所述系泊连接臂上；多个倾角传感器，多个所述倾角传感器均匀设置在所述系泊腿和所述系泊连接臂上；软刚臂监测器，所述软刚臂监测器与所述测控平台、所述应力传感器和所述倾角传感器均信号连接。一种基于上述技术方案的海洋核动力平台单点系泊系统试车台的参数获取方法，所述参数获取方法至少包括：S1：利用所述测控平台控制所述平台模拟系统模拟海洋波动状态，使得所述单点系泊系统模型的状态发生相应波动；S2：记录所述平台模拟系统在X、Y、Z方向上输出的力，记作FX、FY、FZ，记录所述平台模拟系统在X、Y、Z方向上输出力矩，记作FMX、FMY、FMZ；S3：记录所述软刚臂监测系统的监测数据，运算获得所述单点系泊系统模型在X、Y、Z方向上的受力，记作FX0、FY0、FZ0，同时获得所述单点系泊系统模型在X、Y、Z方向上的受力力矩，记作FMX0、FMY0、FMZ0；S4：获得FX以及FX0的补偿系数μx，μx＝FX-FX0，同理，获得FY以及FY0的补偿系数μY＝FY-FY0，获得FZ以及FZ0的补偿系数μz＝Fz-Fz0；FMX与FMX0的补偿系数μMx＝FMX-FMX0，FMY与FMY0的补偿系数μMY＝FMY-FMY0，FMZ与FMZ0的补偿系数μMz＝FMz-FMz0。在上述技术方案的基础上，所述系泊连接臂为系泊刚臂，所述系泊连接臂与所述系泊腿铰接的一端内部设置有压载水舱；所述试车台架还包括所述压载水系统，所述压载水系统包括：设置在所述平台模拟系统上的压载水箱，所述压载水箱配置有真空泵，所述压载水箱通过铺设在所述系泊腿、所述系泊连接臂上的管路与所述压载水舱连通；阀门，所述阀门设置于所述管路上；设置在所述管路内的流量传感器和压力传感器；设置在所述压载水舱内的液位传感器；压载水系统控制器，所述压载水系统控制器分别与所述真空泵、所述阀门、所述流量传感器、所述压力传感器、所述液位传感器以及所述测控平台信号连接。一种基于上述技术方案的海洋核动力平台单点系泊系统试车台的参数获取方法，所述参数获取方法至少包括获取所述软刚臂监测系统输出情况的补偿系数的方法和获得所述真空泵最快转速Nmax和所述压载水舱的最低液位L0的方法；所述获取所述软刚臂监测系统输出情况的补偿系数的方法，包括以下步骤：A1：利用所述测控平台控制所述平台模拟系统模拟海洋波动状态，使得所述单点系泊系统模型的状态发生相应波动；A2：记录所述平台模拟系统在X、Y、Z方向上输出的力，记作FX、FY、FZ，记录所述平台模拟系统在X、Y、Z方向上输出力矩，记作FMX、FMY、FMZ；A3：记录所述软刚臂监测系统的监测数据，运算获得所述单点系泊系统模型在X、Y、Z方向上的受力，记作FX0、FY0、FZ0，同时获得所述单点系泊系统模型在X、Y、Z方向上的受力力矩，记作FMX0、FMY0、FMZ0；A4：获得FX以及FX的补偿系数μx，μx＝FX-FX0，同理，FY以及FY0的补偿系数μY＝FY-FY0，FZ以及FZ0的补偿系数μz＝Fz-Fz0；FMX与FMX0的补偿系数μMx＝FMX-FMX0，FMY与FMY0的补偿系数μMY＝FMY-FMY0，FMZ与FMZ0的补偿系数μMz＝FMz-FMz0；而所述获得所述真空泵最快转速Nmax和所述压载水舱的最低液位L0的方法包括以下步骤：B1：将阀门保持全开状态，测控平台控制压载水系统控制器，真空泵向压载水舱注水；B2：调整所述阀门的开启程度，使得两个压载水舱的液位以及液位上涨速率一致；B3：调节所述真空泵的工作速率，并监测所述平台模拟系统的状态；B4：当所述平台模拟系统的FX、FY、FZ、FMX、FMY和FMZ均处于预先设定的安全许可范围内时，记录真空泵的转速N以及所述压载水舱的液位L；B5：重复B3和B4，记录真空泵的最快转速Nmax以及此情况下所述压载水舱的液位，此时的液位为所述压载水舱最低稳定液位，记作L0。在上述技术方案的基础上，所述平台模拟系统为六自由度平台，所述试车台架还包括：一对与两个所述软刚臂系统一一对应配置的应急联动系统，所述应急联动系统包括：第一绳索；第二绳索；设置在所述平台模拟系统顶面的第一绳索调节装置和第二绳索调节装置；设置在所述系泊支架底部，用于调节所述第一绳索的绳索导向装置；销轴联动装置，其设置在所述系泊腿和所述系泊连接臂的铰接处，且所述系泊腿和所述系泊连接臂通过销轴铰接，所述销轴联动装置内置有销轴应力传感器；用于控制所述第一绳索调节装置、所述第二绳索调节装置、所述绳索导向装置以及所述销轴联动装置的应急联动系统控制器；同时，所述第一绳索的一端设置在所述第一绳索调节装置上，所述第一绳索的另一端穿过所述绳索导向装置与所述系泊连接臂连接；所述第二绳索的一端设置在所述第二绳索调节装置上，所述第二绳索的另一端与所述系泊塔架连接；同时，所述应急联动本文档来自技高网...

【技术保护点】
海洋核动力平台单点系泊系统试车台，其特征在于，所述试车台包括：‑用于进行数据处理以及指令发送的测控平台(1)；‑单点系泊系统模型(2)，所述单点系泊系统模型(2)包括：‑‑系泊支架(21)；‑‑一对软刚臂系统(22)，所述软刚臂系统(22)包括系泊腿(221)和铰接于所述系泊腿(221)的系泊连接臂(222)；‑‑系泊塔架(23)，所述系泊支架(21)通过一对所述软刚臂系统(22)与所述系泊塔架(23)连接，所述系泊腿(221)与所述系泊支架(21)铰接，所述系泊连接臂(222)与所述系泊塔架(23)铰接；‑试车台架(3)，所述试车台架(3)包括：‑‑用于在六自由度上进行姿态模拟的平台模拟系统(31)，所述平台模拟系统(31)能够向所述系泊支架(21)在X、Y、Z三轴方向上施力；‑‑用于检测所述系泊腿(221)、所述系泊连接臂(222)受力情况以及倾角程度的软刚臂监测系统(32)；同时，所述系泊支架(21)设置在所述平台模拟系统(31)上，所述平台模拟系统(31)、所述软刚臂监测系统(32)均与所述测控平台(1)信号连接。

【技术特征摘要】
1.海洋核动力平台单点系泊系统试车台，其特征在于，所述试车台包括：-用于进行数据处理以及指令发送的测控平台(1)；-单点系泊系统模型(2)，所述单点系泊系统模型(2)包括：--系泊支架(21)；--一对软刚臂系统(22)，所述软刚臂系统(22)包括系泊腿(221)和铰接于所述系泊腿(221)的系泊连接臂(222)；--系泊塔架(23)，所述系泊支架(21)通过一对所述软刚臂系统(22)与所述系泊塔架(23)连接，所述系泊腿(221)与所述系泊支架(21)铰接，所述系泊连接臂(222)与所述系泊塔架(23)铰接；-试车台架(3)，所述试车台架(3)包括：--用于在六自由度上进行姿态模拟的平台模拟系统(31)，所述平台模拟系统(31)能够向所述系泊支架(21)在X、Y、Z三轴方向上施力；--用于检测所述系泊腿(221)、所述系泊连接臂(222)受力情况以及倾角程度的软刚臂监测系统(32)；同时，所述系泊支架(21)设置在所述平台模拟系统(31)上，所述平台模拟系统(31)、所述软刚臂监测系统(32)均与所述测控平台(1)信号连接。2.如权利要求1所述的海洋核动力平台单点系泊系统试车台，其特征在于，所述平台模拟系统(31)包括：多个与所述系泊支架(21)底部配接的多维度传感器(311)；与多个所述多维度传感器(311)底部配接的六自由度平台(312)；安装在所述六自由度平台(312)顶面的平台模拟系统控制器(313)；所述平台模拟系统控制器(313)分别与所述测控平台(1)、所述六自由度平台(312)以及多个多维度传感器(311)信号连接。3.如权利要求1所述的海洋核动力平台单点系泊系统试车台，其特征在于，所述软刚臂监测系统(32)包括：多个应力传感器(321)，多个所述应力传感器(321)均匀设置在所述系泊腿(221)和所述系泊连接臂(222)上；多个倾角传感器(322)，多个所述倾角传感器(322)均匀设置在所述系泊腿(221)和所述系泊连接臂(222)上；软刚臂监测器(323)，所述软刚臂监测器(323)与所述测控平台(1)、所述应力传感器(321)和所述倾角传感器(322)均信号连接。4.如权利要求1所述的海洋核动力平台单点系泊系统试车台，其特征在于，所述系泊连接臂(222)为系泊刚臂，所述系泊连接臂(222)与所述系泊腿(221)铰接的一端内部设置有压载水舱(223)；所述试车台架(3)还包括所述压载水系统(33)，所述压载水系统(33)包括：设置在所述平台模拟系统(31)上的压载水箱(331)，所述压载水箱(331)配置有真空泵(332)，所述压载水箱(331)通过铺设在所述系泊腿(221)、所述系泊连接臂(222)上的管路(333)与所述压载水舱(223)连通；阀门(334)，所述阀门(334)设置于所述管路(333)上；设置在所述管路(333)内的流量传感器(335)和压力传感器(336)；设置在所述压载水舱(223)内的液位传感器(337)；压载水系统控制器(338)，所述压载水系统控制器(338)分别与所述真空泵(332)、所述阀门(334)、所述流量传感器(335)、所述压力传感器(336)、所述液位传感器(337)以及所述测控平台(1)信号连接。5.如权利要求4所述的海洋核动力平台单点系泊系统试车台，其特征在于，所述平台模拟系统(31)为六自由度平台，所述试车台架(3)还包括：一对与两个所述软刚臂系统(22)一一对应配置的应急联动系统(34)，所述应急联动系统(34)包括：第一绳索(341)；第二绳索(342)；设置在所述平台模拟系统(31)顶面的第一绳索调节装置(343)和第二绳索调节装置(344)；设置在所述系泊支架(21)底部，用于调节所述第一绳索(341)的绳索导向装置(345)；销轴联动装置(346)，其设置在所述系泊腿(221)和所述系泊连接臂(222)的铰接处，且所述系泊腿(221)和所述系泊连接臂(222)通过销轴铰接，所述销轴联动装置(346)内置有销轴应力传感器(3461)；用于控制所述第一绳索调节装置(343)、所述第二绳索调节装置(344)、所述绳索导向装置(345)以及所述销轴联动装置(346)的应急联动系统控制器(347)；同时，所述第一绳索(341)的一端设置在所述第一绳索调节装置(343)上，所述第一绳索(341)的另一端穿过所述绳索导向装置(345)与所述系泊连接臂(222)连接；所述第二绳索(342)的一端设置在所述第二绳索调节装置(344)上，所述第二绳索(342)的另一端与所述系泊塔架(23)连接；同时，所述应急联动系统控制器(347)与所述测控平台(1)、所述销轴应力传感器(3461)信号连接。6.如权利要求5所述的海洋核动力平台单点系泊系统试车台，其特征在于，所述第一绳索调节装置(343)、所述第二绳索调节装置(344)均包括：设置在所述六自由度平台(312)顶面的底板(3431)；相互间隔设置在所述底板(3431)上的一对轴承座(3432)，所述轴承座(3432)的内侧设置有轴承(3433)；两端固定在一对所述轴承(3433)内圈的滚筒(3434)，所述滚筒(3434)上绕设所述第一绳索(341)或所述第二绳索(342)；设置在任一所述轴承座(3432)一侧的电机(3435)，所述电机(3435)的传动轴与所述滚筒(3434)连接。7.一种基于权利要求1所述的海洋核动力平台单点系泊系统试车台的参数获取方法，其特征在于，所述参数获取方法至少包括：S1：利用所述测控平台(1)控制所述平台模拟系统(31)模拟海洋波动状态，使得所述单点系泊系统模型(2)的状态发生相应波动；S2：记录所述平台模拟系统(31)在X、Y、Z方向上输出的力，记作FX、FY、FZ，记录所述平台模拟系统(31)在X、Y、Z方向上输出力矩，记作FMX、FMY、FMZ；S3：记录所述软刚臂监测系统(32)的监测数据，运算获得所述单点系泊系统模型(2)在X、Y、Z方向上的受力，记作FX0、FY0、FZ0，同时获得所述单点系泊系统模型(2)在X、Y、Z方向上的受力力矩，记作FMX0、FMY0、FMZ0；S4：获得FX以及FX0的补偿系数μx，μx＝FX-FX0，同理，获得FY以及FY0的补偿系数μY＝FY-FY0，获得FZ以及FZ0的补偿系数μz＝Fz-Fz0；FMX与FMX0的补偿系数μMx＝FMX-FMX0，FMY与FMY0的补偿系数μMY＝FMY-FMY0，FMZ与FMZ0的补偿系数μMz＝FMz-FMz0。8.一种基于权利要求4所述的海洋核动力平台单点系泊系统试车台的参数获取方法，其特征在于，所述参数获取方法至少包括获...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑树奎，陈涵，曹光明，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一九研究所，
类型：发明
国别省市：湖北,42