【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及船舶与海洋工程水池试验，具体涉及一种浮式海洋结构物水池模型试验系泊缆破断模拟装置。
技术介绍
1、随着海洋资源的开发逐步向深水领域迈进，浮式海洋结构物的应用越来越广泛。海洋结构物长期在某一海域作业，会遭受海上千变万化的风浪侵袭，其中不乏有极恶劣的海况，在这样的条件下，系泊系统可能会受到破坏，引起船体漂移、立管断裂、被迫停产，可能会泄漏少量碳氢化合物，甚至损毁平台。其中，单根锚链失效，通常会加重其他锚链的负担，可能会引起级联系泊缆绳断裂和潜在的灾难性碰撞事件。
2、为了预报海洋平台系泊系统失效时的动力响应，需要在平台设计阶段进行系泊系统破断试验，提前分析检查瞬态响应和稳态响应、系泊线张力、锚机性能等数据。测试系泊系统破断瞬态效应需搭建试验装置，实现破断时持续准确监测试验数据。
3、目前，系泊系统破断试验装置有两种：一是利用比较电路、失电型电磁铁和铁块组成的控制电路装置对锚索进行水上分离，从而实现锚索失效目的；二是利用气压变化，即高压缸中的高压气体推离低压缸连接系泊线和张力传感器的活塞，从而实现系泊失效目的。
4、以上破断试验装置存在以下问题：
5、1、利用比较电路、失电型电磁铁和铁块组成的控制电路装置对锚索进行水上分离，需要在水槽上方固定支架，并利用安装在水底的滑轮将锚索从水底引至水上的固定支架，与控制电路装置连接固定。这种安装方法在水槽中有效，但在水池试验中水平距离和水深都较大，需要的冗余材料过多，系统可靠性风险将大幅增加。
6、2、利用电磁阀控制高压缸中
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术提供了一种浮式海洋结构物水池模型试验系泊缆破断模拟装置，可实现瞬态破断测试，具有破断时机控制精度高、对系泊缆受力测量影响小、水电分离、安装方便、操作简单等特点。
2、为达到上述目的，本专利技术采用的具体技术方案如下：
3、一种浮式海洋结构物水池模型试验系泊缆破断模拟装置，包括：
4、电磁铁组件，设置于浮式海洋结构物模型的平台上，包括推拉式电磁铁以及设置在所述推拉式电磁铁前端的由其推拉控制松紧的钢丝绳；
5、夹具，其侧部连接所述钢丝绳的末端，首部具有一用于悬挂系泊缆的空腔，所述空腔通过所述钢丝绳的松紧实现闭合和张开，进而实现系泊缆的夹持和破断模拟；
6、可编程逻辑控制器，用于控制所述推拉式电磁铁的通断电，通过电流的断开和连通控制所述推拉式电磁铁的推拉动作。
7、上述装置运行过程如下：将推拉式电磁铁通电，通电后，推拉式电磁铁将钢丝绳向内拉紧，夹具的空腔张开，悬挂的系泊缆被释放，完成破断运动；推拉式电磁铁的通电断电是瞬时完成的，系泊缆被释放后，钢丝绳即刻在推拉式电磁铁外推复位作用下放松，夹具的空腔得以通过手动或者自动复位结构实现闭合。所述的可编程逻辑控制器可以利用实时采集的张力数据或内置计时模块或控制界面的手动按钮，判断是否给电磁铁通电，以触发夹具的释放功能，进行系泊线模拟破断操作。
8、优选的，所述浮式海洋结构物水池模型试验系泊缆破断模拟装置还包括用于测量所述系泊缆所受张力的单分力传感器，所述单分力传感器挂装于所述浮式海洋结构物模型侧壁的导缆孔，并能绕所述导缆孔转动，其底部为测量端，所述测量端连接所述的夹具，单分力传感器安装到该位置可以更好地模拟系泊缆状态；所述单分力传感器将张力信号传输至所述的可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器基于张力信号判断是否给所述推拉式电磁铁通电，若控制器判断系泊张力已达到设定值，则将推拉式电磁铁通电。
9、优选的，所述钢丝绳的外周套设有两端分别固接于所述电磁铁组件和夹具的一钢丝套管。本专利技术需要在几乎不影响系泊缆张力测量的情况下进行系泊缆模型的自动释放，这就要求触发夹具的动作机构要反应够快且不影响受力测量(即要求轴向刚度大、弯曲刚度小)，因此在钢丝绳上设置了两端固接的钢丝套管。钢丝套管轴向刚度大，因此钢丝绳在里面拉动的时候可以作为夹具的支撑点，且刚度大力传递快；同时钢丝套管弯曲刚度小，也就是比较柔顺，不影响正常试验，里面的钢丝绳也是一样，弯曲刚度小，轴向刚度大。钢丝绳能在套管内以固定轨迹滑动，工作时钢丝套管和钢丝绳纵向收紧，不影响夹具和系泊缆的运动。
10、优选的，所述推拉式电磁铁包括：
11、静电芯，水平设置；
12、动滑杆，水平且与所述静电芯相对设置，其前端与连接所述的钢丝绳；
13、断电状态下，静电芯和动滑杆之间留有间隙，动滑杆为外推状态而将钢丝绳放松；通电后，静电芯带磁性，磁接动滑杆，使其转变为内拉状态而将钢丝绳拉紧。
14、优选的，所述电磁铁组件中，在所述推拉式电磁铁的前方还立设有一挡板，所述钢丝套管的首端固接于所述挡板。
15、优选的，所述夹具包括：
16、夹臂，具有相对设置的两个，两者首部贴合围合形成所述的空腔；
17、夹具弹簧，内嵌设置，连接两个所述的夹臂；
18、支点柱，设置在两个所述夹臂之间且位于所述夹具弹簧的后方，所述夹臂能绕其转动；
19、滚轮，安装于一个夹臂的末端；
20、拉钩，内端转动连接于另一个夹臂的末端，外端与所述钢丝绳的末端连接，钩身开设有供所述滚轮容置的限位槽；
21、当钢丝绳处于松弛状态时，滚轮位于限位槽内，夹具弹簧呈压缩状态，空腔闭合，而将系泊缆悬挂；拉紧钢丝绳时，拉钩转动，滚轮脱离出限位槽，夹具弹簧复位，空腔张开，而将系泊缆释放。
22、优选的，所述夹具还包括夹装两个所述夹臂的框架，所述框架的首部具有一开口，用于容置所述的夹臂，所述拉钩的外端由所述框架的侧部伸出；两个所述夹臂通过穿设于所述框架首部以及其自身的两个限位柱完成与所述框架的连接，两个所述限位柱对称分布在所述支点柱的两侧。限位柱连接夹臂与框架而不阻碍夹臂绕支点柱的转动张开运动。
23、优选的，所述框架的尾部在所述拉钩的外端伸出的位置后方设有一横撑，所述钢丝套管的末端固接于所述横撑以为夹具提供支撑点，所述钢丝绳的末端由所述钢丝套管依次穿过横撑和拉钩并以钢丝结进行限位。
24、优选的，所述单分力传感器通过信号传输线将张力信号传输至所述可编程逻辑控制器，所述可编程逻辑控制器安装于控制室，所述控制室架设在横跨水池的行车上，在做系泊试验时，会将其开至浮式海洋结构物模型附近，方便仪器连接。
25、优选的，所述框架的架体上还开设有若干减重孔(若干为至少一个)。为本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种浮式海洋结构物水池模型试验系泊缆破断模拟装置，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述的浮式海洋结构物水池模型试验系泊缆破断模拟装置，
3.根据权利要求2所述的浮式海洋结构物水池模型试验系泊缆破断模拟装置，其特征在于：所述钢丝绳(32)的外周套设有两端分别固接于所述电磁铁组件(3)和夹具(4)的一钢丝套管(321)。
4.根据权利要求3所述的浮式海洋结构物水池模型试验系泊缆破断模拟装置，其特征在于：所述推拉式电磁铁(31)包括：
5.根据权利要求4所述的浮式海洋结构物水池模型试验系泊缆破断模拟装置，其特征在于：所述电磁铁组件(3)中，在所述推拉式电磁铁(31)的前方还立设有一挡板(331)，所述钢丝套管(321)的首端固接于所述挡板(331)。
6.根据权利要求3所述的浮式海洋结构物水池模型试验系泊缆破断模拟装置，其特征在于：所述夹具(4)包括：
7.根据权利要求6所述的浮式海洋结构物水池模型试验系泊缆破断模拟装置，其特征在于：所述夹具(4)还包括夹装两个所述夹臂(42)的框架(41)，所述框架(4
8.根据权利要求7所述的浮式海洋结构物水池模型试验系泊缆破断模拟装置，其特征在于：所述框架(41)的尾部在所述拉钩(47)的外端伸出的位置后方设有一横撑(412)，所述钢丝套管(321)的末端固接于所述横撑(412)，所述钢丝绳(32)的末端由所述钢丝套管(321)依次穿过横撑(412)和拉钩(47)并以钢丝结进行限位。
9.根据权利要求7所述的浮式海洋结构物水池模型试验系泊缆破断模拟装置，其特征在于：所述框架(41)的架体上还开设有若干减重孔(414)。
10.根据权利要求2所述的浮式海洋结构物水池模型试验系泊缆破断模拟装置，其特征在于：所述单分力传感器(5)通过信号传输线(51)将张力信号传输至所述可编程逻辑控制器，所述可编程逻辑控制器安装于控制室，所述控制室架设在横跨水池的行车上。
...【技术特征摘要】
1.一种浮式海洋结构物水池模型试验系泊缆破断模拟装置，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述的浮式海洋结构物水池模型试验系泊缆破断模拟装置，
3.根据权利要求2所述的浮式海洋结构物水池模型试验系泊缆破断模拟装置，其特征在于：所述钢丝绳(32)的外周套设有两端分别固接于所述电磁铁组件(3)和夹具(4)的一钢丝套管(321)。
4.根据权利要求3所述的浮式海洋结构物水池模型试验系泊缆破断模拟装置，其特征在于：所述推拉式电磁铁(31)包括：
5.根据权利要求4所述的浮式海洋结构物水池模型试验系泊缆破断模拟装置，其特征在于：所述电磁铁组件(3)中，在所述推拉式电磁铁(31)的前方还立设有一挡板(331)，所述钢丝套管(321)的首端固接于所述挡板(331)。
6.根据权利要求3所述的浮式海洋结构物水池模型试验系泊缆破断模拟装置，其特征在于：所述夹具(4)包括：
7.根据权利要求6所述的浮式海洋结构物水池模型试验系泊缆破断模拟装置，其特征在于：所述夹具(4)还包括夹装两个所述夹臂(42)的框架(41)，所述框架(...
【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳丹雪，寇雨丰，彭涛，李俊，吴骁，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：
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