一種波浪砰擊載荷測量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及海洋工程和機械工程領(lǐng)域，尤其是涉及一種波浪砰擊載荷測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]對于惡劣海況中海洋工程結(jié)構(gòu)物的設(shè)計，能否精準(zhǔn)地測量其在波浪作用下的砰擊載荷非常關(guān)鍵。在某些海區(qū)，海上結(jié)構(gòu)物是基于千年甚至萬年一遇的極端環(huán)境來設(shè)計，那么極端海浪砰擊產(chǎn)生的局部和總體載荷通常被作為重點特征參數(shù)，由此能否提供一個砰擊載荷方面合理準(zhǔn)確的評估對海洋工程結(jié)構(gòu)物的安全設(shè)計至關(guān)重要。
[0003]迄今為止，還不存在任何可靠的數(shù)值預(yù)報算法來測定破浪砰擊對海上結(jié)構(gòu)物的影響。模型試驗這一方法仍是用來確定波浪砰擊對海上結(jié)構(gòu)物影響的行業(yè)慣例。
[0004]準(zhǔn)確地測定波浪砰擊載荷的模型試驗非常具有挑戰(zhàn)性，對壓力傳感器及其布置要求苛刻。不僅要求傳感器大小尺寸適宜、量程足夠、采樣率高、真實反映砰擊過程中的動態(tài)特性，更需要整套裝置的諧振頻率足夠大，能夠最大程度減弱共振帶來的干擾。
[0005]中國專利CN1458506A公開了一種海洋波浪載荷的測量方法，包括下列步驟:a.在海洋平臺導(dǎo)管適當(dāng)位置以懸掛方式套裝一剛性圓筒;b.在剛性圓筒與導(dǎo)管之間，沿其軸向間隔適當(dāng)距離設(shè)置有至少兩組測力傳感器;c.測力傳感器檢測海洋波浪對剛性圓筒的作用力，并將檢測到的數(shù)據(jù)傳遞給現(xiàn)有的數(shù)據(jù)處理裝置進行處理。同時該專利還公開了一種懸掛式海洋波浪載荷測力裝置，包括剛性圓筒、測力傳感器和若干連接裝置。該專利采用懸掛式測量方式，易受到風(fēng)力等其他震動影響，導(dǎo)致測量結(jié)果不準(zhǔn)確。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種波浪砰擊載荷測量裝置，以達到精密測定任意區(qū)域波浪、水柱作用于海洋結(jié)構(gòu)物、試驗?zāi)Ｐ捅砻娴呐閾糨d荷O
[0007]本實用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0008]—種波浪砰擊載荷測量裝置包括固定殼體，以及分別設(shè)于固定殼體內(nèi)的測力板和單分力傳感器，所述單分力傳感器為多個，多個單分力傳感器沿軸向在固定殼體內(nèi)均布設(shè)置，所述測力板抵著多個單分力傳感器的觸頭，所述固定殼體上設(shè)有安置測力板的中空區(qū)域。
[0009]所述單分力傳感器的數(shù)量為四的整數(shù)倍。
[0010]所述固定殼體通過預(yù)埋件內(nèi)嵌于海洋平臺上，所述測力板外表面與海洋平臺待測量區(qū)域的外表面平齊。
[0011]所述測力板外表面覆蓋有用于防水的橡膠薄膜。
[0012]所述固定殼體包括外殼、固定于外殼內(nèi)的底座和蓋設(shè)在外殼頂面的頂蓋，所述底座為中空結(jié)構(gòu)，所述測力板和單分力傳感器分別設(shè)于底座的腔體內(nèi)，所述中空區(qū)域設(shè)于頂蓋上。
[0013]所述底座的腔體內(nèi)設(shè)有多個固定單分力傳感器的固定槽，所述固定槽的內(nèi)壁上設(shè)有側(cè)向固定螺絲孔和微型絲杠，所述微型絲杠設(shè)于側(cè)向固定螺絲孔內(nèi)并在側(cè)向上固定單分力傳感器。
[0014]所述測力板上設(shè)有多個與單分力傳感器的觸頭對應(yīng)緊密配合的凹槽。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點:
[0016]1、本實用新型裝置通過設(shè)置多個單分力傳感器來檢測測力板受到的波浪砰擊載荷，多個單分力傳感器均布設(shè)置，由單分力數(shù)值合成的單分力合力可精確地反應(yīng)波浪砰擊載荷，結(jié)構(gòu)簡單，易于推廣利用。
[0017]2、本實用新型裝置通過國際先進的標(biāo)準(zhǔn)鑒定(激震力錘鑒定和楔形體自由下落鑒定)，能有效捕捉到3微秒間隔以上的砰擊力，反映出最真實的物理特性。通過RAO(responseamplitude operator，響應(yīng)幅值算子)曲線中可以看出，安裝在浮式海洋結(jié)構(gòu)物模型后仍能保證在100Hz的振動頻率下響應(yīng)幅值算子接近I，明顯高于波浪砰擊的特征頻率，從而避免發(fā)生共振測力過大情況，保證測到的砰擊力準(zhǔn)確真實。
[0018]3、本實用新型裝置也可精準(zhǔn)測定脈沖水射流等一切產(chǎn)生砰擊水動力現(xiàn)象中所產(chǎn)生的壓力，為基礎(chǔ)研究工作提供便利，應(yīng)用范圍廣。
[0019]4、測力板外表面覆蓋有用于防水的橡膠薄膜，防止單分力傳感器進水后影響測量結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確性。
[0020]5、固定殼體采用分體式設(shè)計，各部件緊密配合，結(jié)構(gòu)可靠，且易加工制作，有效地降低制作難度和成本。
【附圖說明】
[0021 ]圖1為本實用新型裝置結(jié)構(gòu)的爆炸圖；
[0022]圖2為底座的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0023]其中，(2a)為底座的立體示意圖，(2b)為底座的主視示意圖；(2c)為圖(2b)中C-C向剖視示意圖；
[0024]圖3為本實用新型裝置的激震力錘鑒定試驗示意圖；
[0025]圖4為敲擊力數(shù)值和單分力合力對比曲線圖；
[0026]圖5為本實用新型裝置安裝在試驗?zāi)举|(zhì)模型后得到的響應(yīng)幅值算子曲線示意圖；
[0027]圖6為圖5中低頻區(qū)域的局部放大圖。
[0028]圖中:1、測力板，2、頂蓋，3、橡膠薄膜，4、單分力傳感器，5、底座，6、外殼，7、預(yù)埋件，8、激震力錘，9、試驗楔形體，1、圓柱體凹槽，11、通線開口槽，12、側(cè)向固定螺絲孔，13、
微型絲杠。
【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細說明。本實施例以本實用新型技術(shù)方案為前提進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本實用新型的保護范圍不限于下述的實施例。
[0030]如圖1所示，一種波浪砰擊載荷測量裝置包括固定殼體、測力板I和單分力傳感，測力板I和單分力傳感器4分別設(shè)于固定殼體內(nèi)，單分力傳感器4為多個，多個單分力傳感器4沿軸向在固定殼體內(nèi)均布設(shè)置，測力板I抵著多個單分力傳感器4的觸頭，固定殼體上設(shè)有安置測力板I的中空區(qū)域，其中:
[0031 ]單分力傳感器4為高精度的應(yīng)變式傳感器，其數(shù)目為四的整數(shù)倍，例如4個、8個等等，每個單分力傳感器4檢測軸向上的作用力，所有單分力傳感器4的合力即反應(yīng)測力板I受到波浪砰擊的情況。
[0032]測力板I，采用亞克力板或其它密度小、諧振頻率高的材料，可以很好地將其受到的波浪砰擊傳力到單分力傳感器4，且測力板I上設(shè)有多個與單分力傳感器4的觸頭對應(yīng)緊密配合的凹槽，兩者緊密配合，保證測量過程中單分力傳感器4與測力板不會發(fā)生軸向滑移。
[0033]固定殼體包括外殼6、固定于外殼6內(nèi)的底座5和蓋設(shè)在外殼6頂面的頂蓋2，底座5為中空結(jié)構(gòu)，測力板I和單分力傳感器4分別設(shè)于底座5的腔體內(nèi)，中空區(qū)域設(shè)于頂蓋2上。如圖2所示，底座5的腔體內(nèi)設(shè)有多個固定單分力傳感器4的固定槽，固