內(nèi)波水平力的測量系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型屬于海洋內(nèi)波觀測領(lǐng)域，涉及一種能夠在內(nèi)波水槽中測量內(nèi)波對圓柱體結(jié)構(gòu)物水平作用力以及作用力沿深度分布的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括固定夾具、等直徑套筒和測力系統(tǒng)，固定夾具包括前部夾具、后部固定端；前部夾具和后部固定端的夾持部為弧面；套筒包括上部套筒和下部套筒，套筒的外圓半徑和固定夾具夾持部的弧面曲率半徑相吻合；前部夾具、后部固定端的夾持部夾持上部套筒后用螺絲固定；下部套筒與固定底座連接固定；測力系統(tǒng)安裝在上部套筒和下部套筒之間。本實用新型的內(nèi)波水平力的測量系統(tǒng)能夠通過調(diào)節(jié)固定夾具的夾持位置調(diào)節(jié)測力系統(tǒng)所處位置，達(dá)到測量不同深度處內(nèi)波對圓柱體模型的水平作用力，探究內(nèi)波水平作用力沿深度分布的目的。
【專利說明】內(nèi)波水平力的測量系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于海洋內(nèi)波觀測領(lǐng)域，具體涉及一種能夠在內(nèi)波水槽中，測量內(nèi)波對圓柱體結(jié)構(gòu)物水平作用力以及作用力沿深度分布的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]海洋內(nèi)波是發(fā)生在密度穩(wěn)定層化的海水內(nèi)部的一種波動，其波幅大，波長長，蘊含能量巨大，形成突發(fā)水平剪切流，導(dǎo)致較大水平流速，對處于其中的海洋工程結(jié)構(gòu)物造成巨大威脅。在我國南海海域，頻繁發(fā)生的內(nèi)波活動已經(jīng)成為影響石油天然氣開采工程中僅次于臺風(fēng)的影響因素。海洋結(jié)構(gòu)物一旦遭到破壞，除了引起巨大的經(jīng)濟損失之外，必將引起重大的環(huán)境污染以及次生災(zāi)害。
[0003]圓柱體結(jié)構(gòu)是海洋工程結(jié)構(gòu)物中基本的結(jié)構(gòu)形式，其在內(nèi)波作用下的水動力性能是關(guān)乎海洋工程結(jié)構(gòu)物能否在內(nèi)波作用下安全穩(wěn)定運營的重要影響因素，也是海洋工程結(jié)構(gòu)在設(shè)計時需要特別關(guān)注的問題。
[0004]由于海洋內(nèi)波的難預(yù)測性以及現(xiàn)有測量手段的限制，很難將海洋結(jié)構(gòu)物在內(nèi)波作用下的實際受力情況測量出來，尤其是海洋內(nèi)波對結(jié)構(gòu)物水平作用力沿著深度的分布情況。因此在目前對于內(nèi)波與結(jié)構(gòu)物相互作用的研究當(dāng)中，數(shù)值模擬和模型試驗成為研究主要手段。但是在目前內(nèi)波作用下的圓柱體模型試驗中，或者其他的內(nèi)波模型試驗，主要探究了內(nèi)波作用在通長圓柱體樁柱上的或者在其他模型上整體的作用效果，并未細(xì)化到局部受力，既內(nèi)波作用效果沿著深度的分布。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型的目的是克服實驗室內(nèi)波測量上的困難，結(jié)合圓柱體模型在內(nèi)波作用的實際受力情況，設(shè)計了一種能夠進(jìn)行內(nèi)波水平力及其沿深度分布的測量系統(tǒng)，測量內(nèi)波對圓柱體模型的水平作用力以及其沿深度的分布。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是:內(nèi)波水平力的測量系統(tǒng)，包括固定夾具、等直徑套筒和測力系統(tǒng)，所述固定夾具包括前部夾具、后部固定端；前部夾具和后部固定端的夾持部為弧面，其能與套筒吻合；套筒包括上部套筒和下部套筒，套筒的外圓半徑和固定夾具夾持部的弧面曲率半徑相吻合；前部夾具、后部固定端的夾持部夾持上部套筒后用螺絲固定；下部套筒與固定底座連接固定；測力系統(tǒng)安裝在上部套筒和下部套筒之間。
[0007]所述的測力系統(tǒng)主要包括上部固定端、傳感器、下部固定端、圓柱體模型；上部固定端的直徑與上部套筒內(nèi)徑相同，嵌套在上部套筒內(nèi)部，上部固定端的下部有連結(jié)傳感器的接頭，與傳感器用螺絲固定；傳感器的下部與下部固定端用螺絲固定；下部固定端的直徑與圓柱體模型內(nèi)徑相同，嵌套在圓柱體模型內(nèi)部。
[0008]所述下部套筒可做成不同長度，與上部套筒配合使用。
[0009]經(jīng)試驗驗證，本實用新型的內(nèi)波水平力的測量系統(tǒng)能夠通過調(diào)節(jié)固定夾具的夾持位置調(diào)節(jié)測力系統(tǒng)所處位置，達(dá)到測量不同深度處內(nèi)波對圓柱體模型的水平作用力，探究內(nèi)波水平作用力沿深度分布的目的。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1是本實用新型的內(nèi)波水平力的測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2是圖1中測力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0012]如圖1所示，內(nèi)波水平力的測量系統(tǒng)，包括固定夾具、等直徑套筒和測力系統(tǒng)，固定夾具包括前部夾具5、后部固定端6 ;前部夾具5和后部固定端6的夾持部為弧面，其能與套筒吻合；套筒包括上部套筒4和下部套筒2，套筒的外圓半徑和固定夾具夾持部的弧面曲率半徑相吻合；前部夾具5、后部固定端6的夾持部夾持上部套筒4后，用螺絲將前部夾具5和后部固定端6固定在一起，從而將上部套筒4固定；下部套筒2與固定底座I連接固定；測力系統(tǒng)安裝在上部套筒4和下部套筒2之間。
[0013]測力系統(tǒng)主要包括上部固定端8、傳感器9、下部固定端10、圓柱體模型11 ;上部固定端8的直徑與上部套筒4內(nèi)徑相同，嵌套在上部套筒4內(nèi)部，上部固定端8的下部有連接傳感器9的接頭，與傳感器9用螺絲固定；傳感器9的下部與下部固定端10用螺絲固定；下部固定端10的直徑與圓柱體模型11的內(nèi)徑相同，嵌套在圓柱體模型11內(nèi)部。
[0014]上部套筒4預(yù)留較長長度，以便于調(diào)整傳感器所處深度；下部套筒2根據(jù)需要準(zhǔn)備不同長度幾組，與上部套筒配合使用。
[0015]在實驗室對內(nèi)波進(jìn)行測量時，設(shè)備安裝及方法實施按以下步驟進(jìn)行:
[0016]1、將后部固定端6放置于內(nèi)波水槽上方一定高度處固定，根據(jù)試驗所要測量內(nèi)波水平力的深度，確定下部套筒2的長度，并將固定底座I固定于水槽底部。
[0017]2、將下部固定端10嵌套于圓柱體模型11中，并將傳感器9與下部固定端10用螺絲固定。用同樣的方法固定上部固定端8和上部套筒4，然后將傳感器9上部和上部固定端8用螺絲固定。即上部套筒4和圓柱體模型11通過傳感器9相連，圓柱體模型11所受內(nèi)波水平作用傳遞到傳感器上。傳感器外接動態(tài)電阻應(yīng)變儀。注意保持圓柱體模型與上部固定端留有一定縫隙。使其既能還原真實流場，又不對圓柱體受力造成影響。
[0018]3、將上部套筒4以及連結(jié)其上的圓柱體模型11通過前部夾具5固定在后部固定端6上，并通過調(diào)節(jié)螺絲來調(diào)節(jié)圓柱體模型所處深度，使圓柱體模型位于下部套筒2的正上方，并且兩者之間留有一定縫隙，使其既能還原真實流場，又不對圓柱體受力造成影響。
[0019]4、系統(tǒng)安裝好后在水槽內(nèi)注水造波，進(jìn)行測量工作，通過調(diào)節(jié)上部套筒4的夾持位置以及變換不同長度的下部套筒2達(dá)到測量不同深度處圓柱體模型上內(nèi)波水平作用力的目的。
[0020]在整個系統(tǒng)中，因所測量作用力比較微小，在安裝傳感器的過程中要輕拿輕放，并保持圓柱體模型和傳感器的豎直狀態(tài)，防止傳感器過載。
【權(quán)利要求】
1.內(nèi)波水平力的測量系統(tǒng)，其特征在于:包括固定夾具、等直徑套筒和測力系統(tǒng)；所述固定夾具包括前部夾具、后部固定端；前部夾具和后部固定端的夾持部為弧面，其能與套筒吻合；套筒包括上部套筒和下部套筒，套筒的外圓半徑和固定夾具夾持部的弧面曲率半徑相吻合；前部夾具、后部固定端的夾持部夾持上部套筒后用螺絲固定；下部套筒與固定底座連接固定；測力系統(tǒng)安裝在上部套筒和下部套筒之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)波水平力的測量系統(tǒng)，其特征在于:所述的測力系統(tǒng)主要包括上部固定端、傳感器、下部固定端、圓柱體模型；上部固定端的直徑與上部套筒內(nèi)徑相同，嵌套在上部套筒內(nèi)部，上部固定端的下部有連結(jié)傳感器的接頭，與傳感器用螺絲固定；傳感器的下部與下部固定端用螺絲固定；下部固定端的直徑與圓柱體模型內(nèi)徑相同，嵌套在圓柱體模型內(nèi)部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)波水平力的測量系統(tǒng)，其特征在于:所述的下部套筒可做成不同長度，與上部套筒配合使用。
【文檔編號】G01M10/00GK203657959SQ201320685922
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年11月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月1日
【發(fā)明者】郭海燕, 王飛, 王新超, 吳凱鋒, 殷文明, 牛建杰, 李偉民, 趙偉, 張克超, 苗得勝, 崔鵬, 沙鑫, 林超, 馬東, 王偉 申請人:中國海洋大學(xué)
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