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專利名稱：一種主動式液艙晃蕩模擬試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種模擬艙內(nèi)液體晃蕩的試驗(yàn)裝置，尤其是涉及一種主動式液艙晃蕩模擬試驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
由于石油資源的短缺以及對能源需求的不斷增長，海洋邊際氣田的開發(fā)得到了大力的發(fā)展。為了經(jīng)濟(jì)有效地開發(fā)海洋邊際氣田，國際上提出了 FLNG (浮式液化天然氣船)的概念。由于FLNG的作業(yè)海域環(huán)境復(fù)雜多變，其引起的船體劇烈運(yùn)動會引發(fā)艙內(nèi)液體的劇烈晃蕩，艙內(nèi)液體的晃蕩也將反過來加劇船體的運(yùn)動以及可能導(dǎo)致液艙內(nèi)壁的破壞。在天然氣的開采過程中，F(xiàn)LNG將經(jīng)歷不同的裝載工況與復(fù)雜的海洋環(huán)境條件。因此，研究艙內(nèi)液體在給定激勵下的晃蕩是十分必要的，而模型試驗(yàn)是研究此問題比較可靠的手段。通過模型試驗(yàn)，可以較為全面地觀測到艙內(nèi)液體的晃蕩現(xiàn)象并獲得實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，取得的試驗(yàn)結(jié)果可用來校驗(yàn)理論和數(shù)值模型的計(jì)算精度。但是，目前的模型試驗(yàn)設(shè)備并不能提供一種主動式液艙晃蕩模擬試驗(yàn)裝置，這給模擬試驗(yàn)在一定范圍內(nèi)任意頻率和幅值下準(zhǔn)確測量艙內(nèi)液體的晃蕩影響帶來了困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明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主動式液艙晃蕩模擬試驗(yàn)裝置，能夠使液艙在給定的激勵下進(jìn)行運(yùn)動，并對艙內(nèi)液體的晃蕩情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，從而了解船體運(yùn)動對液艙晃蕩的影響，另外還可以實(shí)現(xiàn)無級變速，提高試驗(yàn)的精度。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):一種主動式液艙晃蕩模擬試驗(yàn)裝置，其特征在于，包括計(jì)算機(jī)、液艙晃蕩組件、電阻式浪高儀及信號采集處理器，所述的計(jì)算機(jī)與液艙晃蕩組件連接，所述的液艙晃蕩組件與液艙固定連接，所述電阻式浪高儀設(shè)在液艙內(nèi)，并通過信號采集處理器與計(jì)算機(jī)連接。所述液艙晃蕩組件包括控制箱、基座、電機(jī)、轉(zhuǎn)動軸、滑塊和導(dǎo)軌，所述計(jì)算機(jī)通過控制箱與電機(jī)連接，所述電機(jī)安裝于基座一端，所述轉(zhuǎn)動軸安裝于基座內(nèi)并與電機(jī)連接，所述導(dǎo)軌安裝于基座上，所述液艙位于導(dǎo)軌上，所述滑塊套接在轉(zhuǎn)動軸上并嵌入導(dǎo)軌內(nèi)，所述滑塊頂部與液艙底部固定連接。液艙內(nèi)部的電阻式浪高儀可將艙內(nèi)液體自由表面的浪高信息通過信號采集處理器傳輸至計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)對艙內(nèi)液體晃蕩情況的實(shí)時(shí)臨測。所述基座上設(shè)有用于安裝轉(zhuǎn)動軸的凹槽。所述轉(zhuǎn)動軸為螺紋狀剛性轉(zhuǎn)動軸，該轉(zhuǎn)動軸通過螺紋與滑塊嚙合連接，轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動時(shí)帶動滑塊及其上的液艙一起運(yùn)行，使得液艙的水平往復(fù)運(yùn)動幅值和頻率可在一定范圍內(nèi)任意設(shè)定。所述導(dǎo)軌為水平導(dǎo)軌。
所述計(jì)算機(jī)按照試驗(yàn)者輸入的液艙晃蕩幅值和頻率對轉(zhuǎn)動軸的轉(zhuǎn)動角速度和反向轉(zhuǎn)動的時(shí)間間隔進(jìn)行計(jì)算，并通過控制箱控制電機(jī)，使得基座上的轉(zhuǎn)動軸實(shí)現(xiàn)這一周期性的往復(fù)轉(zhuǎn)動。此時(shí)，嚙合于其上的滑塊及固定于其上的液艙在導(dǎo)軌的導(dǎo)引下做相對于轉(zhuǎn)動軸軸線的往復(fù)直線運(yùn)動，液艙內(nèi)的液體因液艙的周期性強(qiáng)制運(yùn)動開始晃蕩，設(shè)于其內(nèi)部的電阻式浪高儀記錄晃蕩液體的浪高信息，并將其傳輸至計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)顯示出液艙液體晃蕩的自由表面實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可以在一定幅值及一定頻率范圍內(nèi)任意設(shè)定液艙往復(fù)運(yùn)動的周期及幅值，并在該運(yùn)動激勵下測得艙內(nèi)液體晃蕩的自由表面實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，從而了解船體運(yùn)動對液艙晃蕩的影響，另外還可以實(shí)現(xiàn)無級變速，提高試驗(yàn)的精度。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。實(shí)施例如圖1所示，一種主動式液艙晃蕩模擬試驗(yàn)裝置，包括計(jì)算機(jī)1、控制箱2、基座3、電機(jī)4、轉(zhuǎn)動軸5、滑塊6、導(dǎo)軌7、液艙8、電阻式浪高儀9及信號采集處理器10，所述計(jì)算機(jī)
1、控制箱2與電機(jī)4依次連接，所述電機(jī)4安裝于基座3 —端，所述基座3上設(shè)有一凹槽，所述轉(zhuǎn)動軸5安裝于凹槽內(nèi)并與電機(jī)4連接，所述導(dǎo)軌7安裝于基座3上，所述液艙8位于導(dǎo)軌7上，所述滑塊6套接在轉(zhuǎn)動軸5上并嵌入導(dǎo)軌7內(nèi)，所述滑塊6頂部與液艙8底部固定連接，所述電阻式浪高儀9設(shè)在液艙8內(nèi)，并通過信號采集處理器10與計(jì)算機(jī)I連接。所述轉(zhuǎn)動軸5為螺紋狀剛性轉(zhuǎn)動軸。所述滑塊6與轉(zhuǎn)動軸5之間通過螺紋相互嚙合。所述導(dǎo)軌7為水平導(dǎo)軌。首先按照試驗(yàn)要求對液艙8加載液體，設(shè)置并調(diào)整好各個電阻式浪高儀9，將液艙8封閉；然后按照試驗(yàn)要求在計(jì)算機(jī)I的控制軟件中輸入液艙8水平往復(fù)運(yùn)動的幅值以及周期(或頻率)，控制軟件根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)自動計(jì)算出轉(zhuǎn)動軸5的轉(zhuǎn)動角速度以及反向轉(zhuǎn)動的時(shí)間間隔，命令控制軟件開始試驗(yàn)；計(jì)算機(jī)I發(fā)出的指令通過控制箱2輸出至電機(jī)4，使得轉(zhuǎn)動軸5按照計(jì)算出的角速度和反向時(shí)間間隔進(jìn)行交替旋轉(zhuǎn)；在轉(zhuǎn)動軸5的驅(qū)動下，嚙合于其上的滑塊6以及固定于滑塊6上的液艙8在導(dǎo)軌7的導(dǎo)引下開始進(jìn)行水平往復(fù)直線運(yùn)動；同時(shí)，液艙內(nèi)部的電阻式浪高儀9將液艙8內(nèi)液體晃蕩的自由表面實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)記錄并反饋至信號采集處理器10 ;最后，信號采集處理器10將結(jié)果傳輸至計(jì)算機(jī)1，計(jì)算機(jī)I顯示出液艙液體晃蕩的自由表面實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，從而使試驗(yàn)者了解船體運(yùn)動對液艙晃蕩的影響。
權(quán)利要求
1.一種主動式液艙晃蕩模擬試驗(yàn)裝置，其特征在于，包括計(jì)算機(jī)、液艙晃蕩組件、電阻式浪高儀及信號采集處理器，所述的計(jì)算機(jī)與液艙晃蕩組件連接，所述的液艙晃蕩組件與液艙固定連接，所述電阻式浪高儀設(shè)在液艙內(nèi)，并通過信號采集處理器與計(jì)算機(jī)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種主動式液艙晃蕩模擬試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述液艙晃蕩組件包括控制箱、基座、電機(jī)、轉(zhuǎn)動軸、滑塊和導(dǎo)軌，所述計(jì)算機(jī)通過控制箱與電機(jī)連接，所述電機(jī)安裝于基座一端，所述轉(zhuǎn)動軸安裝于基座內(nèi)并與電機(jī)連接，所述導(dǎo)軌安裝于基座上，所述液艙位于導(dǎo)軌上，所述滑塊套接在轉(zhuǎn)動軸上并嵌入導(dǎo)軌內(nèi)，所述滑塊頂部與液艙底部固定連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種主動式液艙晃蕩模擬試驗(yàn)裝置，其特征在于，液艙內(nèi)部的電阻式浪高儀可將艙內(nèi)液體自由表面的浪高信息通過信號采集處理器傳輸至計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)對艙內(nèi)液體晃蕩情況的實(shí)時(shí)臨測。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種主動式液艙晃蕩模擬試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述基座上設(shè)有用于安裝轉(zhuǎn)動軸的凹槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種主動式液艙晃蕩模擬試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)動軸為螺紋狀剛性轉(zhuǎn)動軸，該轉(zhuǎn)動軸通過螺紋與滑塊嚙合連接，轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動時(shí)帶動滑塊及其上的液艙一起運(yùn)行，使得液艙的水平往復(fù)運(yùn)動幅值和頻率可在一定范圍內(nèi)任意設(shè)定。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種主動式液艙晃蕩模擬試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述導(dǎo)軌為水平導(dǎo)軌。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種主動式液艙晃蕩模擬試驗(yàn)裝置，包括計(jì)算機(jī)、液艙晃蕩組件、電阻式浪高儀及信號采集處理器，所述的計(jì)算機(jī)與液艙晃蕩組件連接，所述的液艙晃蕩組件與液艙固定連接，所述電阻式浪高儀設(shè)在液艙內(nèi)，并通過信號采集處理器與計(jì)算機(jī)連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可以在一定幅值及一定頻率范圍內(nèi)任意設(shè)定液艙往復(fù)運(yùn)動的幅值及周期，并在該運(yùn)動激勵下測得艙內(nèi)液體晃蕩的自由表面實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，從而了解船體運(yùn)動對液艙晃蕩的影響，另外還可以實(shí)現(xiàn)無級變速，提高試驗(yàn)的精度。
文檔編號G01M10/00GK103196652SQ20131014812
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月25日
發(fā)明者楊建民, 胡志強(qiáng), 謝志添, 趙文華, 彭濤 申請人:上海交通大學(xué)