專利名稱：一種壓縮型護舷預張緊模擬裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種壓縮型護舷預張緊模擬裝置。
背景技術：
當今的海洋石油開發，無論是采用FPSO、固定式還是移動式的平臺，利用穿 梭油輪來回于碼頭及海上產油設施之間運輸石油是非常常見的一種方法。
當穿梭油輪靠泊平臺時，為了防止油輪與平臺的碰撞損壞平臺或油輪， 一般在 平臺靠船一側都會設置靠船架，同時在靠船架側面的兩端均設置多個橡膠護舷，以 吸收油輪的撞擊動能，減少撞擊力。
其中，壓縮型護舷的剛度曲線存在著明顯的特點，由三段組成①線性段，② 自由變形段，③限制變形段。由于其特殊的剛度曲線，要在海洋工程模型試驗當中 模擬出這種反力及變形的關系，需要專門設計出一套相應的模擬裝置，目前還沒有 這樣的裝置。
經對現有技術文獻以及專利文獻的檢索，尚未發現與本實用新型主題相同或類 似的文獻報道。
實用新型內容
本實用新型的目的在于彌補現有技術的空缺，提供一種模擬具上述特殊剛度特 性的壓縮型護舷預張緊模擬裝置。
本實用新型所提供的壓縮型護舷預張緊模擬裝置，它由彈性變形部分、限位導 軌部分和預張緊部分三個部分組成；所述限位導軌部分包括導軌5、可在導軌上滑 動的導軌滑動塊7和位于導軌5 —端的滑輪9;所述彈性變形部分與限位導軌部分 的導軌滑動塊7固定連接，所述預張緊部分由滑輪10、重塊ll、滑輪支架12和可 承擔重塊11重量的絲狀物13組成；所述滑輪支架12將滑輪10支起，所述絲狀物 13的一端與重塊11連接，并使重塊ll懸空，另一端繞過滑輪10和滑輪9與導軌 滑動塊7或所述彈性變形部分連接。所述限位導軌部分還包括滑輪支撐塊8，所述 滑輪支撐塊8將滑輪9固定在導軌5的一端。
該結構中彈性變形部分連接于導軌滑動塊7，預張緊部分的絲狀物13繞過滑輪 9連接到前面所說的連接支撐部件或者導軌滑動塊7，從而可以給彈性變形部分施加由重塊重量提供的預緊力，以達到預張緊的目的。
所述彈性變形部分由至少一個壓彈簧1、分別固定于每個壓彈簧1的兩端的連
接墊塊2、模型接觸塊3和連接支撐部件4組成；壓彈簧1 一端固定的連接墊塊2 與連接支撐部件4固定連接，壓彈簧1的另一端固定的連接墊塊2與所述模型接觸 塊3連接，所述彈性變形部分通過所述連接支撐部件4與導軌滑動塊7固定連接。 所述模型接觸塊3可以根據需要設置每個壓彈簧設置一塊或多個壓彈簧共同連接一 塊模型接觸塊3，其大小、形狀和材料科根據實驗需要設置。
基于上述結構，本實用新型的裝置，當彈性變形部分受到沖擊時，利用彈簧和 重塊在受力情況下位移的變化，可以有效地模擬壓縮型護舷的真實受力特性；利用 彈簧和重塊不同組合，可以模擬具有不同彎曲方向的非線性彈簧曲線。
所述限位導軌部分還包括限制導軌滑動塊7在導軌5的滑動區域的導軌限位塊 6。導軌限位塊6可以通過螺母或其它方式固定于導軌5的不同位置上，此時，導軌 滑動塊7可以在導軌限位塊和滑輪9所限制的導軌區域內自由地滑動。
上述絲狀物13優選為金屬絲，如鋼絲等。
本實用新型工作前，根據所需模擬的壓縮型護舷剛度曲線的特征值，確定好壓 彈簧1數量、剛度、導軌限位塊6的位置及配重重塊11的質量。具體方式為根據 剛度曲線自由變形段的斜率，確定合適剛度的彈簧及相應數量；根據剛度曲線自由 變形段的水平距離，也即自由變形的距離，確定導軌限位塊6在導軌5上的位置， 并用螺母固定在導軌上；根據剛度曲線限制變形段的最小反力值，確定配重重塊的 質量，并用鋼絲連接好懸掛于大滑輪上。
工作時，船模一舷靠上模型接觸塊，當接觸力小于配重重塊質量所提供的反力 時，壓彈簧將處于彈性壓縮階段，此階段將模擬剛度曲線中的線性段；當接觸力等 于配重重塊質量所提供的反力時，壓彈簧的變形達到最大，不再壓縮，同時導軌滑 動塊7可以沿導軌向導軌限制塊6的方向滑動，此階段將模擬剛度曲線中的自由變 形段；當接觸力大于配重重塊質量所提供的反力時，導軌滑動塊必已滑行至導軌限 位塊所在位置，此時，船模與本實用新型間相當于剛性接觸，接觸力將急劇增大， 此階段將模擬剛度曲線中的限制變形段。
上述裝置彈性變形部分模型接觸塊的材料，數量及接觸面積應根據原型以及試 驗縮尺比選擇；滑輪9必須固定于導軌上的部位須剛度足夠大，不能產生過大變形， 比如上述滑輪支撐塊的剛度必須足夠大，以保證在整個工作的過程中不至于斷裂或 產生過大變形，這對于獲得準確的試驗數據，更好發揮本實用新型裝置的作用非常 重要。本實用新型的壓縮型護舷預張緊模擬裝置利用合適彈性的壓彈簧模擬彈性[^ 段，適當的配重模擬自由變形階段，以及可調節的限位裝置模擬限制變形段，能夠 在海洋工程試驗中良好地模擬壓縮型護舷。本實用新型的裝置可在模擬海洋工程水 池試驗時的壓縮型護舷，得到真實地反映試驗結果，獲得良好結果。
本實用新型具有明顯的創新性。首先，在本實用新型前尚未有類似的裝置能夠 模擬壓縮型護舷的剛度特性，而經試驗驗證，本實用新型能夠很好地模擬出具三段 性質差異大的剛度特性；其次，本實用新型可以根據目標剛度曲線所需要的特征值， 任意地調節相應的自由變形段距離及進入剛性階段的最小反力值，故一個模型能夠 模擬多個剛度特征值有差異的實物。所以，本實用新型能夠廣泛地用于模擬具有與 壓縮型護舷類似剛度特性的各種裝置。再者，本實用新型有效地解決了模型試驗非 線性的真實性問題，對今后類似工作具有較高的參考價值。
圖1為本實用新型壓縮型護舷預張緊模擬裝置總體示意圖2為本實用新型壓縮型護舷預張緊模擬裝置的彈性變形部分示意圖3為本實用新型壓縮型護舷預張緊模擬裝置的限位導軌部分示意圖4為本實用新型壓縮型護舷預張緊模擬裝置的預張緊部分示意圖5為本實用新型壓縮型護舷預張緊模擬裝置模擬的剛度曲線與橡膠護舷實際
剛度曲線的對比示意圖。
具體實施方式
下述實施例中所述的方法，如無特別說明，均為常規方法。
如圖l-圖4，是本實用新型的壓縮型護舷預張緊模擬裝置，它由彈性變形部分 (圖2)、限位導軌部分(圖3)和預張緊部分(圖4)三個部分組成；
其中，彈性變形部分由至少一個壓彈簧l、分別固定于每個壓彈簧l的兩端的 連接墊塊2、模型接觸塊3和連接支撐部件4組成；壓彈簧1 一端固定的連接墊塊2 與連接支撐部件4固定連接，壓彈簧1的另一端固定的連接墊塊2與模型接觸塊3 連接。所述模型接觸塊3可以根據需要設置每個壓彈簧設置一塊或多個壓彈簧共同 連接一塊模型接觸塊3，其大小、形狀和材料科根據實驗需要設置。
限位導軌部分由導軌5、可在導軌上滑動的導軌滑動塊7、限制導軌滑動塊7在 導軌5的滑動區域的導軌限位塊6、固定于導軌5 —端的滑輪支撐塊8和固定于滑 輪支撐塊8上的小滑輪9組成；導軌限位塊6可以通過螺母或其它方式固定于導軌 5的不同位置上，此時，導軌滑動塊7可以在導軌限位塊和滑輪9所限制的導軌區 域內自由地滑動。使用時，導軌5可使導軌滑動塊7在水平方向上滑動。預張緊部分由滑輪10、重塊11、滑輪支架12和可承擔重塊11重疊的鋼絲13 組成；滑輪支架12將滑輪10支起，絲狀物13的一端與重塊11連接，并使重塊ll 懸空。
上述彈性變形部分的連接支撐部件4與限位導軌部分的導軌滑動塊7下部固定 連接，使彈性變形部分可在導軌上自由滑動；上述鋼絲13的另一端(不與重塊ll 連接的一端)繞過滑輪10和滑輪9與彈性變形部分的連接支撐部件4連接，達到為 彈性變形部分施加由重塊重量提供的預緊力，達到預張緊的目的。
基于上述結構，本實用新型的裝置，當彈性變形部分受到沖擊時，利用彈簧和 重塊在受力情況下位移的變化，可以有效地模擬壓縮型護舷的真實受力特性；利用 彈簧和重塊不同組合，可以模擬具有不同彎曲方向的非線性彈簧曲線。
工作前，根據所需模擬的壓縮型護舷剛度曲線的特征值，確定好壓彈簧l數量、 剛度、導軌限位塊6的位置及配重重塊11的質量。具體方式為根據剛度曲線自由 變形段的斜率，確定合適剛度的彈簧及相應數量；根據剛度曲線自由變形段的水平 距離，也即自由變形的距離，確定導軌限位塊6在導軌5上的位置，并用螺母固定 在導軌上；根據剛度曲線限制變形段的最小反力值，確定配重重塊的質量，并用鋼 絲連接好懸掛于大滑輪上。
工作時，船模一舷靠上模型接觸塊，當接觸力小于配重重塊質量所提供的反力 時，壓彈簧將處于彈性壓縮階段，此階段將模擬剛度曲線中的線性段；當接觸力等 于配重重塊質量所提供的反力時，壓彈簧的變形達到最大，不再壓縮，同時導軌滑 動塊7可以沿導軌向導軌限制塊6的方向滑動，此階段將模擬剛度曲線中的自由變 形段；當接觸力大于配重重塊質量所提供的反力時，導軌滑動塊必已滑行至導軌限 位塊所在位置，此時，船模與本實用新型間相當于剛性接觸，接觸力將急劇增大， 此階段將模擬剛度曲線中的限制變形段。
上述裝置彈性變形部分模型接觸塊的材料，數量及接觸面積應根據原型以及試 驗縮尺比選擇；上述滑輪支撐塊的剛度必須足夠大，通過焊接或螺栓固定，以保證 在整個工作的過程中不至于斷裂或產生過大變形，這對于獲得準確的試驗數據非常 重要。
本實用新型的壓縮型護舷預張緊模擬裝置利用合適彈性的壓彈簧模擬彈性階 段，適當的配重模擬自由變形階段，以及可調節的限位裝置模擬限制變形段，能夠 在海洋工程試驗中良好地模擬壓縮型護舷。本實用新型的裝置可在模擬海洋工程水 池試驗時的壓縮型護舷，得到真實地反映試驗結果，獲得良好結果。
基于上述結構設計，本實用新型具有創新性，首先，在本實用新型前尚未有類似的裝置能夠模擬壓縮型護舷的剛度特性，而經試驗驗證，本實用新型能夠很好地 模擬出具三段性質差異大的剛度特性；其次，本實用新型可以根據目標剛度曲線所 需要的特征值，任意地調節相應的自由變形段距離及進入剛性階段的最小反力值， 故一個模型能夠模擬多個剛度特征值有差異的實物。所以，本實用新型能夠廣泛地 用于模擬具有與壓縮型護舷類似剛度特性的各種裝置。再者，本實用新型有效地解 決了模型試驗非線性的真實性問題，對今后類似工作具有較高的參考價值。
上述裝置已經通過試驗驗證，試驗模擬了穿梭油輪直接靠泊儲油平臺。其中上 述裝置用于具體模擬儲油平臺的橡膠護舷。具體試驗參數如下
穿梭油輪噸位 5000噸載重量；
儲油平臺橡膠護舷類型 DA-A800HX2.5米；
儲油平臺橡膠護舷數量 兩端，每端各4個；
護舷模擬裝置數量 兩套，每套模擬4個上述儲油平臺橡膠護舷；
波浪環境條件 有效波高0.5至3.0米；
壓彈簧使用數量 每套模擬裝置使用4個壓彈簧，共8個。
壓彈簧受力與變形的關系根據相應的橡膠護舷的受力特性來選擇，每套模擬裝 置壓彈簧的數量對應需要模擬的橡膠護舷的數量，重塊的重量根據橡膠護舷自由變 形段時的受力來確定。
結果如圖5所示，通過試驗模擬及驗證，模擬裝置的受力特性與真實橡膠護舷 非常接近，可以證明，該裝置能夠成功模擬橡膠護舷的真實受力特性。
權利要求1、一種壓縮型護舷預張緊模擬裝置，其特征在于它由彈性變形部分、限位導軌部分和預張緊部分三個部分組成；所述限位導軌部分包括導軌(5)、可在導軌上滑動的導軌滑動塊(7)和固定于導軌(5)一端的滑輪(9)；所述彈性變形部分與限位導軌部分的導軌滑動塊(7)固定連接，所述預張緊部分由滑輪(10)、重塊(11)、滑輪支架(12)和可承擔重塊(11)重量的絲狀物(13)組成；所述滑輪支架(12)將滑輪(10)支起，所述絲狀物(13)的一端與重塊(11)連接，并使重塊(11)懸空，另一端繞過滑輪(10)和滑輪(9)后與導軌滑動塊(7)或所述彈性變形部分連接。
2、 根據權利要求1所述的裝置，其特征在于所述彈性變形部分由至少一個壓 彈簧(1)、分別固定于每個壓彈簧(1)的兩端的連接墊塊(2)、模型接觸塊(3) 和連接支撐部件(4)組成；壓彈簧(1) 一端固定的連接墊塊(2)與連接支撐部件(4)固定連接，壓彈簧(1)的另一端固定的連接墊塊(2)與所述模型接觸塊(3) 連接，所述彈性變形部分通過所述連接支撐部件(4)與導軌滑動塊(7)固定連接。
3、 根據權利要求l所述的裝置，其特征在于所述限位導軌部分還包括限制導 軌滑動塊(7)在導軌(5)上的滑動區域的導軌限位塊(6)，所述導軌限位塊(6) 可插接或用螺固件固定于導軌(5)的不同位置。
4、 根據權利要求1所述的裝置，其特征在于所述限位導軌部分還包括滑輪支 撐塊(8)，所述滑輪支撐塊(8)將滑輪(9)固定在導軌(5)的一端。
5、 根據權利要求1-4中任意一項所述的裝置，其特征在于所述絲狀物(13) 為金屬絲。
專利摘要本實用新型公開了一種壓縮型護舷預張緊模擬裝置。它由彈性變形部分、限位導軌部分和預張緊部分組成；限位導軌部分包括導軌、導軌滑動塊和固定于導軌一端的滑輪；彈性變形部分與限位導軌部分的導軌滑動塊固定連接，預張緊部分由滑輪、重塊、滑輪支架和可承擔重塊重量的絲狀物組成；滑輪支架將滑輪支起，絲狀物的一端與重塊連接，并使重塊懸空，另一端繞過滑輪和滑輪后與導軌滑動塊或彈性變形部分連接。該裝置能夠模擬出三段性質差異大的剛度特性；可根據目標剛度曲線所需要的特征值，調節相應的自由變形段距離及進入剛性階段的最小反力值，故一個模型能夠模擬多個剛度特征值有差異的實物，能夠廣泛地用于模擬具有與壓縮型護舷類似剛度特性的各種裝置。
文檔編號G01M10/00GK201421393SQ200920108728
公開日2010年3月10日 申請日期2009年6月5日 優先權日2009年6月5日
發明者于春潔, 侯金林, 吳小鵬, 張承懿, 叢 易, 達 李, 楊建民, 肖龍飛, 模 范, 旭 賈, 馬巍巍 申請人:中國海洋石油總公司;中海石油研究中心;上海交通大學