一种全耦合绷紧式系泊系统的实验装置

本发明属于海洋工程，涉及一种全耦合绷紧式系泊系统的实验装置。

背景技术：

1、海洋工程系泊系统通常可以分为悬链式系泊系统和绷紧式系泊系统，相较于悬链式系泊系统，绷紧式系泊系统系泊半径小，整体重量较轻，通常采用纤维系泊缆绳。随着海洋油气资源开发技术的发展，浮式平台在水深尺度上得到扩展，绷紧式系泊系统以及纤维系缆的应用越来越广泛。因此，对绷紧式系泊系统展开详尽的实验研究具有重大意义。

2、然而，现有的实验装置只单单考虑了波浪与结构物相互作用、系缆受力特性研究、链土相互作用、锚土相互作用，未能将整套系泊系统的真实特性进行模拟。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种全耦合绷紧式系泊系统的实验装置，能够真实全面的模拟在环境荷载作用下，绷紧式系泊系统各部分响应特性以及各部分的协同作用结果。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种全耦合绷紧式系泊系统的实验装置，包括水槽、缆绳、浮体、土箱以及试验台，所述水槽用于提供水环境，所述土箱和试验台依次架设于水槽上；所述土箱内设置有锚，所述试验台上设置有转向滑轮；所述水槽内一端设置有造波板，水槽底部设置有锚固轮滑和锚固装置，所述浮体一端通过一条缆绳与锚固装置固定连接，另一端通过另一条缆绳依次与锚固轮滑、转向轮滑以及锚连接。

4、进一步地，水槽内的另一端设置有消浪平台，消浪平台的设置用于避免反射波浪对实验区域的水动力条件造成影响，以保证实验的准确性。

5、进一步地，本发明的实验装置还包括锚链，所述缆绳与浮体通过锚链连接，锚链一端与缆绳固定连接，另一端与浮体固定连接。

6、进一步地，所述土箱固定设置于造波板的上方，并固定设置于水槽上部。

7、进一步地，所述土箱的两侧边分别设置有轨道，所述试验台下部设置有轨道滑轮，所述轨道滑轮与轨道匹配设置，这样试验台可以在水槽上滑动。

8、进一步地，所述试验台包括设置于上部的台面和用于支撑台面的支撑腿。

9、进一步地，所述试验台包括设置于上部的台面和用于支撑台面的支撑腿，所述支撑腿的下部设置有轨道滑轮。

10、进一步地，所述支撑腿为升降腿，能够调节试验台的台面高度。

11、进一步地，所述台面的两端皆设置有转向滑轮，转向滑轮用于改变系缆的方向。

12、进一步地，所述试验台上设置有激光位移传感器，位于转向滑轮与锚之间的缆绳段上设置缆绳标记段，所述激光位移传感器设置于缆绳标记段的下方，所述激光位移传感器用于测量缆绳标记段的位移；位于转向滑轮与锚之间的缆绳段上还设置有张力传感器，所述张力传感器用于采集缆绳所受张力数据。

13、进一步地，所述缆绳、锚、转向滑轮、锚固滑轮以及锚固装置为成套设置，所述实验装置至少设置有一套，当有至少偶数套时，缆绳、锚、转向滑轮、锚固滑轮以及锚固装置成套的对称设置，当有奇数套时，缆绳、锚、转向滑轮、锚固滑轮以及锚固装置成套的均布设置。

14、与现有技术相比，本发明提供了一种全耦合绷紧式系泊系统的实验装置，具备以下有益效果：

15、（1）本发明的实验装置为一套耦合波浪与结构物相互作用、系缆响应、锚与土相互作用的全耦合绷紧式系泊系统实验装置，能够真实全面的模拟在环境荷载作用下，绷紧式系泊系统各部分响应特性以及各部分的协同作用结果，弥补了现有单个部分响应特性的实验装置的缺陷，是能够全面的研究绷紧式系泊系统的实验装置。

16、（2）本发明的实验装置，可以通过更换各部分的材料于型号来满足不同工作荷载，不同类型浮体，不同系缆材料，不同类型锚的实验，进一步全面模拟绷紧式系泊系统各部分响应特性以及各部分的协同作用结果，能广泛的运用于绷紧式系泊系统的模拟与研究。

技术特征：

1.一种全耦合绷紧式系泊系统的实验装置，其特征在于：包括水槽、缆绳、浮体、土箱以及试验台，所述水槽用于提供水环境，所述土箱和试验台依次架设于水槽上；所述土箱内设置有锚，所述试验台上设置有转向滑轮；所述水槽内一端设置有造波板，水槽底部设置有锚固轮滑和锚固装置，所述浮体一端通过一条缆绳与锚固装置固定连接，另一端通过另一条缆绳依次与锚固轮滑、转向轮滑以及锚连接。

2.根据权利要求1所述的一种全耦合绷紧式系泊系统的实验装置，其特征在于：还包括锚链，所述缆绳与浮体通过锚链连接。

3.根据权利要求1所述的一种全耦合绷紧式系泊系统的实验装置，其特征在于：所述土箱固定设置于造波板的上方，并固定设置于水槽上部。

4.根据权利要求1所述的一种全耦合绷紧式系泊系统的实验装置，其特征在于：所述土箱的两侧边分别设置有轨道，所述试验台下部设置有轨道滑轮，所述轨道滑轮与轨道匹配设置。

5.根据权利要求1所述的一种全耦合绷紧式系泊系统的实验装置，其特征在于：所述试验台包括设置于上部的台面和用于支撑台面的支撑腿。

6.根据权利要求4所述的一种全耦合绷紧式系泊系统的实验装置，其特征在于：所述试验台包括设置于上部的台面和用于支撑台面的支撑腿，所述支撑腿的下部设置有轨道滑轮。

7.根据权利要求5或6所述的一种全耦合绷紧式系泊系统的实验装置，其特征在于：所述支撑腿为升降腿。

8.根据权利要求5或6所述的一种全耦合绷紧式系泊系统的实验装置，其特征在于：所述台面的两端皆设置有转向滑轮。

9.根据权利要求1所述的一种全耦合绷紧式系泊系统的实验装置，其特征在于：所述试验台上设置有激光位移传感器，位于转向滑轮与锚之间的缆绳段上设置缆绳标记段，所述激光位移传感器设置于缆绳标记段的下方，所述激光位移传感器用于测量缆绳标记段的位移；位于转向滑轮与锚之间的缆绳段上还设置有张力传感器，所述张力传感器用于采集缆绳所受张力数据。

10.根据权利要求1所述的一种全耦合绷紧式系泊系统的实验装置，其特征在于：所述缆绳、锚、转向滑轮、锚固滑轮以及锚固装置为成套设置，所述实验装置至少设置有一套。

技术总结
本发明涉及海洋工程技术领域，公开了一种全耦合绷紧式系泊系统的实验装置，包括水槽、缆绳、浮体、土箱以及试验台，所述水槽用于提供水环境，所述土箱和试验台依次架设于水槽上；所述土箱内设置有锚，所述试验台上设置有转向滑轮；所述水槽内一端设置有造波板，水槽底部设置有锚固轮滑和锚固装置，所述浮体一端通过一条缆绳与锚固装置固定连接，另一端通过另一条缆绳依次与锚固轮滑、转向轮滑以及锚连接。本发明的有益效果为能够真实全面的模拟在环境荷载作用下，绷紧式系泊系统各部分响应特性以及各部分的协同作用结果。

技术研发人员：连宇顺,沈舒天,李东昂,郑金海
受保护的技术使用者：河海大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13