海洋结构物强迫往复运动装置 【技术领域】
本发明涉及的是一种海洋工程技术领域的试验装置，具体是一种海洋结构物强迫往复运动装置。
背景技术
半潜式平台、SPAR平台、TLP平台、浮筒等大尺度深水海洋工程结构在波浪、海流作用下的涡激运动，以及海洋平台桩腿、锚链、立管等小尺度构件在波浪、海流作用下的的涡激振动，都是当今海洋工程领域重点关注的前沿研究课题。与自激振荡一样，强迫振荡模拟与实验也是其中地重要研究内容。目前而言，模型试验是研究涡激运动和涡激振动最有效的途径之一，通过模型试验可以得到海洋工程结构物在波浪、海流以及二者耦合作用下的水动力系数，包括质量系数和阻力系数等，以及其随不同Re数、不同KC数的变化规律，这些测试数据对于准确预报运动性能和环境载荷、完善理论与数值模拟方法和手段都具有重要的意义。
实验室原有强迫往复运动试验装置具有明显局限性：运动幅度较小，仅1m；结构单薄，只能进行小尺度结构模型的实验；功能单一，只能用于模拟涡激振动，而不能模拟涡激运动。这套模型已不能适应海洋深水试验池对于当今海洋结构物涡激振动、涡激运动模拟与实验的要求。
经过对现有技术的检索发现，现有技术中的类似装置包括：专利申请号200710043697.0，专利名称为：横置于拖曳水池中柔性管件模型的涡激振动试验装置；专利申请号200710043696.6，专利名称为：竖直于拖曳水池中柔性管件模型的涡激振动试验装置；专利申请号200620047162.1，专利名称为：单柱式海洋平台涡激运动模型试验装置。上述现有技术的不足之处在于：(1)测量目标单一，只能模拟涡激运动或者涡激振动；(2)都需要开动拖车等大型设备在拖曳水池中从而进行试验。
【发明内容】
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种海洋结构物强迫往复运动装置，使模型试验中运动距离大幅度加长，承载能力大幅度提高，而且可以实现所连接模型按给定的幅度、周期、方式自动往复振荡运动。
本发明通过以下技术方案实现的，本发明包括：底座、直线轨道、滑块、驱动电机及减速器，其中：底座平行固定于拖车底部，直线轨道固定设置于底座的下表面，滑块通过齿轮齿条的方式在直线轨道上运动，滑块上安装有驱动电机和行星减速器。
所述的直线轨道长7.5m，通过齿轮齿条的方式在直线轨道上运动
所述的滑块的最大承受扭矩为9000NM，最大运行速度为3.0m/s，该滑块通过齿轮齿条的方式在直线轨道上平滑运动。滑块上安装有驱动电机和行星减速器。滑块底部设有螺栓以连接海洋结构物试验模型。
所述的驱动电机的最大拉力为650kg，驱动电机上设有长度为16m的走线拖链，该走线拖链的两端分别与驱动电机4和电源以及控制电机的计算机相连。
工作时，将模型固定在运动滑块下，开启驱动电机和减速器，带动滑块在直线滑轨上大幅往复运动或小幅振动，以此模拟大尺度深水海洋工程结构在波浪、海流作用下的涡激运动和小尺度构件的涡激振动。
本发明与现有技术相比具有以下优点：1)可以实现所连接模型按给定的幅度、周期、方式自动往复振荡运动，运动方式包括正弦运动等，可自定义因此既可以模拟涡激振动也可以模拟涡激运动，既可实现小负载情况下的高速振荡运动(最大速度3m/s)，也可实现大负载情况下的振荡运动(最大速度1.5m/s)；2)自带驱动电机，因此不需要拖车等外部设备；3)有效运动距离可达6m，比之先前的1m有效距离大幅度提高；4)垂向负载可达300kg，水平负载可达400kg，同样比目前设计有很大提高，因此适用于大型深水工程结构物试验。综上所述，可见本发明能够适用于各种深水工程结构物涡激振动、涡激运动模拟与实验的需要。可用于测量和调节船类、FPSO、半潜式钻井平台、SPAR平台等多种海洋工程结构物模型的参数。
【附图说明】
图1为本发明总体示意图。
图2为本发明正面示意图。
图3为本发明俯视示意图。
图4为本发明侧视示意图。
图5为本发明工作示意图。
【具体实施方式】
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，本实施例包括：4个底座1、直线轨道2、滑块3、驱动电机4及减速器5，其中：4个底座1分别垂直固定于拖车9底部，直线轨道2固定设置于4个底座1的下表面，滑块3设置于直线轨道2上，驱动电机4和行星减速器5分别与滑块3相连接。
所述的底座1的下表面处于同一水平线上，同时其下表面中心都处于同一直线上，以保证直线轨道2在同一水平面上。
所述的直线轨道2长7.5m，侧面全长范围内都有齿条。
所述的滑块3的最大承受扭矩为9000NM，最大运行速度为3.0m/s，该滑块3以齿轮齿条的形式和直线轨道2相连接，上面安装有驱动电机4和行星减速器5，其底部设有螺栓连接海洋结构物试验模型。
所述的驱动电机4上设有长度为16m的走线拖链6，该走线拖链6的两端分别与驱动电机4和电源以及控制电机的计算机相连。
工作时，海洋结构物强迫往复运动试验装置需水平安装在水线面8上方，并保持一定间距。底座1需紧密连接在水线面上方的固定构件(例如拖车9)底部，以避免安装直线滑轨2时出现偏移。如图5所示，将整套系统安装在拖车9下面，然后在运动滑块3下安装试验用的模型7，使得模型水线和水线面8对齐，接着开启驱动电机4，即可带动模型7在水中往复振动和振荡运动。以此模拟海洋结构物在海洋中的涡激振动和涡激运动。