Модель морской платформы

 

р11987008

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61)Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 19.06. 81 (21) 3305528/29-15 (54)М Ка з

02 В 1/02 с присоединением заявки Йо

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений, и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 07.01. 83. Бюллетень Мо 1

t$3) УДК 627.74 (088.8 ) Дата опубликования описания 07.01.83 (72) Авторы изобретения

Ю.Б. Майоров и В.В. К (71) Заявитель (54 ) МОДЕЛЬ МОРСКОЙ ПЛАТФОРМЫ

Изобретение относится к модельным испытаниям гидротехнических сооружений на воздействие волн, проводимых на стадии проектирования.

Известны модели, осуществленные по принципу физического-моделирования 1 j.

Однако при модельных испытаниях морских платформ, колонны которых представляют собой достаточно гибкие решетчатые конструкции, находящиеся под воздействием инерционных и скоростных гидродинамических нагрузок от волн, необходимо удовлетворять критериям подобия Фруда, Рейнольдса и Коши, которые несовместимы.

Известна также модель морской платформы, состоящая из верхнего строения и секционных. колонн. При этом модель выполнена упрощенной геометрии и изготовлена с целью сохранения приближенного гидродинамического подобия из композитного материала на основе эпоксидной смолы 5- 3.

Недостатком известной модели является большая трудность изготовления колонн, поскольку вначале должна быть определена, с учетом упрощений, их геометрическая форма, обеспечивающая подобие гидродинамических сил. Затем эта форма должна быть воплощена в материале с заданными плотностью и модулем упругости. Корректировка каких либо характеристик модели (плотности, гибкости или гидродинамического сопротивления) после ее изготовления невозможна. В этом случае колонны следует изготавливать заново. Упрощенная геометрическая форма колонн известной модели подбирается иэ условия равенства волновых нагрузок путем методических опытов на геометрически подобной модели и модели с упрощенной геометрией. При этом предполагается, что инерционная составляющая волновой нагрузки мала по сравнению со скоростной. В действительности их соотношение (0,3:, 0,4) таково, что требует ее учета.

Таким образом, известная модель имеет сложную технологию изготовле25 ния и .не обеспечивает механического подобия с достаточной точностью.

Цель изобретения — повышение точности моделирования процесса взаимодействия колонн с волнами и уп9 87008 рощение технологии изготовления модели .

Поставленная цель достигается тем, что колонна выполнена в виде гибкого стержня и секций гидродинамического сопротивления, закрепленных на стержне с интервалом, исключающйм их взаимное касание.

При этом секция гидродинамического сопротивления выполнена в виде пространственного каркаса с симмет10 рично укрепленными на нем элементами гидродинамического сопротивления, а ,элементы гидродинамического сопротивления выполнены в форме призмы или цилиндра.

Такое устройство позволяет легко подобрать гибкий стержень необходимой жесткости, используя, например, стандартные дюралюминиевые трубки, и проконтролировать его фактический прогиб, как отдельно, так и в сборке с секциями. Так же несложно изготовить секции сопротивления, заранее расчитав их гидродинами че ски е х арак терн сти ки (и нерционные и скоростные) и проконтролиро- 25 вав результаты путем измерения волновой нагрузки в опыте. Материалы для изготовления секций сопротивления могут быть любые, обеспечивающие необходимый вес опоры. При не- 30 обходимости применяется балластировка. Таким образом, при значительно более простой технологии изготовления модели обеспечивается более высокая точность моделирования. 35

На фиг. 1 показана модель платформы, общий вид, на фиг. 2 - конструкция ее колонны.

Устройство содержит гибкий стержень 1, секцию гидродинамического сопротивления 2, элемент гидродинамического сопротивления 3, связь

4, кольцо 5, винт б.

ПредЛагаемое устрОйство представляет собой динамически подобную модель морской платформы на решетчатых колоннах. Основу колонны составляет гибкий стержень 1, сечение которого подбирается по величине

Ем н1 < БЕн iN

50 где Е, Е" - модули упругости на модели и в натуре, III Н

1, — моменты инерции сечения на модели и в натуре, сК вЂ” масштаб жесткости (А в - ) где аГ - масштаб модели или линейный масштаб.

На стержень 1 надеты и закреплены на одном кольце 5 винтом 6 сек- 60 ции гидродинамического сопротивле ния 2 с минимальными между ними зазорами так, чтобы при изгибе стержня 1 секции 2 не касались друг друга. Секции 2 имеют по габаритам форму призмы, поперечное сечение которой подобно сечению натурной колонны, и состоят из параллельных и симметрично расположенных элементов гидродинамического сопротивления 3 и связей 4, соединяющих их с кольцом 5 в достаточно жесткую пространственную конструкцию. Форму элеменТоВ гидродинамического сопротивления 3 выбирают с учетом достаточной изученности ее гидродинамических характеристик (например, пластина, круглый или призматический стержень и т.д.) . Размеры поперечного сечения элементов 3 и их количество определяют из условий

Ь м м - н н . . Схема + 7 С с, i - с, =л 1=1 м. м где С„ ), C„*

С" . С . - коэффициенты скорост)(сл )041 ного и инерционного сопротивления для

j-го элемента на модели и i-ro элемента в натуре соответственно;

a,V.,O,V — площади сечения и объм н н л 1 емы элементов, Ч Ч вЂ” скоростное и инерционс M ное сопротивление гибкого стержня 1 с кольцом 5 и связями 4 (-,сà — масштабы жесткости.

После изготовления одной секции, опытным путем проверяют ее гидродинамическое сопротивление и, при необходимости, корректируют поперечные размерИ или число элементов сопротив- ления.

Использование изобретения значительно упрощает задачу физического моделирования при изучении поведения морских платформ, повышает точность моделирования, упрощает технологию, уменьшает трудоемкость и стоимость изготовления моделей, предусматривает применение доступных материалов, дает реальную возможность проведения модельных испытаний крупных сооружений на существующем лабораторном оборудовании.

Формула изобретения

1. Модель морской платформы, состоящая из верхнего строения и секционных колонн, о т л и ч а ю щ а— я с я тем, что, с целью повышения точности моделирования процесса взаимодействия колонн с волнами и упрощения технологии изготовления модели, колонна выполнена в виде гибкого стержня и секций гидродинами987008

Составитель В. Казаков

Редактор М. Товтин Техред A.Âàáèíåö

Корректор Г. Огар

Заказ 10228/6 Тираж 671 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул. Проектная, 4

I ческого сопротивления, закрепленных на стержне с интервалом, исключающим их взаимное касание.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что секция гидродинамического сопротивления выполнена в виде пространственного каркаса с симметрично укрепленными на нем элементами гидродинамического сопротивления.

3. Устройство по и. 2, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что элемент гидродинамнческого сопротивления выполнен в виде призмы или цилиндра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Седов Л.И. Методы подобия и размерности в механике. М., Гостехиздат, 1957, с. 56-57.

2. Халфин И.Ш., Плешаков A.Â.

"Исследование волнового воздействия на решетчатые опоры передвижной бу10 ровой установки, ж-л "Нефтепроьисловое строительство", ВНИИОЭНГ 1 7, 1976.