本發(fā)明涉及海洋平臺實驗裝置技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種基于磁懸浮原理的海洋平臺試驗裝置及實驗方法。
背景技術(shù):
海洋工程模型試驗是海洋工程領(lǐng)域的一種重要研究方法。它對準確預報海洋結(jié)構(gòu)物的水動力性能,設(shè)計具有良好性能的海洋結(jié)構(gòu)物,有著重要意義。
在海洋工程模型試驗中,為了精準測量模型在不同環(huán)境下的水動力性能,需要最大可能模擬出與真實平臺受力的物理環(huán)境。在張力腿平臺模型試驗中,需要保證海洋平臺模型收到頂板的側(cè)向力幾乎沒有。通常通過氣動軸承來達到這一目的。但是氣動軸承對頂板的平整度要求非常高,當板面平整度不滿足要求是,會產(chǎn)生較大的橫向阻力對試驗測量造成干擾。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的技術(shù)問題,本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡單且橫向阻力小的基于磁懸浮原理的海洋平臺試驗裝置及實驗方法。
本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的:
本發(fā)明提供一種基于磁懸浮原理的海洋平臺試驗裝置,其包括:
磁力頂板,固定在一外部的連接裝置上;
通電導軌,位于所述磁力頂板的下方,所述通電導軌與所述磁力頂板相對面的磁極性相同;
海洋平臺模型,下部漂浮在水面上,其上部經(jīng)支撐機構(gòu)與所述通電導軌相連接,所述支撐機構(gòu)的邊角處還對稱的設(shè)有多個支柱;
多個彈性連接件,與所述支柱一一對應,且所述彈性連接件的兩端分別與所述支柱和連接裝置相連接。
進一步地,所述支撐機構(gòu)包括平臺支撐板和多個支架,多個所述支架的上端與所述通電導軌相連接,其下端與所述平臺支撐板的上表面相連接,所述平臺支撐板的下表面與所述海洋平臺模型相連接。
進一步地,多個所述支架沿所述通電導軌的周向方向上平均分布。
進一步地,所述磁力頂板的截面積大于所述通電導軌的截面積。
進一步地,所述磁力頂板的上表面還設(shè)有加強板,所述加強板上開設(shè)有陣列分布的減重槽。
本發(fā)明還提供一種基于磁懸浮原理的海洋平臺試驗方法,其包括以下步驟:
S1、將海洋平臺模型放置到水中;
S2、調(diào)節(jié)海洋平臺模型在水中的位置,使所述海洋平臺的下部到達設(shè)定吃水深度;
S3、對通電導軌進行通電,并調(diào)節(jié)所述通電導軌的磁場強度,使所述通電導軌與磁力頂板之間的間隙達到設(shè)定范圍;
S4、通過連接裝置上下移動調(diào)節(jié)所述磁力頂板的位置,使所述海洋平臺模型的下部再次達到所述設(shè)定深度。
進一步地,所述步驟S2中,通過調(diào)節(jié)所述通電導軌內(nèi)的電流來改變所述通電導軌的磁場強度。
本發(fā)明的有益效果在于:通過磁力頂板和通電導軌同性相斥的磁懸浮原理,使磁力頂板與通電導軌之間能保持穩(wěn)定的間距,從而使海洋平臺模型在垂向方向上同時受水的浮力和磁力頂板相斥的磁力共同作用;在橫向方向上受到四周彈性連接件的拉力,進而得到跟真實物理環(huán)境十分接近的模型試驗環(huán)境,其不僅結(jié)構(gòu)簡單、可重復使用,而且降低了對頂板光潔度的需求,提高了測量結(jié)果的精確度。
附圖說明
為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例,對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1是本發(fā)明的基于磁懸浮原理的海洋平臺試驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2是本發(fā)明的基于磁懸浮原理的海洋平臺試驗裝置的支撐機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖3是本發(fā)明的基于磁懸浮原理的海洋平臺試驗裝置的磁力頂板的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖4是本發(fā)明的基于磁懸浮原理的海洋平臺試驗方法的方法流程圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細闡述,以使本發(fā)明的優(yōu)點和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解,從而對本發(fā)明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。
參閱圖1-2所示,本發(fā)明的基于磁懸浮原理的海洋平臺試驗裝置,其包括:
磁力頂板1,固定在一外部的連接裝置2上;連接裝置2可以為拖車機構(gòu)或其他機構(gòu);
通電導軌3,位于磁力頂板1的下方,通電導軌3與磁力頂板1相對面的磁極性相同;
海洋平臺模型4,下部漂浮在水面上,其上部經(jīng)支撐機構(gòu)5與通電導軌3相連接,支撐機構(gòu)5的邊角處還對稱的設(shè)有多個支柱6;
多個彈性連接件7,與支柱6一一對應,且彈性連接件7的兩端分別與支柱6和連接裝置2相連接。其中,為了保持一定的剛度要求,本實施例中的彈性連接件7為彈簧。
本發(fā)明通過磁力頂板1和通電導軌3同性相斥的磁懸浮原理,使磁力頂板1與通電導軌3之間能保持穩(wěn)定的間距,從而使海洋平臺模型4在垂向方向上同時受水的浮力和磁力頂板1相斥的磁力共同作用;在橫向方向上受到四周彈性連接件7的拉力,進而得到跟真實物理環(huán)境十分接近的模型試驗環(huán)境,其不僅結(jié)構(gòu)簡單、可重復使用,而且降低了對頂板光潔度的需求,提高了測量結(jié)果的精確度。
本發(fā)明中,支撐機構(gòu)5包括平臺支撐板51和多個支架52,多個支架52的上端與通電導軌3相連接,其下端與平臺支撐板51的上表面相連接,平臺支撐板51的下表面與海洋平臺模型4相連接。通過平臺支撐板51和多個支架52的相互配合,使通電導軌3與海洋平臺模型4的形狀和大小可以相互獨立,降低了加工成本和難度,并且擴大了不同大小或形狀的海洋平臺模型4的適用范圍。
較佳的,為了使磁力頂板1的磁性排斥力能均勻地傳導至海洋平臺模型4,防止海洋平臺模型4受力不均造成的傾斜、翻轉(zhuǎn),多個支架52沿通電導軌3的周向方向上平均分布。
本發(fā)明中,為了進一步提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,磁力頂板1的截面積大于通電導軌3的截面積。其中,磁力頂板1的上表面還設(shè)有加強板11,加強板11可以增加磁力頂板1的剛度,減少其形變。參閱圖3所示,為了降低整體的重量,加強板11上開設(shè)有陣列分布的減重槽12。
參閱圖4所示,一種基于磁懸浮原理的海洋平臺試驗方法,其包括以下步驟:
S1、將海洋平臺模型4放置到水中;
S2、調(diào)節(jié)海洋平臺模型4在水中的位置,使海洋平臺4的下部到達設(shè)定吃水深度;
S3、對通電導軌3進行通電,并調(diào)節(jié)通電導軌3的磁場強度,使通電導軌3與磁力頂板1之間的間隙達到設(shè)定范圍;本發(fā)明中,為了使通電導軌3與磁力頂板1之間相互的磁性排斥力保持均衡,避免通電導軌3和海洋平臺模型4發(fā)生傾斜、側(cè)翻等,通電導軌3與磁力頂板1之間間隙的大小需要保持穩(wěn)定,而其具體的設(shè)定范圍可以根據(jù)實際場合進行合理設(shè)定,如10-50mm等。
S4、通過連接裝置2上下移動調(diào)節(jié)磁力頂板1的位置,使海洋平臺模型4的下部再次達到設(shè)定深度。從而使整個裝置達到實驗所需的狀態(tài),提高了測量結(jié)果的精確度。
進一步地,步驟S2中,通過調(diào)節(jié)通電導軌3內(nèi)的電流來改變通電導軌3的磁場強度。
以上,僅為本發(fā)明的具體實施方式,但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此,任何不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動想到的變化或替換,都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此,本發(fā)明的保護范圍應該以權(quán)利要求書所限定的保護范圍為準。