一種微小漂浮物風(fēng)載荷測量方法
【專利摘要】本發(fā)明是水運工程領(lǐng)域中一種微小漂浮物風(fēng)載荷測量方法，包括由漂浮物、桿和彈簧秤組成的測量系統(tǒng)。海洋中定位裝置受到的風(fēng)載荷無法直接測量，需轉(zhuǎn)變?yōu)槭覂?nèi)測量，發(fā)現(xiàn)變化規(guī)律并應(yīng)用于實際條件中。在室內(nèi)條件下，研究對象受力面積有限，受到風(fēng)載荷很小。本發(fā)明基于杠桿放大原理，組合放大風(fēng)載荷的實驗裝置，將微小漂浮物風(fēng)載荷放大，通過測量放大后的力，間接求取風(fēng)載荷。
【專利說明】
一種微小漂浮物風(fēng)載荷測量方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明是關(guān)于一種水運工程領(lǐng)域微小漂浮物風(fēng)載荷的測量方法，主要包括由漂浮物、桿和彈簧秤組成的測量系統(tǒng)，以保證可以將微小受力放大到可以利用彈簧秤測量的程度，同時該發(fā)明也適用于其他形狀的漂浮物。
【背景技術(shù)】
[0002]海洋石油中，使用定位器定位漏油區(qū)域，定位器由漂浮材料與信號發(fā)射源組成，要求漂浮材料與漏油之間的粘附力能抵抗海洋風(fēng)對定位器的作用力。在海面漏油區(qū)域測量漂浮材料受到的粘附力有困難，需要轉(zhuǎn)變?yōu)槭覂?nèi)測量，必然會縮小所用漂浮材料尺寸，同時對漂浮材料承受風(fēng)載荷的測量也轉(zhuǎn)為室內(nèi)測量；由于室內(nèi)風(fēng)速限制以及材料承受載荷面積很小，使用靈敏彈簧秤無法直接進(jìn)行測量。
[0003]由于風(fēng)的作用使得漏油發(fā)生流動，漂浮材料與漏油之間存有作用力，故風(fēng)載荷不能利用理論計算公式得到，必須實際測量。工程應(yīng)用中，研究高層建筑所受風(fēng)載較多，其研究方向多為不同高度風(fēng)速的變化模型和風(fēng)載荷理論計算模型；對于水面漂浮物承受風(fēng)載的研究相對較少，風(fēng)載荷測量方法也少見。本發(fā)明基于杠桿放大原理，通過細(xì)長桿放大漂浮物受到風(fēng)載荷，基于漂浮物受力平衡的物理原理，計算其所受風(fēng)載荷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種微小漂浮物風(fēng)載荷測量方法。該方法利用杠桿原理和力矩平衡關(guān)系放大微小漂浮物風(fēng)載荷，利用測力工具直接測量放大后的風(fēng)載荷，進(jìn)而通過系統(tǒng)受理平衡計算漂浮物風(fēng)載荷。
[0005]本發(fā)明目的是這樣實現(xiàn)的，準(zhǔn)備一個實驗水池、一根刻有尺度的輕質(zhì)漂浮細(xì)長桿和一根固定用普通長桿、兩個較小量程彈簧秤、微小漂浮物、細(xì)線以及風(fēng)箱；按照圖中樣式對長桿、彈簧秤和漂浮物進(jìn)行組合。刻尺桿長L，其左端為O點，右端為L點；在其左端系有細(xì)線，細(xì)線另一端為微小漂浮物；在刻尺桿1^處系有細(xì)線，2號彈簧秤鉤在此處細(xì)線上；在刻尺桿右端處系有細(xì)線，I號彈簧秤鉤在此處細(xì)線上，I號彈簧秤另一端固定在固定桿上；固定桿的另一端固定在水池的邊緣，與水池保持垂直狀態(tài)。整個實驗系統(tǒng)置于有0.5m深水的水池中，水池表面為一層油。風(fēng)箱置于圖中下方，圖中所標(biāo)漂浮物受力方向為風(fēng)向，風(fēng)向與固定桿方向垂直。
[0006]漂浮物受風(fēng)作用力為F，在力F下沿著風(fēng)向方向移動，并帶動刻尺桿偏移；為保證刻尺桿與風(fēng)向垂直(與力F垂直)，拉動2號彈簧秤使得刻尺桿恢復(fù)與固定桿平行狀態(tài)；刻尺桿與固定桿平行的原理在于漂浮物所受風(fēng)載荷F產(chǎn)生的力矩與I號彈簧秤受力F1產(chǎn)生的力矩平衡，即FXL1 = F1X (L-L1)，由于L遠(yuǎn)大于L-L1，故F1遠(yuǎn)大于F，如此可以將微小量F擴大為F1進(jìn)行測量。
[0007]將刻尺桿拉到與固定桿平行后，記錄此時2號彈簧秤示數(shù)F2和I號彈簧秤示數(shù)F1,漂浮物受到風(fēng)載荷即為F = F2-F10
【附圖說明】
[0008]附圖作為微小漂浮物風(fēng)載荷測量系統(tǒng)的示意圖，并不限定本發(fā)明的范圍。
【具體實施方式】
[0009]為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)舉例說明本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0010]1、漂浮刻尺桿為不吸水材料制成，內(nèi)部中空，不限定其截面形狀，此處采用圓柱形桿，其長度為50cm,直徑為4mm。
[0011]2、固定長桿與漂浮刻尺桿相同，但只是固定作用，不參與計算過程。
[0012]3、漂浮物原材料為羽毛,不限形狀,此處采用圓盤形,直徑為28cm,厚度為1.5cm。
[0013]4、兩個彈簧秤的量程均為2N，刻尺桿與固定桿平行時，I號彈簧示數(shù)為1.745N，2號彈簧示數(shù)為1.665N，此時的風(fēng)箱產(chǎn)生風(fēng)速為4.58m/s。
[0014]5、確定圓盤形漂浮物風(fēng)載荷為F = F2-F1 = 1.745-1.665 = 0.08N。
【主權(quán)項】
1.一種微小漂浮物風(fēng)載荷測量方法，其特征在于:測量系統(tǒng)由微小漂浮物、杠桿和彈簧秤組成，其中杠桿為漂浮桿且刻有尺度，長50cm，直徑為4mm，彈簧秤量程為2N ;在刻尺桿左端系有微小漂浮物，在刻尺桿L1處鉤有2號彈簧秤，在刻尺桿右端鉤有I號彈簧秤；拉動2號彈簧秤，當(dāng)刻尺桿與固定桿平行后，此時2號彈簧秤示數(shù)F2與I號彈簧秤示數(shù)F1的差值即為微小漂浮物所受風(fēng)載F = F2-F10
【文檔編號】G01L1/08GK105890824SQ201410566667
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年10月22日
【發(fā)明人】趙海峰, 石俊, 任鵬
【申請人】中國石油大學(xué)(北京)