УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ МОРСКИХ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ

Полезная модель относится к морским гидротехническим сооружениям и конструкциям и может найти применение при исследованиях устойчивости подводных гидротехнических сооружений, трубопроводов и коммуникаций, находящихся под воздействием различных дрейфующих ледовых образований с размерами килей соизмеримыми с глубинами воды, проектируемых в замерзающих морях в процессе научного сопровождения проектов.
Известен бассейн для испытаний моделей морских инженерных сооружений, содержащий заполненный водой канал и буксировочную тележку с электроприводом и ходовыми колесами, находящимися в контакте с рельсами, проложенными вдоль канала, испытуемую модель, датчики кинематических параметров движения модели, динамометрическую и регистрирующую аппаратуру (Авт. свид. СССР N 1000817 по кл. G01М 10/00).
Недостатком известного бассейна является невозможность проведения испытаний моделей кораблей и морских ледостойких инженерных сооружений в ледовых условиях.
Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является установка для испытания устойчивости морских гидротехнических сооружений, содержащая грунтовый лоток, заполненный водой и буксировочную тележку с приводом, перемещающуюся вдоль лотка, динамометрическую и регистрирующую аппаратуру, причем установка располагается симметрично относительно продольной оси лотка и погружена в воду с возможностью регулирования ее жесткости в направлении действующих на испытуемую модель продольных и поперечных сил, изгибающих и скручивающих моментов (Barker A. and Timco G. Laboratory Experiments Of Ice Scour Processes. Buoyant Ice Model Technical Report CHC-TR-006 PERD/CHC, Report 31-29, May, 2002).
Недостатком вышеуказанного устройства является невозможность испытаний моделей морских сооружений, например, буровых платформ, при прямом движении, т.е. при надвигании на них ледового поля, а так же невозможность изучения влияния торосистых образований на величину воспринимаемых грунтовым основанием сил и влияния на них податливости грунта.
Заявленное техническое решение направлено на повышение эффективности решения задач обеспечения регистрации и учета влияния переменных вертикальных воздействий на физический процесс взаимодействия ледовых образований с грунтом при совместном горизонтальном смещении объекта воздействия с грунтом.
Решение поставленной задачи достигается за счет того, что установка для испытания устойчивости морских гидротехнических сооружений содержащая грунтовый лоток, заполненный водой и буксировочную тележку с приводом перемещения вдоль лотка, динамометрическую и регистрирующую аппаратуру, причем установка расположена симметрично относительно продольной оси лотка и погружена в воду с возможностью регулирования ее жесткости в направлении действующих на испытуемую модель продольных и поперечных сил, изгибающих и скручивающих моментов, снабжена горизонтальными рядами домкратов, предназначенными для перемещения тележки и модели, и вертикальными рядами домкратов, предназначенными для обеспечения вертикального воздействия на модель, которая выполнена в виде индентора.
Поставленная задача достигается также за счет синхронизирования горизонтальных домкратов перемещения тележки с горизонтальными домкратами перемещения модели, а также шарнирным соединением горизонтальных и вертикальных домкратов с моделью.
Заявленное техническое решение поясняется чертежом, где изображена схема установки для испытания устойчивости морских гидротехнических сооружений.
Установка для испытания устойчивости морских гидротехнических сооружений содержит грунтовый лоток 1, заполненный грунтом с водой, подвижную каретку 2 с приводом перемещения вдоль лотка, испытуемую модель 3, динамометрическую и регистрирующую аппаратуру (на чертеже условно не показанную), причем установка расположена симметрично относительно продольной оси лотка и погружена в увлажненный грунт с возможностью регулирования ее
жесткости в направлении действующих на испытуемую модель 3 продольных и вертикальных сил. Установка снабжена силовыми горизонтальными гидроцилиндрами 4 и вспомогательными горизонтальными гидроцилиндрами 5, предназначенными для перемещения каретки 2 и модели 3, а также вертикальными гидроцилиндрами 6, предназначенными для обеспечения вертикального воздействия на модель, которая выполнена в виде индентора.
Горизонтальные вспомогательные гидроцилиндры 5 перемещения каретки синхронизированы с горизонтальными силовыми гидроцилиндрами 4 перемещения модели.
Горизонтальные силовые гидроцилиндры 4 перемещения модели и вертикальные гидроцилиндры 6 для обеспечения вертикального воздействия на модель соединены шарнирами 7 и 8 с моделью.
Подвижную каретку 2 перемещают с помощью силовых 9 и вспомогательных 10 катков вдоль стационарной силовой балки 11, расположенной над каналом и вдоль него и жестко соединенной с опорной балкой 12 при помощи системы крепления 13. Испытания проводят на выполненной в виде индентора модели 3, который подвешен к подвижной каретке 2 с помощью вертикальных домкратов 6, которые посредством шарниров 8 соединены с подвижной кареткой 2. Перемещение индентора 3 осуществляют с помощью горизонтальных силовых гидроцилиндров 4, которые посредством шарниров 7 соединены с индентором и с торцевой стенкой лотка.
Установка расположена симметрично относительно продольной и поперечной осей лотка и погружена в грунт с возможностью регулирования ее жесткости в направлении действующих на испытуемую модель продольных и вертикальных сил, изгибающих и скручивающих моментов.
Установка снабжена устройством синхронизации, предназначенным для согласования работы горизонтальных вспомогательных гидроцилиндров 5 перемещения каретки с работой горизонтальных силовых гидроцилиндров 4 перемещения модели (индентора) 3.
Перед моделью устанавливался фрагмент подводного сооружения 14, на котором шарнирно крепилась измерительная панель 15 для регистрации нагрузки на сооружение от индентора через слой грунта. Измерение осуществлялось датчиками
усилий 16, установленными между фрагментом сооружения 14 и измерительной панелью 15.
Вертикальная нагрузка фиксировалась силовыми датчиками сжатия 17, а горизонтальная силовыми датчиками, установленными в герметичных контейнерах 18.
Установка для испытания устойчивости морских гидротехнических сооружений работает следующим образом.
Предварительно рассчитывают и подбирают массу и габариты модели, определяют положение центра тяжести и моменты инерции относительно осей X, Y, Z модели.
Монтируют лоток 1 с боковыми и торцевыми стенками и дном. Заполняют его грунтом и водой и погружают в него индентор 3 в требуемое исходное положение с помощью гидроцилиндров 4, 5, и 6. После подключения установки к электрическим и гидравлическим сетям, она готова к работе.
Задают требуемую скорость передвижения подвижной каретки 2 и индентора 3 и с помощью аппаратуры измеряют и регистрируют возникающие на модели (инденторе) силы.
Предлагаемые установки достаточно широко могут использоваться для изучения процессов взаимодействия ледовых образований с ледоколами и судами активного ледового плавания, и прогнозирования возникающих при этом нагрузок в различных ледовых условиях, характерных для тех районов, где они эксплуатируются, а также с помощью нее возможны испытания буровых платформ. Модель буровой платформы будет перемещаться передвижной кареткой в условиях неподвижного ледового поля.
Реализация предложенного технического решения позволит повысить эффективность использования установки путем обеспечения возможности испытаний моделей морских сооружений. Установка может также найти применение в исследованиях устойчивости подводных гидротехнических сооружений, трубопроводов и коммуникаций, находящихся под воздействием различных дрейфующих ледовых образований с размерами килей соизмеримыми с глубинами воды, проектируемых в замерзающих морях в процессе научного сопровождения проектов.