CN107631826A - 一种海洋波浪力监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海洋波浪力监测装置，属于信号监测技术领域，包括浮力柱、导杆、密封头、套筒、干燥剂、固定支架、连接夹、弹性胶片、应变片、信号线、A/D转换器、蓄水箱，当海水波浪经过浮力柱时浮力柱在浮力作用下带动导杆在滑腔内做上下运动，进而带动底部连接的弹性胶片伸缩；本发明提供的海洋波浪力监测装置通过弹性胶片上的应变片实时输出弹性胶片的应变信号，通过A/D转换器将电信号转化为数字信号传输给监测设备；而且本发明提供的海洋波浪力监测装置安装方便、结构可靠性强、灵敏度高、能够适应复杂的海洋环境；可实现海洋波浪环境的监测，为海洋工程建设提供良好的监测手段。

Description

一种海洋波浪力监测装置

技术领域

本发明涉及信号监测技术领域，尤其涉及一种海洋波浪力监测装置。

背景技术

海洋波浪作用在海洋平台导管架上的载荷是设计海洋平台的重要参数之一。为了获取海洋波浪载荷的数据，人们采用各种测量手段进行测量，目前海洋波浪载荷的测量方法主要分为测压和测力两种；其中，测压是通过对压力再积分得到海洋波浪载荷的，而测力则是一种直接测量方法。

目前普遍使用的测量海洋波浪载荷的测力方法都是天平测力方法，在这种天平测力方法中，首先由敏感元件通过波浪承载元件检测海洋波浪的作用力，然后将检测到的数据传递给相应的处理装置进行处理，最后输出所需的海洋波浪载荷数据。现有的天平测力方法，由于其感受波浪载荷的敏感元件同波浪承载元件(如圆筒)设计成整体，因而为了保证敏感元件能完全感受海洋波浪的载荷，而不受支撑连接波浪承载元件结构的干扰，但是天平测力结构中波浪承载元件与海洋平台导管架腿柱之间的连接部件结构十分复杂；另外，整个天平在实际使用之前就已经同海洋平台导管架腿柱连接在一起共同进行测量前的调试标定，这样在海洋平台安装施工时很容易对天平敏感元件造成损伤而影响测量参数的可靠性。因此现有天平测力方法存在测量部件结构复杂、设备安装要求高、工作可靠性低等缺陷。

发明内容

本发明提供一种海洋波浪力监测装置，旨在提供一种安装方便、结构可靠性强、灵敏度高、能够适应复杂使用环境的海洋波浪力监测装置，实现海洋波浪力大小的远距离可靠监测，避免由于海洋波浪作用在海洋平台上的波浪力大小监测不准确而引起不必要的经济损失和人员伤亡。

本发明提供的具体技术方案如下：

本发明提供的一种海洋波浪力监测装置，所述海洋波浪力监测装置包括浮力柱、导杆、密封头、套筒、干燥剂、固定支架、上连接夹、弹性胶片、应变片、信号线、A/D转换器、蓄水箱、导流管和下连接夹，其中，所述浮力柱半悬浮在海面上，所述导杆固定在所述浮力柱的下端，所述密封头安装在所述套筒上端，所述导杆穿过所述密封头与所述干燥剂，所述干燥剂储存在所述套筒的干燥腔中；所述上连接夹铆接在所述导杆的下段，所述上连接夹的下端与所述弹性胶片的上端铆接，所述弹性胶片的下端与所述下连接夹的上端铆接，所述下连接夹的下端固定在所述套筒的底部；所述应变片固定在所述弹性胶片的外表面，所述A/D转换器设置在所述套筒的外部，所述应变片与所述A/D转换器之间采用所述信号线电连接；所述固定支架的一端固定在所述套筒的外表面，所述蓄水箱与所述套筒外表面之间采用所述导流管相固定。

可选的，所述导杆包括第一圆柱段、第二圆柱段、第三圆柱段；其中，所述第一圆柱段的上端固定在所述浮力柱的下表面，所述第二圆柱段与所述第一圆柱段相连接，所述第三圆柱段与所述第二圆柱段相连接，所述第三圆柱段的轴线与所述第一圆柱段的轴线平行。

可选的，所述第二圆柱段的轴线与所述第一圆柱段的轴线垂直，所述第三圆柱段的轴线与所述第二圆柱段的轴线垂直。

可选的，所述第二圆柱段的轴线与水平面之间的夹角小于90°，所述第一圆柱段的轴线和所述第三圆柱段的轴线不在一条直线上。

可选的，所述第二圆柱段的轴线与水平面之间的夹角为0°。

可选的，所述套筒包括第一筒段、第二筒段和第三筒段，其中，所述第一筒段在所述第二筒段的上部，所述第二筒段在所述第一筒段与所述第三筒段的连接处；所述第二筒段内填充有所述干燥剂。

可选的，所述密封头采用螺纹连接固定在所述第一筒段的上端，所述第一圆柱段穿过所述密封头，所述第二圆柱段位于所述密封头的下端且所述第二圆柱段位于所述第一筒段的内腔中，所述第三圆柱段穿过所述干燥剂。

可选的，所述上连接夹的上部与所述第三圆柱段的下部采用销轴铆接，所述上连接夹的下端采用紧固螺钉锁紧用与连接所述弹性胶片。

可选的，所述应变片胶粘在所述弹性胶片的外表面，所述导流管的右侧连接所述第一筒段的外表面，所述导流管的左侧连接所述蓄水箱，其中，所述蓄水箱的内腔、所述导流管的内腔与所述第一筒段的内腔相互连通。

可选的，所述干燥剂的上表面为锥形，所述导流管的轴线与水平面之间的夹角大于30°，所述干燥剂的上表面的锥角和所述导流管的轴线与水平面之间的夹角相等。

本发明的有益效果如下：

本发明实施例提供的一种海洋波浪力监测装置，包括浮力柱、导杆、密封头、套筒、干燥剂、固定支架、上连接夹、弹性胶片、应变片、信号线、A/D转换器、导流管、蓄水箱和下连接夹，其中，浮力柱半悬浮在海面上，导杆固定在浮力柱的下端，密封头安装在套筒上端，导杆穿过密封头与干燥剂，干燥剂储存在套筒的干燥腔中；上连接夹铆接在导杆的下段，上连接夹的下端与弹性胶片的上端铆接，弹性胶片的下端与下连接夹的上端铆接，下连接夹的下端固定在套筒的底部；应变片固定在弹性胶片的外表面，A/D转换器设置在套筒的外部，应变片与A/D转换器之间采用导线电连接；固定支架的一端固定在套筒的外表面，蓄水箱与套筒外表面之间采用导流管相固定。当海洋波浪冲击浮力柱时，浮力柱在海洋波浪力作用下上下浮动，进而浮力柱带动导杆上下运动，导杆带动其下部连接的弹性胶片发生弹性变形，应变片将弹性胶片的应变变化情况以电信号的形式实时的传输给A/D转换器，A/D转换器将所得电信号转化为数字信号供采集人员采集，从而得到实时的波浪力情况；而且本发明的海洋波浪力监测装置，由于在套筒的干燥腔中储存有干燥剂，且蓄水箱与套筒外表面之间采用导流管相连接，可良好的杜绝在导杆上下运动时带进装置的水流进入下端的应变片，有效阻止水汽的进入；第一导杆采用偏置方式可有效防止海水顺着导杆流向弹性胶片，导杆上下移动过程中，从导杆1与密封头3之间的接触面进入第一筒段401的海水，可以顺利的经干燥剂上表面的锥面顺利进入导流管14的内腔，然后经导流管14的内腔流向蓄水箱内。

本发明实施例提供的一种海洋波浪力监测装置，安装方便、结构可靠性强、灵敏度高、能够适应复杂使用环境，可以实现海洋波浪力大小的远距离可靠监测，避免由于海洋波浪作用在海洋平台上的波浪力大小监测不准确而引起不必要的经济损失和人员伤亡。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的一种海洋波浪力监测装置的剖视结构示意图；

图2为本发明实施例的一种海洋波浪力监测装置的工作示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”、“第六”、“第七”和“第八”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

旨在提供一种安装方便、结构可靠性强、灵敏度高、能够适应复杂使用环境的海洋波浪力监测装置，本发明实施例提供一种海洋波浪力监测装置包括浮力柱、导杆、密封头、套筒、干燥剂、固定支架、上连接夹、弹性胶片、应变片、信号线、A/D转换器、导流管、蓄水箱和下连接夹，其中，浮力柱半悬浮在海面上，导杆固定在浮力柱的下端，密封头安装在套筒上端，导杆穿过密封头与干燥剂，干燥剂储存在套筒的干燥腔中；上连接夹铆接在导杆的下段，上连接夹的下端与弹性胶片的上端铆接，弹性胶片的下端与下连接夹的上端铆接，下连接夹的下端固定在套筒的底部；应变片固定在弹性胶片的外表面，A/D转换器设置在套筒的外部，应变片与A/D转换器之间采用导线电连接；固定支架的一端固定在套筒的外表面，蓄水箱与套筒外表面之间采用导流管相固定。当海洋波浪冲击浮力柱时，浮力柱在海洋波浪力作用下上下浮动，进而浮力柱带动导杆上下运动，导杆带动其下部连接的弹性胶片发生弹性变形，应变片将弹性胶片的应变变化情况以电信号的形式实时的传输给A/D转换器，A/D转换器将所得电信号转化为数字信号供采集人员采集，从而得到实时的波浪力情况；而且本发明的海洋波浪力监测装置，由于在套筒的干燥腔中储存有干燥剂，且蓄水箱与套筒外表面之间采用导流管相连接，可良好的杜绝在导杆上下运动时带进装置的水流进入下端的应变片，有效阻止水汽的进入；第一导杆采用偏置方式可有效防止海水顺着导杆流向弹性胶片，导杆上下移动过程中，从导杆1与密封头3之间的接触面进入第一筒段401的海水，可以顺利的经干燥剂上表面的锥面顺利进入导流管14的内腔，然后经导流管14的内腔流向蓄水箱内。本发明实施例提供的一种海洋波浪力监测装置，安装方便、结构可靠性强、灵敏度高、能够适应复杂使用环境，可以实现海洋波浪力大小的远距离可靠监测，避免由于海洋波浪作用在海洋平台上的波浪力大小监测不准确而引起不必要的经济损失和人员伤亡。

下面将结合图1和图2对本发明实施例的一种海洋波浪力监测装置进行详细的说明。

参考图1所示，本发明实施例提供的一种海洋波浪力监测装置100，包括浮力柱1、导杆2、密封头3、套筒4、干燥剂6、固定支架5、上连接夹7、弹性胶片8、应变片9、信号线12、A/D转换器10、蓄水箱11、导流管14、和下连接夹13，其中，浮力柱1半悬浮在海面上，导杆2固定在浮力柱1的下端，密封头3安装在套筒4上端，导杆2穿过密封头3与干燥剂6，干燥剂6储存在套筒4的干燥腔中；上连接夹7铆接在导杆2的下段，上连接夹7的下端与弹性胶片8的上端铆接，弹性胶片8的下端与下连接夹13的上端铆接，下连接夹13的下端固定在套筒4的底部；应变片9固定在弹性胶片8的外表面，A/D转换器10设置在套筒4的外部，应变片9与A/D转换器10之间采用信号线12电连接；固定支架5的一端固定在套筒4的外表面，蓄水箱11与套筒4外表面之间采用导流管14相固定。

其中，浮力柱1采用轻质材料制成，浮力柱1可以悬浮在海水中，也可以漂浮在海水中，也即浮力柱1可以随海平面或者海洋波浪的大小，上下漂浮移动。对于浮力柱1的具体材质和结构形状，本发明实施例不做具体限定。示例的，浮力柱1可以聚乙烯材质的圆柱形浮子。对于导杆2固定在浮力柱1的下端的具体固定方式，本发明实施例不做具体限定，示例的，导杆2可以焊接在浮力柱1的下端或者导杆2采用螺纹连接固定在浮力柱1的下端。

进一步的，导杆2包括第一圆柱段201、第二圆柱段202、第三圆柱段203；其中，第一圆柱段201的上端固定在浮力柱1的下表面，第二圆柱段202与第一圆柱段201相连接，第三圆柱段203与第二圆柱段202相连接，第三圆柱段203的轴线与第一圆柱段201的轴线平行。示例的，第三圆柱段203的轴线与第一圆柱段201均竖直设置，其中，第三圆柱段203的轴线与第一圆柱段201竖直设置，可以方便浮力柱1带动导杆2上下移动。

参考图1所示，第二圆柱段202的轴线与水平面之间的夹角为0°，也即第二圆柱段202水平设置，第二圆柱段202的轴线与第一圆柱段201的轴线垂直，第三圆柱段203的轴线与第二圆柱段202的轴线垂直。

示例的，第二圆柱段202的轴线与水平面之间的夹角小于90°，第一圆柱段201的轴线和第三圆柱段203的轴线不在一条直线上。第三圆柱段203与第一圆柱段201平行，且第一圆柱段201的轴线和第三圆柱段203的轴线不在一条直线上，可以保证导杆在上下运动过程中带入的水流不沿导杆流向弹性胶片。其中，第二圆柱段202与密封头3和干燥剂6相互配合，用于限定导杆1在套筒4内腔中的移动范围，可以有效防止由于导杆1的位移过大导致弹性胶片8被拉断。

进一步的，参考图1所示，套筒4包括第一筒段401、第二筒段402和第三筒段403，其中，第一筒段401在第二筒段402的上部，第二筒段402在第一筒段401与第三筒段403的连接处；第二筒段402的内腔中填充有干燥剂6。

进一步的，参考图1所示，密封头3采用螺纹连接固定在第一筒段401的上端，第一圆柱段201穿过密封头3，第二圆柱段202位于密封头3的下端且第二圆柱段202位于第一筒段401的内腔中，第三圆柱段203穿过干燥剂6。

示例的，上连接夹7的上部与第三圆柱段203的下部采用销轴铆接，上连接夹7的下端采用紧固螺钉锁紧用于连接弹性胶片8。

进一步的，参考图1所示，应变片9胶粘在弹性胶片8的外表面，即应变片9贴合在弹性胶片8的上边面，应变片9可以随弹性胶片的变形而变形。导流管14的右侧连接第一筒段401的外表面，导流管14的左侧连接蓄水箱11，其中，蓄水箱的内腔、导流管的内腔与第一筒段的内腔相互连通。

示例的，干燥剂6的上表面为锥形，导流管14的轴线与水平面之间的夹角大于30°，干燥剂6的上表面的锥角和导流管14的轴线与水平面之间的夹角相等。将导流管14的轴线与水平面之间的夹角设置为大于30°且干燥剂6的上表面的锥角设置为大于30°，可以保证导杆上下移动过程中，从导杆1与密封头3之间的接触面进入第一筒段401的海水，可以顺利的经干燥剂上表面的锥面顺利进入导流管14的内腔，然后经导流管14的内腔流向蓄水箱内。

参考图2所示，本发明实施例的海洋波浪力监测装置100在使用的过程中，固定在作业平台立柱200上，其中，本发明实施例的海洋波浪力监测装置100的浮力柱1位于海面300，当海洋波浪冲击浮力柱1时，浮力柱1在海洋波浪力作用下上下浮动，进而带动导杆2上下运动，导杆2带动下部弹性胶片8发生弹性变形，应变片9将弹性胶片的应变变化情况以电信号的形式实时的传输给A/D转换器10，A/D转换器10将所得电信号转化为数字信号供采集人员采集，从而得到实时的波浪力情况。

本发明实施例提供的一种海洋波浪力监测装置，包括浮力柱、导杆、密封头、套筒、干燥剂、固定支架、上连接夹、弹性胶片、应变片、信号线、A/D转换器、导流管、蓄水箱和下连接夹，其中，浮力柱半悬浮在海面上，导杆固定在浮力柱的下端，密封头安装在套筒上端，导杆穿过密封头与干燥剂，干燥剂储存在套筒的干燥腔中；上连接夹铆接在导杆的下段，上连接夹的下端与弹性胶片的上端铆接，弹性胶片的下端与下连接夹的上端铆接，下连接夹的下端固定在套筒的底部；应变片固定在弹性胶片的外表面，A/D转换器设置在套筒的外部，应变片与A/D转换器之间采用导线电连接；固定支架的一端固定在套筒的外表面，蓄水箱与套筒外表面之间采用导流管相固定。当海洋波浪冲击浮力柱时，浮力柱在海洋波浪力作用下上下浮动，进而浮力柱带动导杆上下运动，导杆带动其下部连接的弹性胶片发生弹性变形，应变片将弹性胶片的应变变化情况以电信号的形式实时的传输给A/D转换器，A/D转换器将所得电信号转化为数字信号供采集人员采集，从而得到实时的波浪力情况；而且本发明的海洋波浪力监测装置，由于在套筒的干燥腔中储存有干燥剂，且蓄水箱与套筒外表面之间采用导流管相连接，可良好的杜绝在导杆上下运动时带进装置的水流进入下端的应变片，有效阻止水汽的进入；第一导杆采用偏置方式可有效防止海水顺着导杆流向弹性胶片，导杆上下移动过程中，从导杆1与密封头3之间的接触面进入第一筒段401的海水，可以顺利的经干燥剂上表面的锥面顺利进入导流管14的内腔，然后经导流管14的内腔流向蓄水箱内。本发明实施例提供的一种海洋波浪力监测装置，安装方便、结构可靠性强、灵敏度高、能够适应复杂使用环境，可以实现海洋波浪力大小的远距离可靠监测，避免由于海洋波浪作用在海洋平台上的波浪力大小监测不准确而引起不必要的经济损失和人员伤亡。

显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种海洋波浪力监测装置，其特征在于，所述海洋波浪力监测装置包括浮力柱、导杆、密封头、套筒、干燥剂、固定支架、上连接夹、弹性胶片、应变片、信号线、A/D转换器、蓄水箱、导流管和下连接夹，其中，所述浮力柱半悬浮在海面上，所述导杆固定在所述浮力柱的下端，所述密封头安装在所述套筒上端，所述导杆穿过所述密封头与所述干燥剂，所述干燥剂储存在所述套筒的干燥腔中；所述上连接夹铆接在所述导杆的下段，所述上连接夹的下端与所述弹性胶片的上端铆接，所述弹性胶片的下端与所述下连接夹的上端铆接，所述下连接夹的下端固定在所述套筒的底部；所述应变片固定在所述弹性胶片的外表面，所述A/D转换器设置在所述套筒的外部，所述应变片与所述A/D转换器之间采用所述信号线电连接；所述固定支架的一端固定在所述套筒的外表面，所述蓄水箱与所述套筒外表面之间采用所述导流管相固定。

2.根据权利要求1所述的海洋波浪力监测装置，其特征在于，所述导杆包括第一圆柱段、第二圆柱段、第三圆柱段；其中，所述第一圆柱段的上端固定在所述浮力柱的下表面，所述第二圆柱段与所述第一圆柱段相连接，所述第三圆柱段与所述第二圆柱段相连接，所述第三圆柱段的轴线与所述第一圆柱段的轴线平行。

3.根据权利要求2所述的海洋波浪力监测装置，其特征在于，所述第二圆柱段的轴线与所述第一圆柱段的轴线垂直，所述第三圆柱段的轴线与所述第二圆柱段的轴线垂直。

4.根据权利要求2所述的海洋波浪力监测装置，其特征在于，所述第二圆柱段的轴线与水平面之间的夹角小于90°，所述第一圆柱段的轴线和所述第三圆柱段的轴线不在一条直线上。

5.根据权利要求4所述的海洋波浪力监测装置，其特征在于，所述第二圆柱段的轴线与水平面之间的夹角为0°。

6.根据权利要求1所述的海洋波浪力监测装置，其特征在于，所述套筒包括第一筒段、第二筒段和第三筒段，其中，所述第一筒段在所述第二筒段的上部，所述第二筒段在所述第一筒段与所述第三筒段的连接处；所述第二筒段内填充有所述干燥剂。

7.根据权利要求6所述的海洋波浪力监测装置，其特征在于，所述密封头采用螺纹连接固定在所述第一筒段的上端，所述第一圆柱段穿过所述密封头，所述第二圆柱段位于所述密封头的下端且所述第二圆柱段位于所述第一筒段的内腔中，所述第三圆柱段穿过所述干燥剂。

8.根据权利要求7所述的海洋波浪力监测装置，其特征在于，所述上连接夹的上部与所述第三圆柱段的下部采用销轴铆接，所述上连接夹的下端采用紧固螺钉锁紧用与连接所述弹性胶片。

9.根据权利要求8所述的海洋波浪力监测装置，其特征在于，所述应变片胶粘在所述弹性胶片的外表面，所述导流管的右侧连接所述第一筒段的外表面，所述导流管的左侧连接所述蓄水箱，其中，所述蓄水箱的内腔、所述导流管的内腔与所述第一筒段的内腔相互连通。

10.根据权利要求9所述的海洋波浪力监测装置，其特征在于，所述干燥剂的上表面为锥形，所述导流管的轴线与水平面之间的夹角大于30°，所述干燥剂的上表面的锥角和所述导流管的轴线与水平面之间的夹角相等。