技术领域 [0001]本发明涉及船舶与海洋工程技术领域，具体涉及一种具有快速调节及远距离瞬时触发特点的多功能浮体模型静水自由衰减试验加载装置。 背景技术 [0002]海洋油气资源、矿产资源、空间资源等海洋资源及能源的开发、利用、运输都离不开各式各样的浮式结构物。如用于海洋资源勘探开发的各类勘探船，用于油气生产的各类浮式海洋平台，用于海洋资源、装备远距离运输的各类运输船，用于油气开发辅助支持的各类平台供应船、应急救援船、生活支持船，用于海洋极地科学考察的各类科考船等。 [0003]海洋工程浮式结构设计研发过程中，数值模拟和模型试验是不可或缺的两大利器，二者相辅相成，相互促进。在研究分析时，首先建立相应的数值模型进行水动力分析，以确定其运动性能参数，进而研究分析其在各种环境条件下的水动力性能，然后利用模型试验对数值模型分析方法及结果加以验证，最终确定浮式结构的水动力性能及具体的结构型式。特别是对于新型的浮式结构物而言，模型试验是极其重要的一步。 [0004]模型试验是指在大型试验水池中进行浮体模型系泊固定，布置相应的试验仪器设备，研究分析其在风、浪、流等环境条件作用下运动响应。一般包括静水自由衰减试验、规则波运动试验、随机波运动试验、瞬态波运动试验，其中静水自由衰减试验是非常重要的试验环节，其准确程度直接影响到整个模型试验的成败。 [0005]静水自由衰减试验是指将校准好的浮体模型置于静水中，进行一定程度的压载，使浮体模型某一自由度产生一定的初位移，然后快速卸载，使浮体模型自由衰减，利用六自由度测量仪或陀螺仪记录位移信号，通过静水自由衰减曲线得到浮体模型某一自由度的固有周期、阻尼系数等运动性能参数，而这些参数对浮体结构的运动性能优化、结构型式优化、系泊设计与分析等均具有重要的参考价值。静水自由衰减试验包括横摇、纵摇、艏摇、横荡、纵荡、垂荡六个自由度方向的静水自由衰减试验，其中横摇、纵摇、垂荡三个自由度方向最为关键。 [0006]现在关于多功能浮体模型自由衰减试验加载装置还未见报道，现有技术中的通行做法是：利用重物或人为按压进行试验压载，然后快速提起重物或抬起手臂，进行试验卸载；而参与压载、卸载的试验人员为了避免干扰破坏浮体模型周围的流场，通常是静立在水中，直到静水自由衰减试验结束。 [0007]以上方法存在以下不足： [0008]1.对于浮体模型试验来说，一般无法由一人完成静水自由衰减试验的加载，通常需要两人或多人协作，这就容易造成压载或卸载的不同步，试验结果不可靠； [0009]2.对大型浮体模型试验，需要大型重物进行试验加载，试验人员依靠自身人力无法完成压载和卸载工作，需要借助大型吊装设备，从而增加了试验成本和试验操作的复杂性； [0010]3.参与加载的试验人员人站立在浮体模型周围，会对流场产生干扰，影响试验准确性； [0011]4.由于浮体模型的运动性能参数通常需要较长的时间才能获得，而且同样的试验参数是需要多组试验的；试验人员长时间在水中站立会造成身心疲劳，影响试验操作准确性。 [0012]基于以上几点不足，本发明提供一种多功能浮体模型静水自由衰减试验加载装置，实现试验压载的快速调节、远距离瞬时同步触发，具有重要的实用意义。 发明内容 [0013]针对浮体模型静水自由衰减试验中压载不平衡、触发不同步、人为干扰试验的问题，本发明提供了一种多功能浮体模型静水自由衰减试验加载装置，实现试验压载快速调节、远距离瞬时触发的目的。 [0014]本发明所采取的技术方案如下： [0015]一种多功能浮体模型静水自由衰减试验加载装置，包括固定框架以及加载调节机构，所述加载调节机构安装在固定框架的工作台上；所述加载调节机构包括调节部、连接部以及压杆；所述调节部包括螺纹杆以及与螺纹杆螺旋连接的第一连接块，所述第一连接块固定道工作台上，在螺杆底部固定有调节手柄；所述连接部通过第二连接块安装在手柄下方；所述连接部包括连杆、滑道、滑块；所述连杆包括上推块与下压块，所述上推块与下压块铰接，并在铰接处设有限位结构，使连杆形成上推块倾斜、下压块竖直的钝角杆；上推块上端与第二连接块铰接，下压块下端与滑块铰接，所述滑道与第二连接块固定连接，所述压杆与滑块固定连接；沿着使钝角扩大的方向拖拽连杆、使连杆折叠，位于下方的下压块带动滑块沿滑道向上滑动，使压杆随滑块上移。 [0016]进一步的：所述限位结构包括设置在上推块下端的凸块，以及设置在下压块上与凸块配合的缺口，所述凸块由下向上进入缺口，与缺口卡合限位。 [0017]进一步的：所述滑道下方固定有挡片，挡片中间设有供压杆穿过的通孔，在挡片与滑块之间设有弹簧。 [0018]进一步的：所述滑道为由长方形板围城的筒形，所述筒形滑道与挡片为一体结构，在圆筒的一侧设有开口，所述连杆的钝角面与开口相对，所述滑块与筒形滑道内切。 [0019]进一步的：所述筒形滑道的无开口一侧设有把手。 [0020]进一步的：固定框架包括立柱以及工作台，所述立柱上设有调节孔，工作台通过螺栓与调节孔固定连接。 [0021]进一步的：上推块位于钝角内部的一侧设有触发孔，触发孔与牵引软绳连接。 [0022]进一步的：在工作台上还设有与触发孔配合的触发牵引机构；所述触发牵引机构包括牵引立杆，通过第三连接块与工作台固定；在牵引立杆底端设有牵引环，在牵引立杆上设有牵引孔，牵引线由触发孔牵出穿过牵引环与重物相连。 [0023]有益效果 [0024]1.本发明可以根据试验的需要，在浮体模型的任意点压载后远距离牵引瞬时释放载荷，横摇、纵摇及垂荡三个自由度方向的静水自由衰减试验的压载与载荷释放都可以使用本装置完成，功能全面； [0025]2.本发明的加载调节机构均设有调节部，调节部对压载的载荷级别根据试验的需要进行选定，压载调节快速简单； [0026]3.本发明的框架可调节大小，适应性强，无论是大的浮体模型或是小的浮体模型，都可以实现人为远距离操控，不对浮体模型周围流场产生干扰，确保静水自由衰减试验的准确性； [0027]4.本发明可多次重复使用，整体结构安装迅速，拆卸操作简单。 附图说明 [0028]图1为本发明的立体结构示意图； [0029]图2为图1的主视结构示意图； [0030]图3为图1的仰视结构示意图； [0031]图4为本发明加载调节机构示意图； [0032]图5为本发明连杆的立体结构示意图； [0033]图6为图4的主视结构示意图； [0034]图7为上压块示意图； [0035]图8为下推块示意图； [0036]图9为本发明调节部结构示意图； [0037]图10为本发明装置第一连接块示意图； [0038]图11为本发明筒形滑道结构示意图； [0039]图12为本发明装置牵引器示意图； [0040]以上各图中：1固定框架；11纵向骨架梁；12横向骨架梁；13立柱； [0041]2工作台；21纵向滑杆；22横向滑杆；23垂向滑杆；24加强杆； [0042]3加载调节机构；31上推块；311凸块；312触发孔；32下压块；321缺口；33压杆；34滑块；35筒形滑道；351挡片；352开口；353扶手；36调节手柄；361第二连接块；362开孔半圆板；37.螺纹杆；371.第一连接块；38弹簧； [0043]4触发牵引机构；41牵引立杆；411第三连接块；42牵引孔；43牵引环。 具体实施方式 [0044]下面结合具体实施例及附图对本发明做进一步详细说明。 [0045]一种多功能浮体模型静水自由衰减试验加载装置，包括固定框架以及加载调节机构，加载调节机构安装在固定框架的工作台上；加载调节机构包括调节部、连接部以及压杆；调节部包括螺纹杆以及与螺纹杆螺旋连接的第一连接块，第一连接块固定到工作台上，在螺杆底部固定有调节手柄；连接部通过第二连接块安装在手柄下方；连接部包括连杆、滑道、滑块；连杆包括上推块与下压块，上推块与下压块铰接，并在铰接处设有限位结构，使连杆形成上推块倾斜、下压块竖直的钝角杆；上推块上端与第二连接块铰接，下压块下端与滑块铰接，滑道与第二连接块固定连接，压杆与滑块固定连接；沿着使钝角扩大的方向拖拽连杆、使连杆折叠，位于下方的下压块带动滑块沿滑道向上滑动，使压杆随滑块上移。 [0046]如图1-图4所示，在本发明中加载过程中由调节手柄带动螺杆旋转向下走，挤压连杆，依据试验要求，选择纵向(或横向)两个加载调节机构对试验预设压载点进行垂向预压，可以实现浮体模型横摇(或纵摇)试验激励的快速加载；选择四个加载调节机构对试验预设压载点进行垂向预压，配合置于浮体模型模型上的平衡仪，可以实现浮体模型垂荡试验激励的平衡加载，再由连杆折叠瞬间释放载荷，完成加载到远距离同步瞬时释放的过程。压载的过程中，是通过浮体模型位移的变化来确定的。 [0047]在本发明中不限定固定框架的具体结构，在实际试验过程中，只要可以具有足够的强度支撑加载调节机构就可以作为本发明的固定框架使用。 [0048]在本发明中工作台的具体结构也不限定，由于浮体模型的具体结构不能确定，因此工作台可以是根据浮体模型需要施加载荷的位置进行设定，也可以在工作台上设置滑道或是多个定位点安装点，加载调节机构在滑道上调节位置或是按照设定的安装点安装，因此加载调节机构安装的具体位置也并不限定；如果工作台是根据浮体模型进行特别设置的，加载调节机构或是1个、或是2个、或是4个安装位置在工作台上是轴对称或是中心对称安装。 [0049]在本发明中也不限定滑块与滑道的具体结构，在实际的试验过程中，滑道的主要目的是保证滑块的离开轨迹，保证有效的离开的方向限制。 [0050]第一连接块、第二连接块的具体结构通常是根据实际试验过程中被连接的两部件的结构进行设定，在此也不做限定。 [0051]拖拽连接杆的方式以及具体结构在此也不做限定，通常选择软绳作为牵引器对连杆拉拽以实现远距离的操作，以降低浮体模型周围的人为影响，拉拽的末端可以是重物或是人为操作，在此不做限定。 [0052]加载调节机构与调节手柄之间的连接可以是固定或是有相对转动的结构，在此不做限定。如果是固定的，加载调节机构将随着螺杆旋转，这容易造成调节器的方向不定，在瞬时释放载荷的过程中会增加难度，因此通常来说将加载调节机构与调节手柄之间设置为可以相对转动的结构，例如采用轴承连接。 [0053]本发明连接部的连杆以上推块的上铰接端、上推块与下压块之间的铰接端、下压块的下铰接端三顶点组成钝角三角形，并且钝角的顶点是上推块与下压块之间的铰接端，保证加载过程中不会变形，在需要瞬时卸载时，破坏限位结构，以钝角的顶点作为上推块和下压块的轴点作为摆臂，靠近折叠；在加载的过程中连杆是稳定的三角形，因为只有将连杆设定为此种结构，在释放载荷时最省力，同时可以有效的保证加载的稳定性；上推块与下压块之间的钝角角度并不限定，上推块与下压块折叠最小程度可以背向钝角重合。 [0054]上推块与下压块铰接处的限位结构在此并不限定具体结构，可以通过在上推块和下压块之间设置凹凸结构，使凹凸结构在折叠的过程中卡合，阻止折叠继续，也可以是上推块与下压块的偏心铰接，或是其他可以实现该功能类似结构。 [0055]在本实施例中，提供了一种限位结构的具体结构。如图5、图6、图7、图8所示，在本实施了中的限位结构包括设置在上推块下端的凸块，以及设置在下压块上与凸块配合的缺口，凸块由下向上进入缺口，与缺口卡合限位。 [0056]本限位结构设计合理，结构简单，支撑限位可靠。保证了上推块和下压块单向折叠旋转。 [0057]在本实施例中为了提高载荷的释放速度，如图11所示，在滑道下方固定有挡片，挡片中间设有供压杆穿过的通孔，在挡片与滑块之间设有弹簧。 [0058]在释放载荷的过程中牵引器的软绳需要始终保持紧绷，避免压杆重新触碰浮体模型，影响试验结果，因此增加了挡片与弹簧结构，这样在软绳无法紧绷的情况下可以增加保障，避免压杆在载荷释放后触碰浮体模型。 [0059]在本实施例中，为了保证连杆始终不受外界影响，如图11所示，将滑道设置为由长方形板围成的筒形，筒形滑道与挡片为一体结构，在圆筒的一侧设有开口，连杆的钝角面与开口相对，滑块与筒形滑道内切。 [0060]这样设置滑道，使得连杆在参与加载或是释放的过程中更加稳定、安全，避免了在加载过程中的误触碰，同时在加载结束之后的稳定过程中也保证了不受周围环境的干扰。 [0061]同时在加载的过程中如果发生过载、连杆断裂的情况也可以降低对试验人员的伤害。 [0062]因此在本实施例中，第二连接块的结构根据实际需要，如图9所示为工字型轮，在调节手柄底端设有凹槽及螺纹孔(4个)，工轮顶端键入凹槽，开孔(2个)半圆板(2片)卡住工轮轴，通过螺栓将其与调节手柄连接。 [0063]为了便于将开口方向的调整一致，如图11所示，在本实施例中在筒形滑道的无开口一侧设有把手。 [0064]在加载的过载中，把手可以起到辅助作用，也便于调整开口方向，多个触发孔方向一致，便于控制。 [0065]为了提高固定框架的适应性，如图1、图2、图3所示，在本实施例中固定框架包括立柱以及工作台，立柱上设有调节孔，工作台通过螺栓与调节孔固定连接。 [0066]这样工作台可以根据浮体模型的体积进行上下调节。 [0067]在本实施例中工作台由多条横向、纵向滑杆组成，横向滑杆与纵向滑杆彼此之间可以相互滑动固定。 [0068]由于固定框架需要轻质、同时尽量降低对水中浮体模型震荡的影响，因此选择将工作台设置为横向滑杆、纵向滑杆可相互滑动的方式，一是可以降低整体质量、二是可以移动变换更灵活。至于横向滑杆、纵向滑杆的组合方式根据实际的需要进行设定，在此并不限定。 [0069]以上固定框架与工作台的组合将可以实现对浮体模型在空间、平面上的任意点的载荷施加。 [0070]如图1、图2、图3所示，在本实施例中，提供了一种由横向滑杆、纵向滑杆组成的工作平台的具体实施方式，在本实施例中包括四根纵向滑杆，两根为一组，每组纵向滑杆的两端分别设有一根垂向滑杆，垂向滑杆通过螺栓固定到立柱的调节孔上；相对的两组纵向滑杆等间距的设置有三根加强杆，相邻两根加强杆中间设有横向滑杆，加载调节机构安装到横向滑杆上，通过第一连接块可以沿着横向滑杆移动；横向滑杆可以沿着纵向滑杆移动并通过螺栓锁紧；如此设定之后加载调节机构可以在工作台平面的任意位置对不同体积、不同形状的浮体模型加载，灵活性更强，适用性更好。 [0071]因此在本实施例中，如图9所示，第一连接块的一端为与横向滑杆连接的方孔、另一端为与螺杆连接的螺纹孔，开口方向相互垂直。 [0072]在本实施例中，在上推块位于钝角内部的一侧设有触发孔，触发孔与牵引软绳连接。触发孔主要是用来与牵引的软绳连接，操作简便。 [0073]为了提高加载器的同步性，在本实施例中，如图1-图12所示；在工作台上还设有与触发孔配合的触发牵引机构；所述触发牵引机构包括牵引立杆，通过第三连接块与工作台固定；在牵引立杆底端设有牵引环，在牵引立杆上设有牵引孔，牵引线由触发孔牵出穿过牵引环与重物相连。 [0074]触发牵引机构的数量可以是多个加载调节机构共用一个，或是每一加载调节机构与一触发牵引机构配合使用，在此并不限定。 [0075]通常来说，如果多个加载调节机构共用一个触发牵引机构，此触发牵引机构安装到工作台的中心位置。其他的方案在此不做限定。 [0076]如图1所示，在本实施例中，触发牵引机构设置在工作台的中心位置，固定到位于中间的加强杆上，利用第三连接块调节牵引立杆的高度，使得触发孔的圆心与牵引环上表面处于相同高度，分别将牵引线(软绳)一端与触发孔连接，另一端穿过牵引环与同一重物相连，试验人员利用绳索穿过牵引立杆中部牵引孔对重物进行远距离牵拉，保证两根(或四根)牵引线处于相同松弛状态，突然释放重物，牵引线在拉力作用下，改变连杆的受力情况，限位结构瞬间失衡，在弹簧弹力作用下带动压杆迅速回弹，浮体模型自由衰减试验激励瞬间、同步释放，静水自由衰减试验开始。 [0077]在本实施例中的触发牵引机构除了作为牵引绳的导向作用外，同时也作为牵引器重物的承载，如此设计就降低了牵引绳的长度，可以利用一根绳索激励试验。 [0078]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。