CN106556504A - 一种落体砰击试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及落体砰击试验技术领域，特指一种落体砰击试验装置，包括固定设于水池中的底部基座、上支撑框架、楔形块试件、角度调节装置、导轨组件、脱钩装置与卷扬机，底部基座与上支撑框架固定连接，楔形块试件通过角度调节装置设于导轨组件上，导轨组件固定于上支撑框架上，导轨组件与卷扬机分别对应设置于脱钩装置。本发明采用这样的结构设置，通过角度调节装置可以调节试件落水的角度，并通过脱钩装置与卷扬机实现试件的落体砰击自动化控制，其结构简单，操作方便，制造运行成本合理，可以在实验室内进行落体砰击实验。

Description

一种落体砰击试验装置

技术领域

本发明涉及落体砰击试验技术领域，特指一种落体砰击试验装置。

背景技术

船舶在海上大浪中高速航行时，不可避免地会发生船体与波浪的剧烈砰击现象。根据波浪冲击位置的不同，一般有外飘砰击、艏底砰击、舷侧平台砰击以及多体船的湿甲板砰击等。强烈的砰击作用会导致船体局部结构的破坏甚至主船体强度的丧失。目前ISSC从2006年开始成立了专门的脉冲载荷委员会进行研究。砰击问题越来越引起人们的关注，由于砰击是一种船体与波浪相互作用的复杂水动力现象，砰击压力具有局部性、瞬时性及快速移动性等特点，对砰击现象的研究具有相当的难度，研究手段包括理论分析、数值计算和试验等。就目前的研究水平来看，模型试验仍然是最准确和最经济的一种手段。落体砰击试验是模型试验的一种，进行落体砰击试验必须要有相应的落体砰击试验装置。

对于砰击试验装置，目前已经公开了一些专利，但在主要结构，缓冲装置，滑杆系统等方面与本发明不同，而且都没有角度调节装置。[1]肖龙飞；赵国成；郭英豪；田新亮；寇雨丰.一种波浪砰击载荷测量装置及方法:CN105444939A.2016-03-30.和[2]赵国成；郭英豪；肖龙飞；田新亮；寇雨丰.一种波浪砰击载荷测量装置:CN205262666U.2016-05-25.所述的砰击载荷测量装置主要是指测量系统方面，与本发明不同；[3]骆寒冰；林维学；吴景健；张智；刘鑫；董德龙；谢芃；一种落体砰击实验的实验装置:CN103344393A.2013-10-09.发明了一种落体砰击试验装置，其特征在于：包括基座、结构物、安装在基座中间位置的电机基座、安装在电机基座下端的电机、与电机输出轴相连的丝杠、套装在丝杠上的一级抛载滑架、安装在基座两侧的两根竖直导轨、对称安装在两根竖直导轨上的四个滑块和固定安装在四个滑块上的二级抛载滑架。但是所述的装置的结构形式，缓冲装置和滑杆系统等于本发明不同；[4]段文洋；陈云赛；金善勤；黄礼敏；韩阳；郑兴；赵彬彬.一种海洋结构物入水砰击实验装置，CN204495525U.2015-07-22.和[5]段文洋；陈云赛；金善勤；黄礼敏；韩阳；郑兴；赵彬彬.一种海洋结构物入水砰击实验装置，CN104697737A.2015-06-10.发明了一种海洋结构物入水砰击实验装置,其特征在于：包括基座、结构物、安装在基座中间位置的电机基座、安装在电机基座下端的电机、与电机输出轴相连的丝杠、套装在丝杠上的一级抛载滑架、安装在基座两侧的两根竖直导轨、对称安装在两根竖直导轨上的四个滑块和固定安装在四个滑块上的二级抛载滑架。但是与本发明存在结构组成，滑杆系统不同，而且没有本发明所述的缓冲装置和角度调节系统。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种落体砰击试验装置，通过角度调节装置可以调节试件落水的角度，并通过脱钩装置与卷扬机实现试件的落体砰击自动化控制，其结构简单，操作方便，制造运行成本合理，可以在实验室内进行落体砰击实验。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种落体砰击试验装置，包括固定设于水池中的底部基座、上支撑框架、楔形块试件、角度调节装置、导轨组件、脱钩装置与卷扬机，底部基座与上支撑框架固定连接，楔形块试件通过角度调节装置设于导轨组件上，导轨组件固定于上支撑框架上，导轨组件与卷扬机分别对应设置于脱钩装置。

进一步而言，所述角度调节装置包括角度调节滑动装置、角度调节固定块、角度调节中间滑块、角度调节中心杆、角度调节边杆、刻度指示器与刻度杆，角度调节滑动块与角度调节固定块分别固定于楔形块试件上，角度调节滑动块上设有滑槽，角度调节中间滑块配合设于滑槽内，角度调节中间滑块与角度调节中心杆铰接设置，角度调节边杆与角度调节固定块铰接设置，刻度指示器设于角度调节中心杆上，刻度指示器与刻度杆对应设置，刻度杆上设有角度刻度值，角度调节中心杆与角度调节边杆固定于导轨组件上。

进一步而言，所述导轨组件包括垂直固定于上支撑框架上的冲头导轨与设于冲头导轨上的冲头，冲头通过导轨衬套配合设于冲头导轨上，角度调节中心杆与角度调节边杆连接于冲头上，冲头导轨上下两端分别设有螺纹，冲头导轨上端通过螺母固定于上支撑框架的顶部平台上，冲头导轨下端通过螺母固定于上支撑框架的底部平台上。

进一步而言，所述底部平台上固定设有橡胶缓冲器，冲头底部与橡胶缓冲器对应设置，冲头顶部与脱钩装置对应设置。

进一步而言，所述脱钩装置包括滑轮一、电磁盘、卷绳、电线与滑轮二，冲头顶部与电磁盘对应设置，电磁盘顶部连接于卷绳，卷绳通过滑轮二连接于卷扬机，电线通过滑轮一与电磁盘电连接，电线连接有电源。

进一步而方，所述冲头顶部设有铁块，铁块与电磁盘对应设置。

进一步而言，所述滑轮一设于上支撑框架左侧，滑轮二设于上支撑框架右侧。

进一步而言，所述上支撑框架底部的底部平台上固定连接有固定板，卷扬机设于固定板上。

进一步而言，所述底部基座底部通过螺钉固定于水池底地面上，底部基座通过螺栓与上支撑框架的底部平台固定连接，底部平台上设有通孔，楔形块试件与通孔对应设置。

进一步而言，所述上支撑框架上设有加强筋。

本发明有益效果：

1.本发明结构简单，操作简便，制造运行成本合理，可以在实验室中进行落体砰击试验；

2.整个落体砰击试验过程实现拉起楔形体试件和试件脱落的自动化控制；

3.通过角度调节装置上的刻度指示器方便进行试件入水角度的调节；

4.通过将落体砰击装置吊起放在水池外达到更好的防腐和维护落体砰击装置的目的；

5.落体砰击装置不使用时可以给水池留出更多的空间。

附图说明

图1是本发明整体结构图；

图2是本发明角度调节装置结构图；

图3是图2侧视图。

1.底部基座；2.底部平台；3.螺栓；4.楔形块试件；5.角度调节装置；6.角度调节滑动块；7.角度调节中间滑块；8.角度调节中心杆；9.角度调节边杆；10.橡胶缓冲器；11.上支撑框架；12.加强筋；13.顶部平台；14.螺母；15.刻度指示器；16.刻度杆；17.导轨衬套；18.卷扬机；19.螺纹；20.滑轮一；21.电磁盘；22.冲头；23.冲头导轨；24.卷绳；25.电线；26.角度调节固定块；27.通孔；28.固定板；29.铁块；30.滑轮二；60.滑槽。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明的技术方案进行说明。

如图1至图3所示，本发明所述一种落体砰击试验装置，包括固定设于水池中的底部基座1、上支撑框架11、楔形块试件4、角度调节装置5、导轨组件、脱钩装置与卷扬机18，底部基座1与上支撑框架11固定连接，楔形块试件4通过角度调节装置5设于导轨组件上，导轨组件固定于上支撑框架11上，导轨组件与卷扬机18分别对应设置于脱钩装置。以上所述构成本发明基本结构。

本发明采用这样的结构设置，通过角度调节装置5可以调节楔形块试件4落水的角度，并通过脱钩装置与卷扬机18实现楔形块试件4的落体砰击自动化控制，从而得出落体砰击试验数据，其结构简单，操作方便，制造运行成本合理，可以在实验室内进行落体砰击实验。本发明所述底部基座1由八根支脚构成，安装时，将底部基座1设于水池中，将上支撑框架11设于水面上。

更具体而言，如图2和图3所示，所述角度调节装置5包括角度调节滑动装置6、角度调节固定块26、角度调节中间滑块7、角度调节中心杆8、角度调节边杆9、刻度指示器15与刻度杆16，角度调节滑动块6与角度调节固定块26分别固定于楔形块试件4上，角度调节滑动块6上设有滑槽60，角度调节中间滑块7配合设于滑槽60内，角度调节中间滑块7与角度调节中心杆8铰接设置，角度调节边杆9与角度调节固定块26铰接设置，本发明采用这样的结构设置，通过角度调节中间滑块7在角度调节滑动块6上的滑槽60内移动，从而造成楔形块试件4倾斜，即实现调节楔形块试件4的砰击落体入水的角度；刻度指示器15设于角度调节中心杆8上，刻度指示器15与刻度杆16对应设置，刻度杆16上设有角度刻度值，角度调节中心杆8与角度调节边杆9固定于导轨组件上。本发明采用这样的结构设置，当楔形块试件4倾斜时，通过刻度指示器15可以对应指出刻度杆16上的刻度值，从而进行记录，通过角度调节装置5调节楔形块试件4的倾斜角度，实现不同的砰击落体入水的数据，记录实验数据。

更具体而言，如图1所示，所述导轨组件包括垂直固定于上支撑框架11上的冲头导轨23与设于冲头导轨23上的冲头22，冲头22通过导轨衬套17配合设于冲头导轨23上，角度调节中心杆8与角度调节边杆9连接于冲头22上，冲头导轨23上下两端分别设有螺纹19，冲头导轨23上端通过螺母14固定于上支撑框架11的顶部平台13上，冲头导轨23下端通过螺母14固定于上支撑框架11的底部平台2上。本发明采用这样的结构设置，将冲头导轨23垂直固定于上支撑框架11上，使冲头22在受力的情况下可上下运动。本发明所述冲头导轨23由左右各两根支柱构成，冲头22上也同样对应设有四个导轨衬套17。

更具体而言，所述底部平台2上固定设有橡胶缓冲器10，冲头22底部与橡胶缓冲器10对应设置，冲头22顶部与脱钩装置对应设置。本发明采用这样的结构设置，通过橡胶缓冲器10可使冲头22落下时起到缓冲作用，避免造成冲头22的损伤。本发明采用在冲头导轨23左右两根支柱之间分别设有橡胶缓冲器10。

更具体而言，所述脱钩装置包括滑轮一20、电磁盘21、卷绳24、电线25与滑轮二30，冲头22顶部与电磁盘21对应设置，电磁盘21顶部连接于卷绳24，卷绳24通过滑轮二30连接于卷扬机18，电线25通过滑轮一20与电磁盘21电连接，电线25连接有电源。本发明采用这样的结构设置，其工作原理：当电磁盘21与冲头22断开时，通过启动卷扬机18带动其上的卷绳24，卷绳24通过滑轮二30带动电磁盘21向下运动，当电磁盘21与冲头22接触时，对电线25进行通电，使电磁盘21产生磁力，从而对冲头22进行吸附，再通过卷扬机18带动其上的卷绳24拉动冲头22向上运动，达到一定高度时，断开电线25的电路，使电磁盘21失去磁力，冲头22脱落入水。采用滑轮结构便于冲头22的上下运动。

更具体而言，如图2和图3所示，所述冲头22顶部设有铁块29，铁块29与电磁盘21对应设置。采用这样的结构设置，电磁盘21产生磁力后，对铁块29进行吸附，从而实现吸附冲头22的目的，也实现带动楔形块试件4上下运动。

更具体而言，所述滑轮一20设于上支撑框架11左侧，滑轮二30设于上支撑框架11右侧。本发明采用这样的结构设置，将电线25与卷绳24从该装置的外部接入，有效避免电线25与卷绳24对落体过程造成障碍。

更具体而言，所述上支撑框架11底部的底部平台2上固定连接有固定板28，卷扬机18设于固定板28上。

更具体而言，所述底部基座1底部通过螺钉固定于水池底地面上，底部基座1通过螺栓3与上支撑框架11的底部平台2固定连接，底部平台2上设有通孔27，楔形块试件4与通孔27对应设置。本发明采用这样的结构设置，当楔形块试件4落体时通过通孔27实现入水砰击，同时采用螺栓3便于实现底部基座1与上支撑框架11的安装与拆卸。

更具体而言，所述上支撑框架11上设有加强筋12。本发明采用这样的结构设置，有效提高上支撑框架11的牢固度。

本发明工作流程：

首先将落体砰击试验装置的底部基座1放入水池中，并将底部基座1底部通过螺钉固定于水池底部地面上，然后将底部基座1通过螺栓3与上支撑框架11的底部平台2固定连接，再将楔形块试件4固定到冲头22底部上，通过调节角度调节装置5调节好楔形块试件4的入水角度，调节角度时观察刻度指示器15所指刻度杆16上的刻度值，启动卷扬机18放下电磁盘21，待电磁盘21与冲头22顶部上的铁块29接触时，电线25通电，电磁盘21产生磁力，从而实现吸附冲头22，接着，启动卷扬机18驱动电磁盘21向上运动，待楔形块试件4拉到相应高度后，断开电线25电路，电磁盘21脱磁，冲头22带着楔形体试件4沿着冲头导轨23自由落入水中，从而实现楔形块试件4的入水砰击；待记录好试验数据后，启动卷扬机18放下电磁盘21，待电磁盘与冲头22接触时，电线25通电，从而实现电磁盘21吸附冲头22，接着，启动卷扬机18驱动电磁盘21向上运动，待楔形块试件4拉到相应高度后，断开电线25电路，电磁盘21脱磁，冲头22带着楔形体试件4沿着冲头导轨23自由落入水中，从而实现第二次入水砰击，就这样循环操作，依次进行落体砰击试验，需要更换楔形块试件4时，将需要进行试验的楔形块试件4固定到角度调节滑动块6与角度调节固定块26上，通过调节角度调节中间滑块7实现调节楔形块试件4的入水角度，调节角度时观察刻度指示器15所指刻度杆16上的刻度值。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种落体砰击试验装置，其特征在于，包括固定设于水池中的底部基座(1)、上支撑框架(11)、楔形块试件(4)、角度调节装置(5)、导轨组件、脱钩装置与卷扬机(18)，所述底部基座(1)与上支撑框架(11)固定连接，所述楔形块试件(4)通过角度调节装置(5)设于导轨组件上，所述导轨组件固定于上支撑框架(11)上，所述导轨组件与卷扬机(18)分别对应设置于脱钩装置。

2.根据权利要求1所述的一种落体砰击试验装置，其特征在于，所述角度调节装置(5)包括角度调节滑动装置(6)、角度调节固定块(26)、角度调节中间滑块(7)、角度调节中心杆(8)、角度调节边杆(9)、刻度指示器(15)与刻度杆(16)，所述角度调节滑动块(6)与角度调节固定块(26)分别固定于楔形块试件(4)上，所述角度调节滑动块(6)上设有滑槽(60)，所述角度调节中间滑块(7)配合设于滑槽(60)内，所述角度调节中间滑块(7)与角度调节中心杆(8)铰接设置，所述角度调节边杆(9)与角度调节固定块(26)铰接设置，所述刻度指示器(15)设于角度调节中心杆(8)上，所述刻度指示器(15)与刻度杆(16)对应设置，所述刻度杆(16)上设有角度刻度值，所述角度调节中心杆(8)与角度调节边杆(9)固定于导轨组件上。

3.根据权利要求2所述的一种落体砰击试验装置，其特征在于，所述导轨组件包括垂直固定于上支撑框架(11)上的冲头导轨(23)与设于冲头导轨(23)上的冲头(22)，所述冲头(22)通过导轨衬套(17)配合设于冲头导轨(23)上，所述角度调节中心杆(8)与角度调节边杆(9)连接于冲头(22)上，所述冲头导轨(23)上下两端分别设有螺纹(19)，所述冲头导轨(23)上端通过螺母(14)固定于上支撑框架(11)的顶部平台(13)上，所述冲头导轨(23)下端通过螺母(14)固定于上支撑框架(11)的底部平台(2)上。

4.根据权利要求3所述的一种落体砰击试验装置，其特征在于，所述底部平台(2)上固定设有橡胶缓冲器(10)，所述冲头(22)底部与橡胶缓冲器(10)对应设置，所述冲头(22)顶部与脱钩装置对应设置。

5.根据权利要求4所述的一种落体砰击试验装置，其特征在于，所述脱钩装置包括滑轮一(20)、电磁盘(21)、卷绳(24)、电线(25)与滑轮二(30)，所述冲头(22)顶部与电磁盘(21)对应设置，所述电磁盘(21)顶部连接于卷绳(24)，所述卷绳(24)通过滑轮二(30)连接于卷扬机(18)，所述电线(25)通过滑轮一(20)与电磁盘(21)电连接，所述电线(25)连接有电源。

6.根据权利要求5所述的一种落体砰击试验装置，其特征在于，所述冲头(22)顶部设有铁块(29)，所述铁块(29)与电磁盘(21)对应设置。

7.根据权利要求1所述的一种落体砰击试验装置，其特征在于，所述滑轮一(20)设于上支撑框架(11)左侧，所述滑轮二(30)设于上支撑框架(11)右侧。

8.根据权利要求1所述的一种落体砰击试验装置，其特征在于，所述上支撑框架(11)底部的底部平台(2)上固定连接有固定板(28)，所述卷扬机(18)设于固定板(28)上。

9.根据权利要求1所述的一种落体砰击试验装置，其特征在于，所述底部基座(1)底部通过螺钉固定于水池底地面上，所述底部基座(1)通过螺栓(3)与上支撑框架(11)的底部平台(2)固定连接，所述底部平台(2)上设有通孔(27)，所述楔形块试件(4)与通孔(27)对应设置。

10.根据权利要求1所述的一种落体砰击试验装置，其特征在于，所述上支撑框架(11)上设有加强筋(12)。