CN107687931A - 一种冰‑水‑船挤压破坏试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明为一种冰‑水‑船挤压破坏试验装置，包括水槽1、运动轨道2、运动控制系统3、船模支架4、运动系统滚轮5、冰面6、摄像机支架7、摄像机8、试验船模9、测力传感器10。水槽1上有两条平行的运动轨道2，运动控制系统3在运动轨道2上，控制试验船模9的运动速度；测力传感器10在试验船模9与运动控制系统3之间，测量试验船模9在冰‑水‑船挤压破坏过程中的受力特性；摄像机8在水槽1外侧，通过摄像机支架7与运动控制系统3连接，摄像机8与试验船模9同步运动，同步观测冰面6的断裂和破碎过程。本发明能观测冰‑水‑船挤压破坏时冰面6的断裂和破碎过程及试验船模9的受力特性，为冰区航行船舶的试验研究提供一种简单有效的方案。

Description

一种冰-水-船挤压破坏试验装置

技术领域

本发明属于船舶与海洋工程领域和极地工程领域，具体涉及一种冰-水-船挤压破坏试验装置。

背景技术

长久以来，北极的“西北航道”是各国志在必得的战略要地。因为全球变暖导致这些水域的冰盖融化，使无数自然资源曝光。与此同时，它还是一条穿越北极群岛的有吸引力的航道，与通常的巴拿马运河航线相比，走西北航道可以使北美西海岸与亚洲之间的航程缩短6500公里，可以大大节省商业运输成本，是商业利益非常可观的“黄金水道”。对于北极已探明的陆地上资源，俄罗斯北部和美国阿拉斯加等地区正在开发，而原来被厚厚海冰覆盖的广阔大陆架区域目前尚处在勘探期。如今，海冰减少、开采成本降低，北极资源开采迎来了一个新时期，因此基于北极的开发现状，目前已经进入了大规模开发利用的战略准备期。然而对于极地战略准备的重要方面是极地航行运输船舶的建造和相关规范的制定和优化。这些问题的关键是如何开展极地环境下，冰区船舶航行性能和载荷预报需要有效的数值模拟方法和模型试验数据，一方面可以揭示这种特殊环境下的载荷特点和变化规律，另一方面为船舶的设计和操作提供有效的理论指导，推动极地开发的理论研究和装备设计水平，为我国在北极开发中争取到有利的地位，因此具有重要的研究意义。冰区航行船舶的模型试验需要在试验水池中模拟冰环境，而且还需要观测冰-水-船相互作用时的特性，目前还没有较有效的试验手段和装备。

本发明提供一种冰-水-船挤压破坏试验装置，试验在透明的水槽1中进行，便于观察，摄像机8与试验船模9同步运动可以更准确地观测冰面6的断裂和破碎过程，避免了人工摄像时的人为抖动等不利因素，可以提高试验的精度。本发明设计巧妙，能够很好的观测冰-水-船挤压破坏时冰面6的断裂和破碎过程，以及试验船模9的受力特性，为冰区航行船舶的试验研究提供了一种简单有效的技术方案。

发明内容

针对目前现有技术中存在的不足，本发明旨在提供一种研究冰区船舶航行时，冰面6的断裂和破碎过程以及船舶的受力特性、验证数值方法的有效性的冰-水-船挤压破坏试验装置。

本发明的目的是这样实现的：

本发明为一种冰-水-船挤压破坏试验装置，包括水槽1、运动轨道2、运动控制系统3、船模支架4、运动系统滚轮5、冰面6、摄像机支架7、摄像机8、试验船模9、测力传感器10，其特征在于：所述的运动轨道2有两条，平行安装在水槽1上；运动控制系统3水平放置，安装在运动轨道2上，运动系统滚轮5位于运动轨道2的槽内；船模支架4竖直安装在运动控制系统3两侧，试验船模9安装在船模支架4下方，试验船模9下方为冰面6，测力传感器10安装在试验船模9和运动控制系统3的连接处；摄像机支架7平直安装在船模支架4上，摄像机8安装在摄像机支架7下方，摄像方向正对试验船模9；船模支架4上设置有不同位置的安装孔。

所述的水槽1为透明材料。

所述的船模支架4的安装孔位置根据冰面6高度和试验船模9尺度调节好后固定安装；摄像机支架7根据摄像机8的观测位置选定船模支架4上的安装孔位置后固定安装。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：

本发明在透明的水槽1中进行，便于观测冰面6的断裂和破碎过程；摄像机8和试验船模9同步运动，使观测更加平稳、准确，精度更高。

本发明能够很好地观测冰-水-船挤压破坏时冰面6的断裂和破碎过程及试验船模9的受力特性，为冰区航行船舶的试验研究提供了一种简单有效的技术方案。

附图说明

图1是一种冰-水-船挤压破坏试验装置的总体装配示意图；

图2是一种冰-水-船挤压破坏试验装置①的局部放大示意图；

图3是一种冰-水-船挤压破坏试验装置的左视图；

图4是一种冰-水-船挤压破坏试验装置的正视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做更详细地描述：

结合图1-4，介绍装置各结构及作用，水槽1提供试验环境；运动轨道2提供运动载体，使运动更加平稳、规律；运动控制系统3用于控制和调节试验船模9运动速度，同时为摄像机8提供支撑；船模支架4连接试验船模9和运动控制系统3，拖动试验船模9运动，船模支架4上设置了不同位置的安装孔，可以调节试验船模9的吃水以及摄像机8的观测高度；运动系统滚轮5使运动控制系统3沿运动轨道2方向运动并减小其运动时的阻力；摄像机支架7用于支撑固定摄像机8，使其与试验船模9同步运动；摄像机8用于观测冰面6的断裂和破碎过程；测力传感器10用于测量试验船模9在冰面6上航行时的受力特性。

运动轨道2平行地安装在水槽1上，运动控制系统3水平放置，运动系统滚轮5位于运动轨道2的槽内；船模支架4竖直地安装在运动控制系统3上，根据冰面6高度和试验船模9尺度调节好船模支架4上的安装孔位置后固定安装；试验船模9安装在船模支架4下方，中间连接测力传感器10；摄像机支架7平直地安装在船模支架4上，根据摄像机8的观测位置选定船模支架4上的安装孔位置后固定安装；摄像机8安装在摄像机支架7下方，摄像方向正对试验船模9。

本发明的工作过程如下：

调节运动控制系统3以试验速度运动，运动控制系统3通过船模支架4拖动试验船模9以试验速度运动，通过摄像机支架7间接连接在船模支架4上摄像机与试验船模9同步运动。运动的试验船模9与冰面6发生挤压破坏，同步运动的摄像机8实时拍摄冰面6的断裂和破碎过程，安装在试验船模9和船模支架4之间的测力传感器10测量冰-水-船相互作用时的受力特性。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。凡是根据上述描述做出各种可能的等同替换或改变，均被认为属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种冰-水-船挤压破坏试验装置，包括水槽(1)、运动轨道(2)、运动控制系统(3)、船模支架(4)、运动系统滚轮(5)、冰面(6)、摄像机支架(7)、摄像机(8)、试验船模(9)、测力传感器(10)，其特征在于：所述的运动轨道(2)有两条，平行安装在水槽(1)上；运动控制系统(3)水平放置，安装在运动轨道(2)上，运动系统滚轮(5)位于运动轨道(2)的槽内；船模支架(4)竖直安装在运动控制系统(3)两侧，试验船模(9)安装在船模支架(4)下方，试验船模(9)下方为冰面(6)，测力传感器(10)安装在试验船模(9)和运动控制系统(3)的连接处；摄像机支架(7)平直安装在船模支架(4)上，摄像机(8)安装在摄像机支架(7)下方，摄像方向正对试验船模(9)；船模支架(4)上设置有不同位置的安装孔。

2.根据权利要求1所述的一种冰-水-船挤压破坏试验装置，其特征在于：所述的水槽(1)为透明材料。

3.根据权利要求1所述的一种冰-水-船挤压破坏试验装置，其特征在于：所述的船模支架(4)的安装孔位置根据冰面(6)高度和试验船模(9)尺度调节好后固定安装；摄像机支架(7)根据摄像机(8)的观测位置选定船模支架(4)上的安装孔位置后固定安装。