CN109649576B - 一种三体船分段式载荷实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三体船分段式载荷实验装置，包括主体、分别设置在所述主体中部两侧的湿甲板、设置在所述湿甲板外部的片体、设置在所述主体尾部并驱动所述三船体航行的喷水推进系统，所述三船体从所述三船体的前端至尾端纵向依次分为八段，且每纵段之间具有纵向测量梁组，三体船在片体所在处横向分为三段，与纵向分段相配合共形成九个横段；在横段处设有横向测量梁系统Ⅰ或横向测量梁系统Ⅱ。本发明采用两种配合方式，在不改变主体纵向测量梁的前提下，通过合理的选配配合方式达到横向振动形变的精确测量目标，节约了实验实施时间。

Description

一种三体船分段式载荷实验装置

技术领域

本发明涉及一种三体船载荷实验装置，具体地说是一种三体船分段式载荷实验装置。

背景技术

目前，随着船舶工业的逐步发展，三体船凭借其优良的性能越来越受到大家的关注。由于其独特的片体和连接桥结构设计，使得三体船在波浪中的结构振动状态十分复杂。而三体船模型实验作为一种有效的测量船体振动的方式被国外学者和研究单位广泛采用。虽然三体船模型测试技术已基本形成，但不同科研单位和学者对于三体船振动的测量仍然较大的差异。

在测量动态载荷方面，现有的三体船测量往往基于单体船的模型实验思路，采用单一的纵向测量梁，无法兼顾三体船连接桥横向振动的测量。而对于横向振动的测量，需要重新设计三体船模型才能够实现。这增加了三体船模型实验实施的时间和成本，同时提升了三体船模型实验的复杂性。由于多次实验中环境因素的偏差，使得无法完全确保独立测量的三体船纵向和横向动态振动载荷处于相同的海洋环境，使其后续的人工组合振动误差增加。同时，传统的独立振动测量实验方法往往只关注振动测量方向的影响，简化了非测量方向的结构模拟，忽略了非测量方向的结构模拟对于三体船整体振动的影响，降低实验测量船体振动的精度。在船体模型外壳模拟方面，现有的三体船外壳常常省略连接桥湿甲板来简化实验步骤，此类处理方式使得实验缺乏对船体连接桥湿甲板波浪砰击以及连接桥隧道内部气流干扰的考虑，从而进一步降低了三体船在高航行下振动的测量精度。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种三体船分段式载荷实验装置。本发明采用的技术手段如下：

一种三体船分段式载荷实验装置，包括三船体，所述三船体包括主体、分别设置在所述主体中部两侧的湿甲板、设置在所述湿甲板外部的片体、设置在所述主体尾部并驱动所述三船体航行的喷水推进系统；

所述三船体从所述三船体的前端至尾端纵向依次分为八段，分别为L1纵段、L2纵段、L3纵段、L4纵段、L5纵段、L6纵段、L7纵段和L8纵段，且所述片体及所述湿甲板所在处设置在L6纵段、L7纵段和L8纵段内；每相临两纵段之间用硅胶布和硫化硅橡胶进行密封；

所述主体沿所述主体的中轴线布置有纵向测量梁系统，所述纵向测量梁系统包括多个纵向测量梁组，多个纵向测量梁组中的部分设置在相临两纵段之间，剩余的纵向测量梁组设置在所述L6纵段中两组和L7纵段内两组，且分别设置在所述L6纵段和L7纵段中的两个纵向测量梁组沿所述主体的中轴线对称设置；所述纵向测量梁组包括纵向测量梁Ⅰ，设置在相临两纵段的纵向测量梁Ⅰ的两端分别通过固定装置Ⅰ固定在相临两纵段内，且其轴线与所述主体的中轴线重合；设置在相临两纵段之间的纵向测量梁Ⅰ上设有应变片，设置在所述L6纵段内的纵向测量梁Ⅰ的两端均通过所述固定装置Ⅰ固定在L6纵段内，且其轴线与所述主体的中轴线平行；设置在所述L7纵段内的纵向测量梁Ⅰ的两端均通过所述固定装置Ⅰ固定在L7纵段内，且其轴线与所述主体的中轴线平行；

所述三船体沿所述主体与所述湿甲板之间的分界线分割为三段，分割后在L6纵段中的部分为H1横段、H2横段和H3横段，在L7纵段中的部分为H4横段、H5横段和H6横段，在L8纵段中的部分为H7横段、H8横段和H9横段，其中H2横段、H5横段和H8横段在所述主体中，每相临两横段之间用硅胶布和硫化硅橡胶进行密封；

在所述L6纵区、L7纵区和L8纵区内设有横向测量梁系统Ⅰ或横向测量梁系统Ⅱ；

横向测量梁系统Ⅰ包括多个横向测量梁组，且多个所述横向测量梁组分别固定在所述H1横段与所述H2横段之间、所述H2横段与H3横段之间、所述H4横段与所述H5横段之间、所述H5横段与所述H6横段之间、所述H7横段与所述H8横段之间、所述H8横段与所述H9横段之间、所述H2横段内、所述H5横段内和所述H8横段内；所述横向测量梁组包括横向测量梁，设置在所述H1横段与所述H2横段之间、所述H2横段与H3横段之间、所述H4横段与所述H5横段之间、所述H5横段与所述H6横段之间、所述H7横段与所述H8横段之间、所述H8横段与所述H9横段之间的横向测量梁上贴有应变片；

设置在所述H1横段与所述H2横段之间的横向测量梁的两端分别通过所述固定装置Ⅰ固定在所述H1横段内和所述H2横段内，设置在所述H2横段内的横向测量梁的两端均通过所述固定装置Ⅰ固定在所述H2横段内，设置在所述H2横段与所述H3横段之间的横向测量梁的两端分别固定在所述H2横段内和所述H3横段内，且设置在H1横段与所述H2横段之间的横向测量梁的轴线、设置在所述H2横段内的横向测量梁的轴线、设置在所述H2横段与所述H3横段之间的横向测量梁的轴线重合，且均垂直于所述主体的中轴线，设置在所述H2横段内的横向测量梁设置在所述L6纵段的中间；

设置在所述H4横段与所述H5横段之间的横向测量梁的两端分别通过所述固定装置Ⅰ固定在所述H4横段内和所述H5横段内，设置在所述H5横段内的横向测量梁的两端均通过所述固定装置Ⅰ固定在所述H5横段内，设置在所述H5横段与所述H6横段之间的横向测量梁的两端分别固定在所述H5横段内和所述H6横段内，且设置在H4横段与所述H5横段之间的横向测量梁的轴线、设置在所述H5横段内的横向测量梁的轴线、设置在所述H5横段与所述H6横段之间的横向测量梁的轴线重合，且均垂直于所述主体的中轴线，设置在所述H5横段内的横向测量梁设置在所述L7纵段的中间；

设置在所述H7横段与所述H8横段之间的横向测量梁的两端分别通过所述固定装置Ⅰ固定在所述H7横段内和所述H8横段内，设置在所述H8横段内的横向测量梁的两端均通过所述固定装置Ⅰ固定在所述H8横段内，设置在所述H8横段与所述H9横段之间的横向测量梁的两端分别固定在所述H8横段内和所述H9横段内，且设置在H7横段与所述H8横段之间的横向测量梁的轴线、设置在所述H8横段内的横向测量梁的轴线、设置在所述H8横段与所述H9横段之间的横向测量梁的轴线重合，且均垂直于所述主体的中轴线，设置在所述H8横段内的横向测量梁设置在所述L8纵段的前部；

所述横向测量梁系统Ⅱ包括沿所述主体中轴线对称设置在所述片体上的多个横向测量用纵梁组和沿所述主体中轴线对称设置的两个三分力传感器测量组；

多个所述横向测量用纵梁组中的一个横向测量用纵梁组设置在所述L6纵段与所述L7纵段之间，一个横向测量用纵梁组设置在所述L7纵段与所述L8纵段之间，所述横向测量用纵梁组包括纵向测量梁Ⅱ，所述纵向测量梁Ⅱ上贴有应变片，且设置在所述L6纵段与所述L7纵段之间的纵向测量梁Ⅱ的两端分别通过所述固定装置Ⅰ固定在所述L6纵段内和所述L7纵段内，设置在所述L7纵段与所述L8纵段之间的纵向测量梁Ⅱ的两端分别通过所述固定装置Ⅰ固定在所述L7纵段和所述L8纵段内，且设置在所述L6纵段和L7纵段之间的所述纵向测量梁Ⅱ的轴线和设置在所述L7纵段和所述L8纵段之间的纵向测量梁Ⅱ的轴线均与所述主体中轴线平行；

所述三分力传感器测量组设置在所述L7纵段前部，所述三分力传感器测量组与所述L7纵段前端的距离为所述L7纵段长度的五分之一，所述三分力传感器测量组包括三分力传感器，所述三分力传感器的两端分别通过固定装置Ⅱ固定在所述主体上和所述湿甲板上，且所述三分力传感器的轴线垂直于所述主体的中轴线。

所述主体的顶部连接有试航仪。

所述纵向测量梁Ⅰ、所述横向测量梁、所述纵向测量梁Ⅱ均为钢管制成，且不同纵段内的纵向测量梁Ⅰ和纵向测量梁Ⅱ的壁厚不同，不同横段内的横向测量梁的壁厚不同。

所述喷水推进系统包括导流管，所述导流管包括水平部和倾斜部，所述导流管的出水口设置在所述水平部的尾端，所述导流管的入水口设置在所述倾斜部的头端，所述水平部的头端与所述倾斜部的尾端固定连接，所述倾斜部的头端穿过所述主体伸入水面下，所述水平部内靠近所述出水口处设置有螺旋桨，所述主体上固定有交流电机，且所述交流电机的输出轴通过轴套型万向节与传动轴的一端连接，所述传动轴的另一端与所述螺旋桨连接。

所述固定装置Ⅰ包括与所述三体船固定连接的木质底座Ⅰ，所述木质底座Ⅰ内镶嵌有螺母Ⅰ，所述木质底座Ⅰ顶端设有钢质固定底座，所述钢质固定底座的底端通过与所述螺母Ⅰ相配合的螺栓与所述木质底座Ⅰ固定连接，所述钢质固定底座的上表面具有半圆形凹槽，所述钢质固定底座的上方设有钢质固定盖，所述钢质固定盖的下表面也具有半圆形凹槽，两个所述半圆形凹槽围成形成一个完整的圆形凹槽，所述钢质固定底座与所述钢质固定盖通过固定螺栓固定连接；

所述纵向测量梁Ⅰ、所述横向测量梁、所述纵向测量梁Ⅱ的两端均设置在与其相对应的所述圆形凹槽内，且所述纵向测量梁Ⅰ、所述横向测量梁、所述纵向测量梁Ⅱ的外径均与其所对应的圆形凹槽的内径相匹配。

所述固定装置Ⅱ包括与所述三体船固定连接的木质底座Ⅱ，所述木质底座Ⅱ内镶嵌有螺母Ⅱ，所述木质底座Ⅱ的顶端设有L型板，所述L型板的水平部通过与所述螺母Ⅱ相配合的螺栓与所述木质底座Ⅱ的顶端固定连接，所述三分力传感器的两端分别与两个所述L型板的竖直部固定连接。

贴在所述纵向测量梁Ⅰ上的应变片正对所述相临两纵段之间用硅胶布和硫化硅橡胶进行密封处。

贴在所述纵向测量梁Ⅱ上的应变片正对所述相临两纵段之间用硅胶布和硫化硅橡胶进行密封处。

贴在所述横向测量梁上的应变片正对所述相临两横段之间用硅胶布和硫化硅橡胶进行密封处。

本发明的三体船的船体外壳真实地模拟三体船总体设计的型线外壳，包含片体以及湿甲板，从而充分考虑高航速下连接桥隧道中的波浪冲击和空气流动干扰效应。三船体沿纵向分为八纵段，八个纵段中共有纵向测量梁Ⅰ11个，沿所述主体与所述湿甲板的分割线将所述主体与所述湿甲板和片体分开(即在L6纵段、L7纵段和L8纵段中共具有9个横段)，横向测量梁共有9个；共计将整个三船体分为14份，且每份之间都用硅胶布和硫化硅橡胶进行粘贴和密封，当所述三体船在波浪中运动时，其分段结构会在分段处发生变形，而连接各个分段的测量梁(纵向测量梁Ⅰ、横向测量梁、纵向测量梁Ⅱ)也会出现形变。通过在测量梁上安装应变片，测量其梁变形并通过相应的转化关系，即可获得三体船在波浪下的振动状态。所述纵向测量梁Ⅰ上的应变片用来测量三船在纵向测量梁Ⅰ所在处的垂向弯矩、水平弯矩和纵向扭矩；横向测量梁系统Ⅰ上的应变片用来测量所述横向测量梁所在处的分离弯矩。横向测量梁系统Ⅱ中的纵向测量梁Ⅱ上的应变片用来测量纵向测量梁Ⅱ所在处的片体的垂向弯矩、水平弯矩和纵向扭矩。横向测量梁系统Ⅱ中的三分力传感器用来测量三分力传感器所在处的分离弯矩和横向扭矩。

本发明在使用时采用两种配合方式，第一种配合方式：采用纵向梁测量系统组和横向测量梁系统Ⅰ相组合，测量目标是以测量三体船纵向载荷为主，同时兼顾湿甲板横向载荷的振动测量。此类实验往往用于测量迎浪、随浪以及小角度斜浪(浪向角小于15度)下的三体船振动载荷。

第二种配合方式：采用纵向梁测量梁系统和横向测量梁系统Ⅱ相组合，测量的目标是在保证纵向测量的同时，详细地测量横向载荷。其测量的横向载荷不仅仅有垂向振动，还包括水平振动和扭转振动。此种需求用于横浪和大角度斜浪(浪向角大于15度)状态下的三体船载荷试验。通过三分力传感器测量三体船横向结构的分离弯矩和横向扭矩。同时在片体位置处安装的纵向测量梁Ⅱ及上面的应变片测量片体的垂向弯矩、水平弯矩和纵向扭矩。

两种配合方式，在不改变主体纵向测量梁的前提下，通过合理的选配配合方式达到横向振动形变的精确测量目标，节约了实验实施时间。

基于上述理由本发明可在三体船模型试验等领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例1中一种三体船分段式载荷实验装置俯视图。

图2是本发明实施例1中一种三体船分段式载荷实验装置主视图。

图3是本发明实施例2中一种三体船分段式载荷实验装置俯视图。

图4是本发明实施例2中一种三体船分段式载荷实验装置主视图。

图5是本发明实施例1和实施例2中喷水推进系统结构示意图。

图6是本发明实施例1和实施例2中一种三体船分区图。

图7是本发明实施例1和实施例2中固定装置Ⅰ结构示意图。

图8是本发明实施例2中固定装置Ⅱ结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1—图2、图5-图7所示，一种三体船分段式载荷实验装置，包括三船体，所述三船体包括主体1、分别设置在所述主体1中部两侧的湿甲板2、设置在所述湿甲板2外部的片体3、设置在所述主体1尾部并驱动所述三船体航行的喷水推进系统4；

所述三船体从所述三船体的前端至尾端纵向依次分为八段，分别为L1纵段、L2纵段、L3纵段、L4纵段、L5纵段、L6纵段、L7纵段和L8纵段，且所述片体3及所述湿甲板2所在处设置在L6纵段、L7纵段和L8纵段内；每相临两纵段之间用硅胶布和硫化硅橡胶进行密封；

所述主体1沿所述主体1的中轴线布置有纵向测量梁系统5，所述纵向测量梁系统5包括多个纵向测量梁组，多个纵向测量梁组中的部分设置在相临两纵段之间，剩余的纵向测量梁组设置在所述L6纵段中两组和L7纵段内两组，且分别设置在所述L6纵段和L7纵段中的两个纵向测量梁组沿所述主体1的中轴线对称设置；所述纵向测量梁组包括纵向测量梁Ⅰ51，设置在相临两纵段的纵向测量梁Ⅰ51的两端分别通过固定装置Ⅰ6固定在相临两纵段内，且其轴线与所述主体的中轴线重合；设置在相临两纵段之间的纵向测量梁Ⅰ51上设有应变片；设置在所述L6纵段内的纵向测量梁Ⅰ51的两端均通过所述固定装置Ⅰ6固定在L6纵段内，且其轴线与所述主体1的中轴线平行；设置在所述L7纵段内的纵向测量梁Ⅰ51的两端均通过所述固定装置Ⅰ6固定在L7纵段内，且其轴线与所述主体1的中轴线平行；

所述三船体沿所述主体1与所述湿甲板2之间的分界线分割为三段，分割后在L6纵段中的部分为H1横段、H2横段和H3横段，在L7纵段中的部分为H4横段、H5横段和H6横段，在L8纵段中的部分为H7横段、H8横段和H9横段，其中H2横段、H5横段和H8横段在所述主体中，每相临两横段之间用硅胶布和硫化硅橡胶进行密封；

在所述L6纵区、L7纵区和L8纵区内设有横向测量梁系统Ⅰ7或横向测量梁系统Ⅱ8；

横向测量梁系统Ⅰ7包括多个横向测量梁组，且多个所述横向测量梁组分别固定在所述H1横段与所述H2横段之间、所述H2横段与H3横段之间、所述H4横段与所述H5横段之间、所述H5横段与所述H6横段之间、所述H7横段与所述H8横段之间、所述H8横段与所述H9横段之间、所述H2横段内、所述H5横段内和所述H8横段内；所述横向测量梁组包括横向测量梁71，设置在所述H1横段与所述H2横段之间、所述H2横段与H3横段之间、所述H4横段与所述H5横段之间、所述H5横段与所述H6横段之间、所述H7横段与所述H8横段之间、所述H8横段与所述H9横段之间的横向测量梁71上贴有应变片；

设置在所述H1横段与所述H2横段之间的横向测量梁71的两端分别通过所述固定装置Ⅰ6固定在所述H1横段内和所述H2横段内，设置在所述H2横段内的横向测量梁71的两端均通过所述固定装置Ⅰ6固定在所述H2横段内，设置在所述H2横段与所述H3横段之间的横向测量梁71的两端分别固定在所述H2横段内和所述H3横段内，且设置在H1横段与所述H2横段之间的横向测量梁71的轴线、设置在所述H2横段内的横向测量梁71的轴线、设置在所述H2横段与所述H3横段之间的横向测量梁71的轴线重合，且均垂直于所述主体1的中轴线，设置在所述H2横段内的横向测量梁71设置在所述L6纵段的中间；

设置在所述H4横段与所述H5横段之间的横向测量梁的两端分别通过所述固定装置Ⅰ固定在所述H4横段内和所述H5横段内，设置在所述H5横段内的横向测量梁的两端均通过所述固定装置Ⅰ固定在所述H5横段内，设置在所述H5横段与所述H6横段之间的横向测量梁的两端分别固定在所述H5横段内和所述H6横段内，且设置在H4横段与所述H5横段之间的横向测量梁的轴线、设置在所述H5横段内的横向测量梁的轴线、设置在所述H5横段与所述H6横段之间的横向测量梁71的轴线重合，且均垂直于所述主体1的中轴线，设置在所述H5横段内的横向测量梁71设置在所述L7纵段的中间；

设置在所述H7横段与所述H8横段之间的横向测量梁71的两端分别通过所述固定装置Ⅰ固定在所述H7横段内和所述H8横段内，设置在所述H8横段内的横向测量梁71的两端均通过所述固定装置Ⅰ固定在所述H8横段内，设置在所述H8横段与所述H9横段之间的横向测量梁71的两端分别固定在所述H8横段内和所述H9横段内，且设置在H7横段与所述H8横段之间的横向测量梁71的轴线、设置在所述H8横段内的横向测量梁71的轴线、设置在所述H8横段与所述H9横段之间的横向测量梁71的轴线重合，且均垂直于所述主体1的中轴线，设置在所述H8横段内的横向测量梁71设置在所述L8纵段的前部；

所述主体1的顶部连接有试航仪11。

所述纵向测量梁Ⅰ51、所述横向测量梁71均为钢管制成，且不同纵段内的纵向测量梁Ⅰ的壁厚不同，不同横段内的横向测量梁71的壁厚不同。

所述喷水推进4系统包括导流管41，所述导流管41包括水平部411和倾斜部412，所述导流管41的出水口413设置在所述水平部411的尾端，所述导流管41的入水口414设置在所述倾斜部412的头端，所述水平部411的头端与所述倾斜部412的尾端固定连接，所述倾斜部412的头端穿过所述主体1伸入水面下，所述水平部411内靠近所述出水口413处设置有螺旋桨42，所述主体1上固定有交流电机43，且所述交流电机43的输出轴通过轴套型万向节44与传动轴45的一端连接，所述传动轴45的另一端与所述螺旋桨42连接。

所述固定装置Ⅰ6包括与所述三体船固定连接的木质底座Ⅰ61，所述木质底座Ⅰ61内镶嵌有螺母Ⅰ62，所述木质底座Ⅰ61顶端设有钢质固定底座63，所述钢质固定底座63的底端通过与所述螺母Ⅰ62相配合的螺栓64与所述木质底座Ⅰ61固定连接，所述钢质固定底座63的上表面具有半圆形凹槽，所述钢质固定底座63的上方设有钢质固定盖65，所述钢质固定盖65的下表面也具有半圆形凹槽，两个所述半圆形凹槽围成形成一个完整的圆形凹槽，所述钢质固定底座63与所述钢质固定盖65通过固定螺栓66固定连接；

所述纵向测量梁Ⅰ51、所述横向测量梁71的两端均设置在与其相对应的所述圆形凹槽内，且所述纵向测量梁Ⅰ51、所述横向测量梁71、所述纵向测量梁Ⅱ81的外径均与其所对应的圆形凹槽的内径相匹配。

贴在所述纵向测量梁Ⅰ51上的应变片正对所述相临两纵段之间用硅胶布和硫化硅橡胶进行密封处。贴在所述横向测量梁71上的应变片正对所述相临两横段之间用硅胶布和硫化硅橡胶进行密封处。

本实施例采用纵向梁测量系统组5和横向测量梁系统Ⅰ7相组合，测量目标是以测量三体船纵向载荷为主，同时兼顾湿甲板2横向载荷的垂向振动测量。此类实验往往用于测量迎浪、随浪以及小角度斜浪(浪向角小于15度)下的三体船振动载荷。

实施例2

如图3—图8所示，一种三体船分段式载荷实验装置，包括三船体，所述三船体包括主体1、分别设置在所述主体1中部两侧的湿甲板2、设置在所述湿甲板2外部的片体3、设置在所述主体1尾部并驱动所述三船体航行的喷水推进系统4；

所述三船体从所述三船体的前端至尾端纵向依次分为八段，分别为L1纵段、L2纵段、L3纵段、L4纵段、L5纵段、L6纵段、L7纵段和L8纵段，且所述片体3及所述湿甲板2所在处设置在L6纵段、L7纵段和L8纵段内；每相临两纵段之间用硅胶布和硫化硅橡胶进行密封；

所述主体1沿所述主体1的中轴线布置有纵向测量梁系统5，所述纵向测量梁系统5包括多个纵向测量梁组，多个纵向测量梁组中的部分设置在相临两纵段之间，剩余的纵向测量梁组设置在所述L6纵段中两组和L7纵段内两组，且分别设置在所述L6纵段和L7纵段中的两个纵向测量梁组沿所述主体1的中轴线对称设置；所述纵向测量梁组包括纵向测量梁Ⅰ51，设置在相临两纵段的纵向测量梁Ⅰ51的两端分别通过固定装置Ⅰ6固定在相临两纵段内，且其轴线与所述主体的中轴线重合；设置在相临两纵段之间的纵向测量梁Ⅰ上设有应变片，设置在所述L6纵段内的纵向测量梁Ⅰ51的两端均通过所述固定装置Ⅰ6固定在L6纵段内，且其轴线与所述主体1的中轴线平行；设置在所述L7纵段内的纵向测量梁Ⅰ51的两端均通过所述固定装置Ⅰ6固定在L7纵段内，且其轴线与所述主体1的中轴线平行；

所述三船体沿所述主体1与所述湿甲板2之间的分界线分割为三段，分割后在L6纵段中的部分为H1横段、H2横段和H3横段，在L7纵段中的部分为H4横段、H5横段和H6横段，在L8纵段中的部分为H7横段、H8横段和H9横段，其中H2横段、H5横段和H8横段在所述主体中，每相临两横段之间用硅胶布和硫化硅橡胶进行密封；

在所述L6纵区、L7纵区和L8纵区内设有横向测量梁系统Ⅱ8；

所述横向测量梁系统Ⅱ8包括沿所述主体1中轴线对称设置在所述片体3上的多个横向测量用纵梁组和沿所述主体1中轴线对称设置的两个三分力传感器测量组；

多个所述横向测量用纵梁组中的一个横向测量用纵梁组设置在所述L6纵段与所述L7纵段之间，一个横向测量用纵梁组设置在所述L7纵段与所述L8纵段之间，所述横向测量用纵梁组包括纵向测量梁Ⅱ81，所述纵向测量梁Ⅱ81上贴有应变片，且设置在所述L6纵段与所述L7纵段之间的纵向测量梁Ⅱ81的两端分别通过所述固定装置Ⅰ6固定在所述L6纵段内和所述L7纵段内，设置在所述L7纵段与所述L8纵段之间的纵向测量梁Ⅱ81的两端分别通过所述固定装置Ⅰ6固定在所述L7纵段和所述L8纵段内，且设置在所述L6纵段和L7纵段之间的所述纵向测量梁Ⅱ81的轴线和设置在所述L7纵段和所述L8纵段之间的纵向测量梁Ⅱ81的轴线均与所述主体1中轴线平行；

所述三分力传感器测量组设置在所述L7纵段前部，所述三分力传感器测量组与所述L7纵段前端的距离为所述L7纵段长度的五分之一，所述三分力传感器测量组包括三分力传感器82，所述三分力传感器82的两端分别通过固定装置Ⅱ9固定在所述主体1上和所述湿甲板2上，且所述三分力传感器81的轴线垂直于所述主体1的中轴线。

所述主体1的顶部连接有试航仪11。

所述纵向测量梁Ⅰ51、所述纵向测量梁Ⅱ81均为钢管制成，且不同纵段内的纵向测量梁Ⅰ和纵向测量梁Ⅱ的壁厚不同。

所述喷水推进4系统包括导流管41，所述导流管41包括水平部411和倾斜部412，所述导流管41的出水口413设置在所述水平部411的尾端，所述导流管41的入水口414设置在所述倾斜部412的头端，所述水平部411的头端与所述倾斜部412的尾端固定连接，所述倾斜部412的头端穿过所述主体1伸入水面下，所述水平部411内靠近所述出水口413处设置有螺旋桨42，所述主体1上固定有交流电机43，且所述交流电机43的输出轴通过轴套型万向节44与传动轴45的一端连接，所述传动轴45的另一端与所述螺旋桨42连接。

所述固定装置Ⅰ6包括与所述三体船固定连接的木质底座Ⅰ61，所述木质底座Ⅰ61内镶嵌有螺母Ⅰ62，所述木质底座Ⅰ61顶端设有钢质固定底座63，所述钢质固定底座63的底端通过与所述螺母Ⅰ62相配合的螺栓64与所述木质底座Ⅰ61固定连接，所述钢质固定底座63的上表面具有半圆形凹槽，所述钢质固定底座63的上方设有钢质固定盖65，所述钢质固定盖65的下表面也具有半圆形凹槽，两个所述半圆形凹槽围成形成一个完整的圆形凹槽，所述钢质固定底座63与所述钢质固定盖65通过固定螺栓66固定连接；

所述纵向测量梁Ⅰ51、所述纵向测量梁Ⅱ81的两端均设置在与其相对应的所述圆形凹槽内，且所述纵向测量梁Ⅰ51、所述纵向测量梁Ⅱ81的外径均与其所对应的圆形凹槽的内径相匹配。

贴在所述纵向测量梁Ⅰ51上的应变片正对所述相临两纵段之间用硅胶布和硫化硅橡胶进行密封处。贴在所述纵向测量梁Ⅱ81上的应变片正对所述相临两纵段之间用硅胶布和硫化硅橡胶进行密封处。

所述固定装置Ⅱ9包括与所述三体船固定连接的木质底座Ⅱ91，所述木质底座Ⅱ91内镶嵌有螺母Ⅱ92，所述木质底座Ⅱ91的顶端设有L型板93，所述L型板93的水平部94通过与所述螺母Ⅱ92相配合的螺栓与所述木质底座Ⅱ91的顶端固定连接，所述三分力传感器82的两端分别与两个所述L型板93的竖直部95固定连接。

本实施例采用纵向梁测量梁系统5和横向测量梁系统Ⅱ8相组合，测量的目标是在保证主体纵向振动测量的同时，详细地测量横向载荷和片体3的载荷。其测量的横向载荷不仅仅有垂向振动，还包括扭转振动。同时，对片体3纵向的振动也进行了精确地测量。此种需求用于横浪和大角度斜浪(浪向角大于15度)状态下的三体船载荷试验。通过三分力传感器82测量三体船横向结构的分离弯矩和横向扭矩。同时在片体3位置处安装的纵向测量梁Ⅱ81及上面的应变片测量片体3的垂向弯矩、水平弯矩和纵向扭矩。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (2)

1.一种三体船分段式载荷实验装置，其特征在于，包括三船体，所述三船体包括主体、分别设置在所述主体中部两侧的湿甲板、设置在所述湿甲板外部的片体、设置在所述主体尾部并驱动所述三船体航行的两个喷水推进系统；

所述三船体从所述三船体的前端至尾端纵向依次分为八段，分别为L1纵段、L2纵段、L3纵段、L4纵段、L5纵段、L6纵段、L7纵段和L8纵段，且所述片体及所述湿甲板所在处设置在L6纵段、L7纵段和L8纵段内；每相临两纵段之间用硅胶布和硫化硅橡胶进行密封；

所述主体沿所述主体的中轴线布置有纵向测量梁系统，所述纵向测量梁系统包括多个纵向测量梁组，多个纵向测量梁组中的部分设置在相临两纵段之间，剩余的纵向测量梁组设置在所述L6纵段中两组和L7纵段内两组，且分别设置在所述L6纵段和L7纵段中的两个纵向测量梁组沿所述主体的中轴线对称设置；所述纵向测量梁组包括纵向测量梁Ⅰ，设置在相临两纵段的纵向测量梁Ⅰ的两端分别通过固定装置Ⅰ固定在相临两纵段内，且其轴线与所述主体的中轴线重合；设置在相临两纵段之间的纵向测量梁Ⅰ上设有应变片，设置在所述L6纵段内的纵向测量梁Ⅰ的两端均通过所述固定装置Ⅰ固定在L6纵段内，且其轴线与所述主体的中轴线平行；设置在所述L7纵段内的纵向测量梁Ⅰ的两端均通过所述固定装置Ⅰ固定在L7纵段内，且其轴线与所述主体的中轴线平行；

所述三船体沿所述主体与所述湿甲板之间的分界线分割为三段，分割后在L6纵段中的部分为H1横段、H2横段和H3横段，在L7纵段中的部分为H4横段、H5横段和H6横段，在L8纵段中的部分为H7横段、H8横段和H9横段，其中H2横段、H5横段和H8横段在所述主体中，每相临两横段之间用硅胶布和硫化硅橡胶进行密封；

在所述L6纵段、L7纵段和L8纵段内设有横向测量梁系统Ⅰ或横向测量梁系统Ⅱ；

横向测量梁系统Ⅰ包括多个横向测量梁组，且多个所述横向测量梁组分别固定在所述H1横段与所述H2横段之间、所述H2横段与H3横段之间、所述H4横段与所述H5横段之间、所述H5横段与所述H6横段之间、所述H7横段与所述H8横段之间、所述H8横段与所述H9横段之间、所述H2横段内、所述H5横段内和所述H8横段内；所述横向测量梁组包括横向测量梁，设置在所述H1横段与所述H2横段之间、所述H2横段与H3横段之间、所述H4横段与所述H5横段之间、所述H5横段与所述H6横段之间、所述H7横段与所述H8横段之间、所述H8横段与所述H9横段之间的横向测量梁上贴有应变片；

设置在所述H1横段与所述H2横段之间的横向测量梁的两端分别通过所述固定装置Ⅰ固定在所述H1横段内和所述H2横段内，设置在所述H2横段内的横向测量梁的两端均通过所述固定装置Ⅰ固定在所述H2横段内，设置在所述H2横段与所述H3横段之间的横向测量梁的两端分别固定在所述H2横段内和所述H3横段内，且设置在H1横段与所述H2横段之间的横向测量梁的轴线、设置在所述H2横段内的横向测量梁的轴线、设置在所述H2横段与所述H3横段之间的横向测量梁的轴线重合，且均垂直于所述主体的中轴线，设置在所述H2横段内的横向测量梁设置在所述L6纵段的中间；

设置在所述H4横段与所述H5横段之间的横向测量梁的两端分别通过所述固定装置Ⅰ固定在所述H4横段内和所述H5横段内，设置在所述H5横段内的横向测量梁的两端均通过所述固定装置Ⅰ固定在所述H5横段内，设置在所述H5横段与所述H6横段之间的横向测量梁的两端分别固定在所述H5横段内和所述H6横段内，且设置在H4横段与所述H5横段之间的横向测量梁的轴线、设置在所述H5横段内的横向测量梁的轴线、设置在所述H5横段与所述H6横段之间的横向测量梁的轴线重合，且均垂直于所述主体的中轴线，设置在所述H5横段内的横向测量梁设置在所述L7纵段的中间；

设置在所述H7横段与所述H8横段之间的横向测量梁的两端分别通过所述固定装置Ⅰ固定在所述H7横段内和所述H8横段内，设置在所述H8横段内的横向测量梁的两端均通过所述固定装置Ⅰ固定在所述H8横段内，设置在所述H8横段与所述H9横段之间的横向测量梁的两端分别固定在所述H8横段内和所述H9横段内，且设置在H7横段与所述H8横段之间的横向测量梁的轴线、设置在所述H8横段内的横向测量梁的轴线、设置在所述H8横段与所述H9横段之间的横向测量梁的轴线重合，且均垂直于所述主体的中轴线，设置在所述H8横段内的横向测量梁设置在所述L8纵段的前部；

所述横向测量梁系统Ⅱ包括沿所述主体中轴线对称设置在所述片体上的多个横向测量用纵梁组和沿所述主体中轴线对称设置的两个三分力传感器测量组；

多个所述横向测量用纵梁组中的一个横向测量用纵梁组设置在所述L6纵段与所述L7纵段之间，一个横向测量用纵梁组设置在所述L7纵段与所述L8纵段之间，所述横向测量用纵梁组包括纵向测量梁Ⅱ，所述纵向测量梁Ⅱ上贴有应变片，且设置在所述L6纵段与所述L7纵段之间的纵向测量梁Ⅱ的两端分别通过所述固定装置Ⅰ固定在所述L6纵段内和所述L7纵段内，设置在所述L7纵段与所述L8纵段之间的纵向测量梁Ⅱ的两端分别通过所述固定装置Ⅰ固定在所述L7纵段和所述L8纵段内，且设置在所述L6纵段和L7纵段之间的所述纵向测量梁Ⅱ的轴线和设置在所述L7纵段和所述L8纵段之间的纵向测量梁Ⅱ的轴线均与所述主体中轴线平行；

所述三分力传感器测量组设置在所述L7纵段前部，所述三分力传感器测量组与所述L7纵段前端的距离为所述L7纵段长度的五分之一，所述三分力传感器测量组包括三分力传感器，所述三分力传感器的两端分别通过固定装置Ⅱ固定在所述主体上和所述湿甲板上，且所述三分力传感器的轴线垂直于所述主体的中轴线；

所述喷水推进系统包括导流管，所述导流管包括水平部和倾斜部，所述导流管的出水口设置在所述水平部的尾端，所述导流管的入水口设置在所述倾斜部的头端，所述水平部的头端与所述倾斜部的尾端固定连接，所述倾斜部的头端穿过所述主体伸入水面下，所述水平部内靠近所述出水口处设置有螺旋桨，所述主体上固定有交流电机，且所述交流电机的输出轴通过轴套型万向节与传动轴的一端连接，所述传动轴的另一端与所述螺旋桨连接；

所述固定装置Ⅰ包括与所述三体船固定连接的木质底座Ⅰ，所述木质底座Ⅰ内镶嵌有螺母Ⅰ，所述木质底座Ⅰ顶端设有钢质固定底座，所述钢质固定底座的底端通过与所述螺母Ⅰ相配合的螺栓与所述木质底座Ⅰ固定连接，所述钢质固定底座的上表面具有半圆形凹槽，所述钢质固定底座的上方设有钢质固定盖，所述钢质固定盖的下表面也具有半圆形凹槽，两个所述半圆形凹槽围成形成一个完整的圆形凹槽，所述钢质固定底座与所述钢质固定盖通过固定螺栓固定连接；

所述纵向测量梁Ⅰ、所述横向测量梁、所述纵向测量梁Ⅱ的两端均设置在与其相对应的所述圆形凹槽内，且所述纵向测量梁Ⅰ、所述横向测量梁、所述纵向测量梁Ⅱ的外径均与其所对应的圆形凹槽的内径相匹配；

所述固定装置Ⅱ包括与所述三体船固定连接的木质底座Ⅱ，所述木质底座Ⅱ内镶嵌有螺母Ⅱ，所述木质底座Ⅱ的顶端设有L型板，所述L型板的水平部通过与所述螺母Ⅱ相配合的螺栓与所述木质底座Ⅱ的顶端固定连接，所述三分力传感器的两端分别与两个所述L型板的竖直部固定连接；

所述纵向测量梁Ⅰ、所述横向测量梁、所述纵向测量梁Ⅱ均为钢管制成，且不同纵段内的纵向测量梁Ⅰ和纵向测量梁Ⅱ的壁厚不同，不同横段内的横向测量梁的壁厚不同；

贴在所述纵向测量梁Ⅰ上的应变片正对所述相临两纵段之间用硅胶布和硫化硅橡胶进行密封处；

贴在所述纵向测量梁Ⅱ上的应变片正对所述相临两纵段之间用硅胶布和硫化硅橡胶进行密封处；

贴在所述横向测量梁上的应变片正对所述相临两横段之间用硅胶布和硫化硅橡胶进行密封处；

所述水平部的尾端至所述水平部内所述螺旋桨所在处的内径由小至大依次增加，所述水平部的头端至所述水平部内所述螺旋桨所在处的内径由小至大依次增加，所述倾斜部的头端截面为竖直截面；所述倾斜部在所述传动轴穿入处加工有水平设置的隧道；

所述木质底座Ⅰ和木质底座Ⅱ上均开有孔，且开孔直径与所述螺母Ⅰ和所述螺母Ⅱ的螺纹孔径相匹配，开孔直径小于螺母Ⅰ和螺母Ⅱ的外径，与所述螺母Ⅰ相配合的螺栓进入孔内与所述螺母Ⅰ拧紧，使所述钢质固定底座与所述木质底座Ⅰ固定连接，与所述螺母Ⅱ相配合的螺栓进入孔内与螺母Ⅱ拧紧，使所述L型板与所述木质底座Ⅱ固定连接；

所述三分力传感器底部的木质底座Ⅱ与所述纵向测量梁Ⅰ和所述纵向测量梁Ⅱ之间均有间隙。

2.根据权利要求1所述的一种三体船分段式载荷实验装置，其特征在于：所述主体的顶部连接有试航仪。

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