CN110132537A - 一种适用于实海域船舶阻力试验的测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于实海域船舶阻力试验的测量装置，具体涉及一种适用于实海域船舶阻力试验的测量装置，包括拉力传感器、倾角传感器、万向旋转环、卸扣等主要部件。拉力传感器两端的万向旋转环可以防止拉力传感器的螺纹松动而导致船舶失控。卸扣可以方便测量装置和拖曳绳的拆卸。通过倾角传感器可以测得拖曳绳拉力方向与船前进方向之间的角度。本发明整体安装在待测船舶的艏艉处，通过两台卷扬机牵引待测船舶，可以测得实海域船舶阻力试验中各个航速下的阻力值。本发明构造简单，便于安装，适用范围广，适用于实海域大尺度船模和中小型实船的阻力测量，还可以应用于物体的重量称量。
Description
技术领域
本发明属于实海域船舶阻力试验的测量装置，具体涉及一种适用于实海域船舶阻力试验的测量装置。
背景技术
长期以来，人们研究船舶运动性能一般都是采用数值计算与小尺度模型在水池试验研究相结合的方式。小尺度船模水池试验由于受池壁效应、风浪模拟真实性等限制，目前的水池模型试验技术无法模拟实际海浪环境，不具备完成船舶环境适应性研究的条件，无法实现实际海浪环境下强非线性水动力预报问题，这对船舶平台水动力性能评估分析带来了很大困难。而实船试验虽是最真实的试验方法，但实施起来耗资大、难度大，特别是对在恶劣海况下的试验风险大，带有一定的破坏性，实际上很难达到预期的试验目标。为此很多地区开展了大尺度船模在实际海浪环境下的物理仿真试验，它在船舶综合航行性能进行可靠评估及新型船舶研发方面得到了应用。实际海浪环境下大尺度模型物理仿真试验，就是大尺度自航船模在实际的海浪环境进行船舶模型物理仿真试验以对船舶性能进行评估。实际海浪环境下大尺度模型物理仿真试验技术，在尺度和效能上，可以看作是介于实船和水池模型试验之间的一种试验技术，具有实船和水池模型试验不能比拟的一些优点。真实环境下进行大尺度船模快速性实验，不必建造和购买昂贵的试验水池、试验设备且遭遇环境为真实海浪，实海况下测量船舶性能更具说服力和可信度。本专利基于实海域大尺度船模试验，发明了适用于实海域船舶阻力试验的测量装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种易于使用、操作方便，能够精确测量实海域船舶阻力的装置。
一种适用于实海域船舶阻力试验的测量装置，该装置包括：拉力传感器1、万向旋转环2、卸扣3和倾角传感器7，所述的倾角传感器7固定在拉力传感器1上，两个万向旋转环2对称固定在拉力传感器1，两个万向旋转环2分别与卸扣3相连。
所述的拉力传感器1是一种将物理信号转变为可测量的电信号输出的装置。
该装置还包括：船壳4、拉环5、拖曳绳6和卷扬机14，两个万向旋转环2分别通过卸扣3与拉环5和拖曳绳6相连，拖曳绳6缠绕在卷扬机14上，拉环5固定在船壳4上。
所述的万向旋转环2包括：第一旋转部分、第二旋转部分、圆环10和螺纹11，万向旋转环2的一侧通过螺纹11和拉力传感器1连接，万向旋转环2的另一侧同圆环10和卸扣3相连，第一旋转部分和第二旋转部分内置滚珠轴承，旋转时无振动，受力均匀，内部无扭矩。
通过连接船艏艉的两个卷扬机14的匀速牵引，得到船舶的阻力值R，表示为下式：
R＝F1cosθ1-F2cosθ2
其中，F1为船艏拉力传感器1测得的拉力；θ1为船艏拖曳绳6拉力方向与船前进方向之间的夹角；F2为船艉拉力传感器1测得的拉力；θ2为船艉拖曳绳6拉力方向与船前进方向反向之间的夹角。
本发明的有益效果在于：
拉力传感器1两端的万向旋转环2可以防止拉力传感器1的螺纹11松动而导致船舶失控。卸扣3可以方便测量装置和拖曳绳6的拆卸。通过倾角传感器7可以测得拖曳绳6拉力方向与船前进方向之间的角度。本发明整体安装在待测船舶的艏艉处，通过两台卷扬机14牵引待测船舶，可以测得实海域船舶阻力试验中各个航速下的阻力值。本发明构造简单，便于安装，适用范围广，适用于实海域大尺度船模和中小型实船的阻力测量，还可以应用于物体的重量称量。将本装置竖直使用，还可以测量物体的重量，而且不会因为物体在空中旋转而不便测量。
附图说明
图1为适用于实海域船舶阻力试验的测量装置示意图。
图2为适用于实海域船舶阻力试验的测量装置正视图。
图3为适用于实海域船舶阻力试验的测量装置俯视图。
图4为万向旋转环2细节图。
图5为实海域船舶阻力试验过程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述。
本发明提供的是适用于实海域船舶阻力试验的测量装置，包括拉力传感器1、倾角传感器7、万向旋转环2、卸扣3等主要部件。拉力传感器1两端的万向旋转环2可以防止拉力传感器1的螺纹11松动而导致船舶失控。卸扣3可以方便测量装置和拖曳绳6的拆卸。通过倾角传感器7可以测得拖曳绳6拉力方向与船前进方向之间的角度。本发明整体安装在待测船舶的艏艉处，通过两台卷扬机14牵引待测船舶，可以测得实海域船舶阻力试验中各个航速下的阻力值。本发明构造简单，便于安装，适用范围广，适用于实海域大尺度船模和中小型实船的阻力测量，还可以应用于物体的重量称量。
本发明专利采用下列技术方案：
适用于实海域船舶阻力试验的测量装置，包括拉力传感器1、万向旋转环2、卸扣3和倾角传感器7等主要部件。其中，拉力传感器1是一种将物理信号转变为可测量的电信号输出的装置，可通过电阻应变式力敏器件获得两端受到的力。
拖曳绳6缠绕在卷扬机14上，放绳时会产生自旋，而万向旋转环2可以防止拉力传感器1的螺纹11松动而导致船舶失控。卸扣3可以方便测量装置和拖曳绳6的拆卸。由于拖曳绳6会因自重而下垂，因此拖曳绳6拉力方向与船前进方向之间会有一定的角度，可以通过倾角传感器7测得这个夹角θ。通过连接船艏艉的两个卷扬机14的匀速牵引，可以得到船舶的阻力值R，公式如下：
R＝F1cosθ1-F2cosθ2
其中，F1为船艏拉力传感器1测得的拉力；θ1为船艏拖曳绳6拉力方向与船前进方向之间的夹角；F2为船艉拉力传感器1测得的拉力；θ2为船艉拖曳绳6拉力方向与船前进方向反向之间的夹角。
将本装置竖直使用，还可以测量物体的重量，而且不会因为物体在空中旋转而不便测量。
参照图1、图2、图3，拉力传感器1两端通过螺纹11与万向旋转环2连接。两个万向旋转环2分别通过卸扣3与船壳4上固定的拉环5和拖曳绳6相连。倾角传感器7固定在拉力传感器1上，可以测得拖曳绳6拉力方向与船前进方向之间的角度。
参照图4，万向旋转环2主要由第一旋转部位8、第二旋转部位9、圆环10、螺纹11构成。万向旋转环2的旋转部位处内置滚珠轴承，旋转时无振动，受力均匀，内部无扭矩。
参照图5，实海域船舶阻力试验是通过连接船艏艉的两个卷扬机14的匀速牵引，以保证待测船13的航速与航向的稳定性的，待测船13两侧安装有船舶艏艉的测量装置12。主卷扬机14牵引拖曳绳6拉动船模，提供船模所需速度，与此同时辅卷扬机14提供向后的拉力，目的是防止船艏拖曳绳6在惯性作用下松弛以致测不到数据。试验过程中需保证拉力传感器1、拖曳绳6、船模艏艉端拉环5等的安全，避免突然强力损坏设备。同时，出于船上工作人员、仪器设备、船模安全等方面考虑，在阻力试验测试区两端均设置安全区，以保证船舶阻力试验安全。
Claims (5)
1.一种适用于实海域船舶阻力试验的测量装置，其特征在于，该装置包括：拉力传感器、万向旋转环、卸扣和倾角传感器，所述的倾角传感器固定在拉力传感器上，两个万向旋转环对称固定在拉力传感器，两个万向旋转环分别与卸扣相连。
2.根据权利要求1所述的一种适用于实海域船舶阻力试验的测量装置，其特征在于：所述的拉力传感器是一种将物理信号转变为能测量的电信号输出的装置。
3.根据权利要求1所述的一种适用于实海域船舶阻力试验的测量装置，其特征在于，该装置还包括：船壳、拉环、拖曳绳和卷扬机，两个万向旋转环分别通过卸扣与拉环和拖曳绳相连，拖曳绳缠绕在卷扬机上，拉环固定在船壳上。
4.根据权利要求1所述的一种适用于实海域船舶阻力试验的测量装置，其特征在于，所述的万向旋转环包括：第一旋转部分、第二旋转部分、圆环和螺纹，万向旋转环的一侧通过螺纹和拉力传感器连接，万向旋转环的另一侧同圆环和卸扣相连，第一旋转部分和第二旋转部分内置滚珠轴承，旋转时无振动，受力均匀，内部无扭矩。
5.根据权利要求1所述的一种适用于实海域船舶阻力试验的测量装置，其特征在于：通过连接船艏艉的两个卷扬机的匀速牵引，得到船舶的阻力值R，表示为下式：
R＝F1 cosθ1-F2 cosθ2
其中，F1为船艏拉力传感器测得的拉力；θ1为船艏拖曳绳拉力方向与船前进方向之间的夹角；F2为船艉拉力传感器测得的拉力；θ2为船艉拖曳绳拉力方向与船前进方向反向之间的夹角。
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