CN111532394B - 一种玻璃钢金属舱段组合式模块化水下试验模型 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种玻璃钢金属舱段组合式模块化水下试验模型,包括三大模块,分别为首部玻璃钢舱段、金属密封舱段和尾部玻璃钢舱段,所述金属密封舱段设置在中部,金属密封舱段的两端分别通过首部玻璃钢舱段法兰盘和尾部玻璃钢舱段法兰盘安装首部玻璃钢舱段和尾部玻璃钢舱段;采用模块化分段设计,通过首、尾玻璃钢舱段和金属密封舱段组合成一个整体水下模型。金属密封舱段代替天平密封盒,金属密封舱段本身也是模型外形尺寸的一部分,该模型设计适用于尺寸受限的水下模型,同时也适用尺寸不受限的水下模型,大大提高了模型的适用范围。

Description

一种玻璃钢金属舱段组合式模块化水下试验模型
技术领域
本发明涉及水下试验模型技术领域,尤其是一种玻璃钢金属舱段组合式模块化水下试验模型。
背景技术
操纵性是船舶或者水下潜器重要性能之一,对于保证航行安全以及提高经济性具有重要的意义。在船舶或者水下潜器的设计阶段,对其操纵性能的准确预报尤为重要,以便后续对操纵性进行分析和改进。
拘束模型试验是目前获得船舶或者水下潜器操纵性水动力的应用最为广泛,也被认为是最有效的方法之一。在试验过程中,通过机械设备对试验模型添加强制性约束,强迫实验模型做规定的运动,如直线运动、回转运动等。在基准运动上迭加一个或多个扰动,定量地改变其扰动量,使用测力天平测量作用于模型上的水动力,通过对试验数据进行处理和分析而获得各水动力系数,进而回归处理获得相应的水动力导数值。
拘束模模型是操纵性试验中最重要的组成部分,通常按照操纵性试验规程以及参考试验水池的几何参数对实际船舶或者潜器按照一定的缩比制作而成。模型的设计方案以及加工制作方式对后续获取的试验数据有着及其重要的影响。
传统的水下拘束模模型设计采用全玻璃钢的形式,在模型内部安装天平及天平密封盒,通过天平密封盒与模型进行连接。但是部分水下模型由于尺寸的限制,无法在模型内部安装天平密封盒,传统的模型设计不能满足试验要求,需要将模型的某一舱段进行整体密封设计,代替天平密封盒的功能,达到安装测力天平的目的。
发明内容
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点,提供一种玻璃钢金属舱段组合式模块化水下试验模型,从而满足试验要求,工作可靠、稳定。
本发明所采用的技术方案如下:
一种玻璃钢金属舱段组合式模块化水下试验模型,包括三大模块,分别为首部玻璃钢舱段、金属密封舱段和尾部玻璃钢舱段,所述金属密封舱段设置在中部,金属密封舱段的两端分别通过首部玻璃钢舱段法兰盘和尾部玻璃钢舱段法兰盘安装首部玻璃钢舱段和尾部玻璃钢舱段;
金属密封舱段的结构为:包括金属舱舱体,所述金属舱舱体包含横向设置的密封舱筒体,所述密封舱筒体的两端分别设置有端面法兰盘,两个端面法兰盘外端面形成有连接凹槽,所述密封舱筒体上部设置有敞口,所述敞口的内部设置有天平固定板,所述天平固定板上通过天平螺钉安装有测力天平,所述测力天平的中部设置有天平支杆,所述密封舱筒体内上方还设置有密封舱密封平面,在密封舱密封平面处通过O型密封圈和紧固件安装金属舱密封盖板,所述金属舱密封盖板的中部开有圆孔,天平支杆穿过所述圆孔,天平支杆的外圆周面通过密封件与金属舱密封盖板配合连接,所述金属舱密封盖板的上表面还安装有上盖板中部支持架,所述金属舱密封盖板上部的两个端面法兰盘的内端面处设置有上盖板端面支持架,所述上盖板端面支持架和上盖板中部支持架的上方安装有玻璃钢上盖板,所述玻璃钢上盖板的中部同样设置有圆孔,天平支杆穿过圆孔,玻璃钢上盖板将敞口盖住,满足模型外形光滑表面。
其进一步技术方案在于:
所述首部玻璃钢舱段采用玻璃钢整体加工成型,内部安装首部玻璃钢舱段压铁基座,首部玻璃钢舱段上部留有一个开口,所述开口处安装首部玻璃钢舱段盖板。
所述尾部玻璃钢舱段采用玻璃钢整体加工成型,内部安装尾部玻璃钢舱段压铁基座,尾部玻璃钢舱段上部留有一个开口,所述开口处安装尾部玻璃钢舱段盖板。
天平支杆的外圆周面密封件为柔性密封橡胶,其一端安装在金属舱密封盖板上部,并通过天平密封盖盖住,再通过紧固件锁紧,压紧天平密封盖和柔性密封橡胶,达到密封的效果,柔性密封橡胶另一端与天平支杆进行胶接。
所述天平固定板焊接在密封舱筒体的内部,并在天平固定板上预留安装测力天平的螺纹孔。
上盖板端面支持架通过第一螺钉固定在端面法兰盘上。
上盖板中部支持架通过第二螺钉固定在金属舱密封盖板的上表面。
上盖板中部支持架的截面成反“Z”字型结构。
所述首部玻璃钢舱段法兰盘和尾部玻璃钢舱段法兰盘的结构相同。
两个端面法兰盘上留有流水孔,用于连通首部玻璃钢舱段和尾部玻璃钢舱段。
本发明的有益效果如下:
本发明结构紧凑、合理,操作方便,采用模块化分段设计,通过首、尾玻璃钢舱段和金属密封舱段组合成一个整体水下模型。金属密封舱段代替天平密封盒,金属密封舱段本身也是模型外形尺寸的一部分,该模型设计适用于尺寸受限的水下模型,同时也适用尺寸不受限的水下模型,大大提高了模型的适用范围。
本发明应用于水下拘束模试验的水下模型,该模型主要是通过玻璃钢舱段与金属密封舱段组合的形式,完成水下模型模块化的设计。
附图说明
图1为本发明的结构示意图(内部结构)。
图2为本发明的俯视图。
图3为本发明金属密封舱段的结构示意图。
图4为图3的俯视图。
图5为本发明金属密封舱段金属舱舱体的结构示意图。
其中:1、首部玻璃钢舱段;2、首部玻璃钢舱段压铁基座;3、首部玻璃钢舱段法兰盘;4、法兰固定螺钉;5、金属密封舱段;6、尾部玻璃钢舱段法兰盘;7、尾部玻璃钢舱段;8、尾部玻璃钢舱段压铁基座;9、首部玻璃钢舱段盖板;10、尾部玻璃钢舱段盖板;11、金属舱舱体;12、上盖板端面支持架;13、玻璃钢上盖板;14、金属舱密封盖板;15、测力天平;16、上盖板中部支持架;17、天平密封盖;18、柔性密封橡胶;19、第二螺钉;20、天平螺钉;21、O型密封圈;22、第一螺钉;23、端面法兰盘;24、密封舱密封平面;25、密封舱筒体;26、天平固定板;27、螺纹孔;28、天平支杆。
具体实施方式
下面结合附图,说明本发明的具体实施方式。
如图1、图2、图3和图4所示,本实施例的玻璃钢金属舱段组合式模块化水下试验模型,包括三大模块,分别为首部玻璃钢舱段1、金属密封舱段5和尾部玻璃钢舱段7,金属密封舱段5设置在中部,金属密封舱段5的两端分别通过首部玻璃钢舱段法兰盘3和尾部玻璃钢舱段法兰盘6安装首部玻璃钢舱段1和尾部玻璃钢舱段7;
金属密封舱段5的结构为:包括金属舱舱体11,金属舱舱体11包含横向设置的密封舱筒体25,密封舱筒体25的两端分别设置有端面法兰盘23,两个端面法兰盘23外端面形成有连接凹槽,密封舱筒体25上部设置有敞口,敞口的内部设置有天平固定板26,天平固定板26上通过天平螺钉20安装有测力天平15,测力天平15的中部设置有天平支杆28,密封舱筒体25内上方还设置有密封舱密封平面24,在密封舱密封平面24处通过O型密封圈21和紧固件安装金属舱密封盖板14,金属舱密封盖板14的中部开有圆孔,天平支杆28穿过圆孔,天平支杆28的外圆周面通过密封件与金属舱密封盖板14配合连接,金属舱密封盖板14的上表面还安装有上盖板中部支持架16,金属舱密封盖板14上部的两个端面法兰盘23的内端面处设置有上盖板端面支持架12,上盖板端面支持架12和上盖板中部支持架16的上方安装有玻璃钢上盖板13,玻璃钢上盖板13的中部同样设置有圆孔,天平支杆28穿过圆孔,玻璃钢上盖板13将敞口盖住,满足模型外形光滑表面。
首部玻璃钢舱段1采用玻璃钢整体加工成型,内部安装首部玻璃钢舱段压铁基座2,首部玻璃钢舱段1上部留有一个开口,开口处安装首部玻璃钢舱段盖板9。
尾部玻璃钢舱段7采用玻璃钢整体加工成型,内部安装尾部玻璃钢舱段压铁基座8,尾部玻璃钢舱段7上部留有一个开口,开口处安装尾部玻璃钢舱段盖板10。
天平支杆28的外圆周面密封件为柔性密封橡胶18,其一端安装在金属舱密封盖板14上部,并通过天平密封盖17盖住,再通过紧固件锁紧,压紧天平密封盖17和柔性密封橡胶18,达到密封的效果,柔性密封橡胶18另一端与天平支杆28进行胶接。
天平固定板26焊接在密封舱筒体25的内部,并在天平固定板26上预留安装测力天平15的螺纹孔27。
上盖板端面支持架12通过第一螺钉22固定在端面法兰盘23上。
上盖板中部支持架16通过第二螺钉19固定在金属舱密封盖板14的上表面。
上盖板中部支持架16的截面成反“Z”字型结构。
首部玻璃钢舱段法兰盘3和尾部玻璃钢舱段法兰盘6的结构相同。
两个端面法兰盘23上留有流水孔,用于连通首部玻璃钢舱段1和尾部玻璃钢舱段7。
本发明的具体结构和功能如下:
本发明采用模块化分体结构设计,主要分为三个模块化舱段,分别为首部玻璃钢舱段1、金属密封舱段5和尾部玻璃钢舱段7。
首部玻璃钢舱段1采用玻璃钢整体加工成型,内部安装首部玻璃钢舱段压铁基座2,该基座用于安装配重压铁,在端面胶接首部玻璃钢舱段法兰盘3,该法兰盘与金属密封舱段5连接,通过法兰固定螺钉4进行固定。首部玻璃钢舱段1上部留有一个开口,方便安装和固定压铁,首部玻璃钢舱段盖板9固定在该开口上面,确保首部玻璃钢舱段1外形尺寸。
金属密封舱段5主要由金属舱舱体11、玻璃钢上盖板13、金属舱密封盖板14、测力天平15、天平密封盖17、柔性密封橡胶18等组成,
金属舱舱体11由端面法兰盘23、密封舱密封平面24、密封舱筒体25、天平固定板26焊接而成,在天平固定板26上预留螺纹孔27,用于固定测力天平15。
金属舱舱体11上表面留有密封槽,O型密封圈21安装在该密封槽内,金属舱密封盖板14安装在金属舱舱体11上面,通过紧固件固定,并压紧O型密封圈21,达到密封效果。
玻璃钢上盖板13为模型外形尺寸,固定在上盖板端面支持架12和上盖板中部支持架16,上盖板端面支持架12和上盖板中部支持架16分别通过第一螺钉22和第二螺钉19固定在金属舱舱体11上面。
测力天平15通过天平螺钉20固定在金属舱舱体11内部,金属舱密封盖板14中部留有圆孔,测力天平15的天平支杆28安装在该圆孔内,天平密封盖17安装在金属舱密封盖板14的上表面。
柔性密封橡胶18一端安装在天平密封盖17和金属舱密封盖板14之间,通过紧固件固定天平密封盖17,压紧天平密封盖17和柔性密封橡胶18,达到密封的效果,柔性密封橡胶18另一端与天平支杆28进行胶接,一方面确保金属舱段的水密性能,另一方面保证测力天平15的天平支杆28不会与金属密封舱段5发生碰撞,确保测力天平15测力的准确性。
尾部玻璃钢舱段7由玻璃钢整体加工成型,内部安装尾部玻璃钢舱段压铁基座8,该基座用于安装配重压铁,在端面胶接尾部玻璃钢舱段法兰盘,该法兰盘与金属密封舱段5连接,通过紧固件进行固定。尾部玻璃钢舱段7上部留有一个开口,方便安装和固定压铁,尾部玻璃钢舱段盖板10固定在该开口上面,确保尾部玻璃钢舱段7外形尺寸。
金属密封舱段5与首部玻璃钢舱段法兰盘3、尾部玻璃钢舱段法兰6采用轴向定位和端面定位,确保三个舱段连接位置不会发生偏差,三个舱段连接在一起,并通过螺钉进行紧固,组成一个整体水下模型,通过定位面保证模型外形尺寸的准确性。
本发明所述的金属密封舱段5通过两道密封实现对舱段和天平的密封,金属密封舱段5上表面留有一个敞口,该敞口用测力天平15的安装,在缺口上面安装密封圈,通过一个金属舱密封盖板14压紧密封圈,这是第一道密封。另一道密封是对测力天平15的密封,测力天平15底部固定在金属密封舱内,另一端圆形的天平支杆28与水池设备相连,该天平支杆28不能与金属舱密封盖板14发生碰撞,否则会影响测力的准确性,在金属舱密封盖板14上预留的口径比支杆直径大,确保支杆与密封盖板不会发生碰撞,在密封盖板上安装密封圈,同时安装一个柔性密封橡胶18,并用盖板压紧,柔性密封橡胶18另一端胶接在圆形支杆上,这样就能实现对测力的密封。
为了保证首、尾部玻璃钢舱段内腔能够实现连通,金属密封舱段5上部是透水状态,并在两个端面留有流水孔。金属密封舱段5上部安装玻璃钢上盖板13,确保模型中间舱段的外形尺寸。
实际使用过程中,天平支杆28与外部水池拖车设备进行连接,拖车进行旋转运动,通过天平支杆28驱动整个试验模型发生转动,在转动过程中模型在水的作用下产生力和力矩,通过测力天平15测得,对力和力矩试验数据进行处理和分析而获得各水动力系数,进而回归处理获得模型相应的水动力导数值。
以上描述是对本发明的解释,不是对发明的限定,本发明所限定的范围参见权利要求,在本发明的保护范围之内,可以作任何形式的修改。

Claims (10)

1.一种玻璃钢金属舱段组合式模块化水下试验模型,其特征在于:包括三大模块,分别为首部玻璃钢舱段(1)、金属密封舱段(5)和尾部玻璃钢舱段(7),所述金属密封舱段(5)设置在中部,金属密封舱段(5)的两端分别通过首部玻璃钢舱段法兰盘(3)和尾部玻璃钢舱段法兰盘(6)安装首部玻璃钢舱段(1)和尾部玻璃钢舱段(7);
金属密封舱段(5)的结构为:包括金属舱舱体(11),所述金属舱舱体(11)包含横向设置的密封舱筒体(25),所述密封舱筒体(25)的两端分别设置有端面法兰盘(23),两个端面法兰盘(23)外端面形成有连接凹槽,所述密封舱筒体(25)上部设置有敞口,所述敞口的内部设置有天平固定板(26),所述天平固定板(26)上通过天平螺钉(20)安装有测力天平(15),所述测力天平(15)的中部设置有天平支杆(28),所述密封舱筒体(25)内上方还设置有密封舱密封平面(24),在密封舱密封平面(24)处通过O型密封圈(21)和紧固件安装金属舱密封盖板(14),所述金属舱密封盖板(14)的中部开有圆孔,天平支杆(28)穿过所述圆孔,天平支杆(28)的外圆周面通过密封件与金属舱密封盖板(14)配合连接,所述金属舱密封盖板(14)的上表面还安装有上盖板中部支持架(16),所述金属舱密封盖板(14)上部的两个端面法兰盘(23)的内端面处设置有上盖板端面支持架(12),所述上盖板端面支持架(12)和上盖板中部支持架(16)的上方安装有玻璃钢上盖板(13),所述玻璃钢上盖板(13)的中部同样设置有圆孔,天平支杆(28)穿过圆孔,玻璃钢上盖板(13)将敞口盖住,满足模型外形光滑表面。
2.如权利要求1所述的一种玻璃钢金属舱段组合式模块化水下试验模型,其特征在于:所述首部玻璃钢舱段(1)采用玻璃钢整体加工成型,内部安装首部玻璃钢舱段压铁基座(2),首部玻璃钢舱段(1)上部留有一个开口,所述开口处安装首部玻璃钢舱段盖板(9)。
3.如权利要求1所述的一种玻璃钢金属舱段组合式模块化水下试验模型,其特征在于:所述尾部玻璃钢舱段(7)采用玻璃钢整体加工成型,内部安装尾部玻璃钢舱段压铁基座(8),尾部玻璃钢舱段(7)上部留有一个开口,所述开口处安装尾部玻璃钢舱段盖板(10)。
4.如权利要求1所述的一种玻璃钢金属舱段组合式模块化水下试验模型,其特征在于:天平支杆(28)的外圆周面密封件为柔性密封橡胶(18),其一端安装在金属舱密封盖板(14)上部,并通过天平密封盖(17)盖住,再通过紧固件锁紧,压紧天平密封盖(17)和柔性密封橡胶(18),达到密封的效果,柔性密封橡胶(18)另一端与天平支杆(28)进行胶接。
5.如权利要求1所述的一种玻璃钢金属舱段组合式模块化水下试验模型,其特征在于:所述天平固定板(26)焊接在密封舱筒体(25)的内部,并在天平固定板(26)上预留安装测力天平(15)的螺纹孔(27)。
6.如权利要求1所述的一种玻璃钢金属舱段组合式模块化水下试验模型,其特征在于:上盖板端面支持架(12)通过第一螺钉(22)固定在端面法兰盘(23)上。
7.如权利要求1所述的一种玻璃钢金属舱段组合式模块化水下试验模型,其特征在于:上盖板中部支持架(16)通过第二螺钉(19)固定在金属舱密封盖板(14)的上表面。
8.如权利要求1所述的一种玻璃钢金属舱段组合式模块化水下试验模型,其特征在于:上盖板中部支持架(16)的截面成反“Z”字型结构。
9.如权利要求1所述的一种玻璃钢金属舱段组合式模块化水下试验模型,其特征在于:所述首部玻璃钢舱段法兰盘(3)和尾部玻璃钢舱段法兰盘(6)的结构相同。
10.如权利要求1所述的一种玻璃钢金属舱段组合式模块化水下试验模型,其特征在于:两个端面法兰盘(23)上留有流水孔,用于连通首部玻璃钢舱段(1)和尾部玻璃钢舱段(7)。
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