CN112444458A - 一种模型试验用线缆初张力模拟装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于船舶海洋工程及港口工程物理模型试验技术领域，具体涉及一种模型试验用线缆初张力模拟装置，包括底座、线缆接入模块、线缆初张力调节模块和线缆固定模块。本发明提供的模型试验用线缆初张力模拟装置，保持线缆在同一条水平线上，减少线缆弯曲变形带来的拉力模拟误差；满足不同方向的线缆的初张力模拟要求，适应性较强；利用悬挂重物来调节线缆初张力，操作简便，同时调节多组线缆，效率高；利用电磁铁固定线缆，保证线缆同时固定，避免了依次固定导致线缆初张力发生变化；线缆和拉力计支承于垫片之上，避免了以往悬空式设计，减少了由于拉力计晃动导致的误差。

Description

一种模型试验用线缆初张力模拟装置
技术领域
本发明属于船舶海洋工程及港口工程物理模型试验技术领域，具体涉及一种模型试验用线缆初张力模拟装置。
背景技术
目前船舶海洋工程及港口工程物理模型试验室在进行船舶系泊物理模型试验时，为模拟船舶各系泊缆的初张力，通常采用类似调节螺杆来调整系泊缆的松紧，以达到模拟系缆初张力的目的。具体是静水状态下，通过转动调节螺杆使缆绳收紧，同时观察测力仪数值，达到给定的初张力数值时，停止转动螺杆，调节完成，接着开展正式船舶系泊物理模型试验。
众所周知，船舶系泊缆初张力对于系泊试验结果(包括船舶运动和线缆张力)影响十分显著，试验中应对系缆初张力进行精准模拟，以保证试验结果的可靠性，同时也应该考虑模拟装置实现的便捷性，特别是涉及系缆数量较多的情况。
目前各试验室采用的常规线缆初张力调节方法存在如下问题：1)结构过于简单，只能实现基本功能；2)转动调节螺杆时，系泊缆也会发生扭转，从而影响张力值的测定，精度控制较差；3)对于存在多组系缆的情况，需要满足各缆初张力同时达到要求值，常规方法往往需要多人协同工作，手动联动调整，人为影响较大，调整难度较高；4)重复调整繁琐，试验过程中，受环境条件如风浪等影响，系泊缆绳初张力值会发生变化，每进行一个试验工况后，需重新调整系泊缆的初张力，试验工作效率低下。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种模型试验用线缆初张力模拟装置，已解决现有常规线缆初张力调节装置功能简单、精度控制差、人为影响大、协同难度高、工作效率低等技术问题。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种模型试验用线缆初张力模拟装置，包括：底座、线缆接入模块、线缆初张力调节模块和线缆固定模块。
所述底座用于承载所述线缆接入模块、线缆固定模块和线缆初张力调节模块。
所述线缆接入模块设置于所述底座的第一端部，用于将线缆接入到所述装置，并将线缆的方向引导至预设方向。
所述线缆初张力调节模块设置于所述底座的第二端部，用于将所述线缆的初始张力调节至预设初张力。
所述线缆固定模块设置于底座上，介于所述线缆接入模块和所述线缆初张力调节模块之间，用于将调节至预设初张力的线缆固定于所述底座上。
具体地，所述线缆接入模块包括第一安装座、第一滑轮轴和第一滑轮。
所述第一安装座的数量为2个，固定设置于所述底座的第一端部且关于所述底座的第一中心线对称布置，所述第一安装座设置有与所述第一滑轮轴相匹配的安装孔。
所述第一滑轮轴可拆卸连接于所述第一安装座。
所述第一滑轮可拆卸地套设于所述第一滑轮轴上，用于将线缆沿所述第一滑轮的线槽接入所述装置，并沿所述第一滑轮的线槽出线至预设方向。
具体地，所述预设方向为平行于所述底座的第一中心线的方向，且所述预设方向与所述第一中心线形成的平面垂直于所述底座。
具体地，所述线缆固定模块包括第二安装座、电磁铁、定位柱和底块。
所述定位柱垂直设置于所述底座上，用于约束所述底块沿所述底座的上表面平动的自由度。
所述底块为铁磁性材料制成，活动设置于所述底座上，且被限制在所述定位柱限定的空间内。
所述第二安装座固定设置于所述底座上，用于承载所述电磁铁。
所述电磁铁设置于所述第二安装座上，所述电磁铁未通电时铁芯与所述底块之间具有间隙。
优选地，所述底块设置有与所述定位柱的外径匹配的定位孔，所述底块套设于所述定位柱上。
优选地，所述定位柱的数量至少为三根，所述定位柱按照所述底块的外形布置，所述定位柱的外轮廓形成能够容纳所述底块的空间。
具体地，所述线缆固定模块还包括第三安装座和旋转螺柱。
所述第三安装座固定设置于所述底座上，所述第三安装座平行于所述底座上表面的一侧设有通孔，所述通孔内设有与所述旋转螺柱配合的内螺纹。
所述旋转螺柱设有与所述内螺纹配合的外螺纹，所述旋转螺柱利用螺纹配合穿设于所述通孔。
优选地，第三安装座还包括垫片，用于调节所述旋转螺柱与所述底座之间的距离。
具体地，所述线缆初张力调节模块包括第四安装座、第二滑轮轴、第二滑轮和重块。
所述第四安装座固定设置于所述底座的第二端部，所述第四安装座平行于所述预设方向的两个侧面设置有对称的椭圆通孔，所述椭圆通孔的长度方向垂直于所述底座。
所述第二滑轮轴的两端穿设于所述椭圆孔，并保持所述第二滑轮轴的轴线平行于所述底座。
所述第二滑轮套设于所述第二滑轮轴，所述线缆沿所述第二滑轮的线槽出线后悬挂所述重块。
优选地，所述线缆接入模块与所述线缆固定模块之间，和/或所述线缆初张力调节模块和所述线缆固定模块之间设有垫片。
本发明有益效果如下：本发明提供了一种模型试验用线缆初张力模拟装置，可保持线缆在同一条水平线上，从而减少线缆弯曲变形带来的拉力模拟误差；可满足不同方向的线缆的初张力模拟，适应性较强；利用悬挂重物来调节线缆初张力，操作简便，可同时调节多组线缆，效率高；利用电磁铁固定线缆，可保证线缆同时固定，避免了依次固定导致线缆初张力发生变化；线缆和拉力计支承于垫片之上，避免了以往悬空式设计，减少了由于拉力计晃动导致的误差。
附图说明
图1是本发明的模型试验用线缆初张力模拟装置的第一实施例的结构示意图；
图2是本发明的模型试验用线缆初张力模拟装置的第二实施例的主视图；
图3是本发明的模型试验用线缆初张力模拟装置的第二实施例的俯视图；
图4是本发明的模型试验用线缆初张力模拟装置的第三实施例的主视图；
图5是本发明的模型试验用线缆初张力模拟装置的第三实施例的俯视图。
具体实施方式
以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。
实施例一
图1所示为本发明的模型试验用线缆初张力模拟装置的第一实施例的结构图，用于进行船舶系泊物理模型试验时，设置船舶各系泊缆的初张力，可有效减少人为经验操作带来的误差，大大减轻多条线缆调整初张力的工作量，稳定性好，操作便利，可在保证模型试验精度、提高模型试验效率方面发挥较大的作用。
本实施例的模型试验用线缆初张力模拟装置，包括底座1、线缆接入模块2、线缆初张力调节模块3和线缆固定模块4。
其中，底座1用于承载线缆接入模块2、线缆初张力调节模块3和线缆固定模块4，也即，底座1作为一个平台，其上设置有各功能模块，用于设置线缆的初张力，并将设置好初张力的线缆进行固定，从而完成线缆的初张力设置。同时，底座1可以固定在模型试验平台上，根据试验流程随时调整线缆初张力。
线缆接入模块2设置于底座1的第一端部，用于将线缆接入到本装置，并将线缆的方向引导至预设方向。其中，第一端部为底座1的两个端部之一，这里并不做限定。预设方向为底座1的第一中心线的方向，且预设方向与第一中心线形成的平面垂直于底座1，此处的第一中心线为底座1平行于较长侧边的中心线，预设方向与第一中心线形成的平面垂直于底座1，即为预设方向位于第一中心线的正上方。因此，线缆接入模块2将线缆接入至本装置，并将线缆的方向引导至底座1的第一中心线的正上方位置。
本实施例的线缆初张力调节模块3设置于底座1的第二端部，用于将线缆的初始张力调节至预设初张力。其中，第二端部为底座1上相对于第一端部的另一端部，也即线缆接入模块2和线缆初张力调节模块3分别设置于底座1的两个相对的端部，线缆自线缆接入模块2接入，自线缆初张力调节模块3导出，并将线缆的初张力调节至预设的初张力。
本实施例的线缆固定模块4设置于底座1上，介于线缆接入模块2和线缆初张力调节模块3之间，用于将调节至预设初张力的线缆固定于底座1上。线缆初张力调节模块3将线缆的初张力调整至预设初张力后，需要将线缆进行固定，从而保持住初张力。本发明的线缆初张力模拟装置中将线缆固定模块4设置于线缆接入模块2和线缆初张力调节模块3之间，既可以方便地将线缆固定，又不影响线缆初张力的设置，操作简便、高效。
实施例二
图2、图3分别所示为本发明的模型试验用线缆初张力模拟装置的第二实施例的正视图和俯视图，实施例二的模型试验用线缆初张力模拟装置，包括底座1、线缆接入模块2、线缆初张力调节模块3和线缆固定模块4。
其中，底座1为不锈钢制成的片状结构，用于承载线缆接入模块2、线缆初张力调节模块3和线缆固定模块4。
本实施例中，线缆接入模块2包括第一安装座21、第一滑轮轴22和第一滑轮23。第一安装座21的数量为2个，固定设置于底座1的第一端部11且关于底座1的第一中心线12对称布置，第一安装座21设置有与第一滑轮轴22相匹配的安装孔(图中未示出)。第一滑轮轴23可拆卸连接于第一安装座21，具体安装时第一滑轮轴22可插入第一安装座21的安装孔，或者安装孔设置与第一滑轮轴22相配合的内螺纹，且第一滑轮轴22设有外螺纹，通过螺纹配合实现将第一滑轮轴22安装于第一安装座21上，或采取其他形式的安装方式，本发明并不做任何限制。
本实施例中，第一滑轮23可拆卸地套设于第一滑轮轴22上，用于将线缆沿第一滑轮23的线槽接入本装置，并沿第一滑轮23的线槽出线至预设方向。线缆接入模块2利用第一滑轮23实现将线缆接入并引导至预设方向，在一个优选的实施例中，预设方向为平行于底座1的第一中心线12的方向，且预设方向与第一中心线12形成的平面垂直于底座1，此时第一滑轮23的线槽的中心线与第一中心线12在底座1上的投影相切，即可将线缆引导至底座1的第一中心线12的正上方位置。显然，预设方向也可为其他方向，例如平行于第一中心线12但位于第一中心线12的斜上方，在此不作限制。
第一安装座21在底座1的第一中心线12对称布置，可适应线缆不同的接入角度，当线缆从不同的接入角度接入本装置时，根据需要将第一滑轮轴22安装于合适的第一安装座21上，并将第一滑轮23套设于第一滑轮轴22上，即可将线缆接入并引导至预设方向。
本发明的装置中，线缆固定模块4介于线缆接入模块2和线缆初张力调节模块3之间，用于将调节至预设初张力的线缆固定于底座1上，本实施例中，线缆固定模块4采用电磁铁的吸合实现固定线缆，具体包括第二安装座41、电磁铁42、定位柱43和底块44。
其中，定位柱43垂直设置于底座1上，用于约束底块44沿底座1的上表面平动的自由度；底块44活动设置于底座1上，且被限制在定位柱43限定的空间内，底块44为铁磁性材料制成。
线缆固定模块4的第二安装座41固定设置于底座1上，用于承载电磁铁42，电磁铁42设置于第二安装座41上，电磁铁42未通电时铁芯与底块44之间具有间隙，该间隙的大小可通过在底块44上放置垫片来调整，以使得线缆未被固定时刚好支撑在垫片上而不是悬空状态。
当线缆的初张力设置好之后，需要将线缆固定，只需要将电磁铁42通电，此时铁芯产生磁力，铁芯与底块44吸合，将介于铁芯和底块44之间的线缆夹住，从而将线缆固定。本实施例中，线缆固定模块4设置于线缆接入模块2和线缆初张力调节模块3之间，既可以方便地将线缆固定，又不影响线缆初张力的设置，操作简便、高效。
本实施例中，为了限制底块44沿底座1的上表面平动，利用定位柱43实现底块44的定位，其中，定位柱43的数量至少为三根，并按照底块44的外形布置，从而使得定位柱43的外轮廓形成能够容纳底块44的空间。本实施例中，底块44为圆形，则可将至少三个定位柱43沿底块44的外围相切布置，优选为4跟定位柱43按照90°沿底块44的外围均匀布置，定位柱43即可形成刚好能够容纳底块44的空间，此时底块44不能够在底座1的上表面自由平动，从而实现限制定位的功能。
除了采用多个定位柱定位，还可以采用其它定位方法，在一个优选的实施例中，也可在底块44上设置与定位柱43的外径匹配的定位孔，将底块44套设于定位柱43上即可实现底块44的定位。
上述第二安装座41、电磁铁42、定位柱43和底块44即构成电磁铁式线缆固定模块。
本发明的装置中，线缆初张力调节模块3用于将所述线缆的初始张力调节至预设初张力，包括第四安装座31、第二滑轮轴32、第二滑轮33和重块。
其中，第四安装座31固定设置于底座1的第二端部13，第二端部13为底座1上相对于第一端部11的另一端部。第四安装座31平行于预设方向的两个侧面设置有对称的椭圆通孔34，椭圆通孔34的长度方向垂直于底座1。第二滑轮轴32的两端穿设于椭圆孔34，并保持第二滑轮轴32的轴线平行于底座1，第二滑轮33套设于第二滑轮轴32，通过调节第二滑轮轴32在椭圆孔34的位置即可调节第二滑轮33的高度，也即调节线缆的高度。线缆沿第二滑轮33的线槽出线后悬挂重块，根据线缆预设的初拉力的大小选择不同规格的重块，例如砝码等，将重块悬挂于线缆的出绳端，此时线缆的初张力等于重块的重量，从而完成线缆的初张力的设置。
为了保持线缆在同一条水平线而不致于弯曲变形，从而影响线缆的初张力的精确度，在一个优选的实施例中，线缆接入模块2与线缆固定模块4之间，和/或线缆初张力调节模块3和线缆固定模块4之间设有垫片，线缆支撑在垫片上，从而保证线缆在同一条水平线。
实施例三
图3、图4分别所示为本发明的模型试验用线缆初张力模拟装置的第三实施例的正视图和俯视图，实施例三的模型试验用线缆初张力模拟装置，包括底座1、线缆接入模块2、线缆初张力调节模块3和线缆固定模块4。
其中，底座1、线缆接入模块2、线缆初张力调节模块3和线缆固定模块4与实施例二相同，在此不再赘述。
本实施例中，线缆固定模块4还包括第三安装座45和旋转螺柱46，其中，第三安装座45平行于底座1上表面的一侧设有通孔，通孔内设有与旋转螺柱46配合的内螺纹；旋转螺柱46设有与内螺纹配合的外螺纹，旋转螺柱46利用螺纹配合穿设于通孔，从而安装于第三安装座45。
当线缆初张力设置完成后，需要固定时，旋转本实施例中的旋转螺柱46，旋转螺柱46向下运动，接近底座1，从而实现将线缆固定于底座1上。
在一个优选的实施例中，第三安装座45还包括垫片，用于调节旋转螺柱46与底座1之间的距离，使得线缆不固定时支承于垫片上，从而不致弯曲而影响初张力精度。
上述第三安装座45和旋转螺柱46即构成螺柱式线缆固定模块。
实施例四
本发明的模型试验用线缆初张力模拟装置的第四实施例，包括底座1、线缆接入模块2、线缆初张力调节模块3和线缆固定模块4。其中，底座1、线缆接入模块2和线缆初张力调节模块3与实施例一相同，线缆固定模块4包括上述实施例二的电磁铁式线缆固定模块和实施例三的螺柱式线缆固定模块，电磁铁式线缆固定模块和螺柱式线缆固定模块之间的相对位置并不做限定。利用两个不同的线缆固定模块，可以更好地实现设置完初张力的线缆的固定。
综上所述，本发明提供的一种模型试验用线缆初张力模拟装置，可保持线缆在同一条水平线上，从而减少线缆弯曲变形带来的拉力模拟误差；可满足不同方向的线缆的初张力模拟，适应性较强；利用悬挂重物来调节线缆初张力，操作简便，可同时调节多组线缆，效率高；利用电磁铁固定线缆，可保证线缆同时固定，避免了依次固定导致线缆初张力发生变化；线缆和拉力计支承于垫片之上，避免了以往悬空式设计，减少了由于拉力计晃动导致的误差。
尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的，因此，本发明的范围应当不限于上述实施例。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种模型试验用线缆初张力模拟装置，其特征在于，
包括：底座、线缆接入模块、线缆初张力调节模块和线缆固定模块；
所述底座用于承载所述线缆接入模块、线缆初张力调节模块和线缆固定模块；
所述线缆接入模块设置于所述底座的第一端部，用于将线缆接入到所述装置，并将线缆的方向引导至预设方向；
所述线缆初张力调节模块设置于所述底座的第二端部，用于将所述线缆的初始张力调节至预设初张力；
所述线缆固定模块设置于底座上，介于所述线缆接入模块和所述线缆初张力调节模块之间，用于将调节至预设初张力的线缆固定于所述底座上。
2.如权利要求1所述的一种模型试验用线缆初张力模拟装置，其特征在于，
所述线缆接入模块包括第一安装座、第一滑轮轴和第一滑轮；
所述第一安装座的数量为2个，固定设置于所述底座的第一端部且关于所述底座的第一中心线对称布置，所述第一安装座设置有与所述第一滑轮轴相匹配的安装孔；
所述第一滑轮轴可拆卸连接于所述第一安装座；
所述第一滑轮可拆卸地套设于所述第一滑轮轴上，用于将线缆沿所述第一滑轮的线槽接入所述装置，并沿所述第一滑轮的线槽出线至预设方向。
3.如权利要求1或2所述的一种模型试验用线缆初张力模拟装置，其特征在于，
所述预设方向为平行于所述底座的第一中心线的方向，且所述预设方向与所述第一中心线形成的平面垂直于所述底座。
4.如权利要求1所述的一种模型试验用线缆初张力模拟装置，其特征在于，
所述线缆固定模块包括第二安装座、电磁铁、定位柱和底块；
所述定位柱垂直设置于所述底座上，用于约束所述底块沿所述底座的上表面平动的自由度；
所述底块为铁磁性材料制成，活动设置于所述底座上，且被限制在所述定位柱限定的空间内；
所述第二安装座固定设置于所述底座上，用于承载所述电磁铁；
所述电磁铁设置于所述第二安装座上，所述电磁铁未通电时铁芯与所述底块之间具有间隙。
5.如权利要求4所述的一种模型试验用线缆初张力模拟装置，其特征在于，
所述底块设置有与所述定位柱的外径匹配的定位孔，所述底块套设于所述定位柱上。
6.如权利要求4所述的一种模型试验用线缆初张力模拟装置，其特征在于，
所述定位柱的数量至少为三根，所述定位柱按照所述底块的外形布置，所述定位柱的外轮廓形成能够容纳所述底块的空间。
7.如权利要求4至6任一所述的一种模型试验用线缆初张力模拟装置，其特征在于，
所述线缆固定模块包括第三安装座和旋转螺柱；
所述第三安装座固定设置于所述底座上，所述第三安装座平行于所述底座上表面的一侧设有通孔，所述通孔内设有与所述旋转螺柱配合的内螺纹；
所述旋转螺柱设有与所述内螺纹配合的外螺纹，所述旋转螺柱利用螺纹配合穿设于所述通孔。
8.如权利要求7所述的一种模型试验用线缆初张力模拟装置，其特征在于，
所述第三安装座还包括垫片，用于调节所述旋转螺柱与所述底座之间的距离。
9.如权利要求1所述的一种模型试验用线缆初张力模拟装置，其特征在于，
所述线缆初张力调节模块包括第四安装座、第二滑轮轴、第二滑轮和重块；
所述第四安装座固定设置于所述底座的第二端部，所述第四安装座平行于所述预设方向的两个侧面设置有对称的椭圆通孔，所述椭圆通孔的长度方向垂直于所述底座；
所述第二滑轮轴的两端穿设于所述椭圆孔，并保持所述第二滑轮轴的轴线平行于所述底座；
所述第二滑轮套设于所述第二滑轮轴，所述线缆沿所述第二滑轮的线槽出线后悬挂所述重块。
10.如权利要求1所述的一种模型试验用线缆初张力模拟装置，其特征在于，
所述线缆接入模块与所述线缆固定模块之间，和/或所述线缆初张力调节模块和所述线缆固定模块之间设有垫片。
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CN115127921A (zh) * 2022-08-30 2022-09-30 江苏永鼎股份有限公司 一种新型传输电缆检测设备

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