CN114184495B - 一种船体等效梁灵敏度系数标定固定装置及测定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种船体等效梁灵敏度系数标定固定装置及测定方法，包括支座组件、配套安装在支座组件上的刀口组件，所述支座组件包括L形加筋板、垂直于加筋板设置的螺杆支座，螺杆支座上设有螺杆杆体，所述刀口组件分为上刀架和下刀架，使用时，上刀架、下刀架同时穿设在螺杆杆体上，或仅下刀架穿设在螺杆杆体上；上刀架、下刀架相对的一侧内凹设置。本发明能够提供试验测试所要求的特定固定约束，降低以往固定方法及装置带来的不确定度。

Description

一种船体等效梁灵敏度系数标定固定装置及测定方法
技术领域
本发明涉及船体参数测定装置技术领域，尤其是一种船体等效梁灵敏度系数标定固定装置及测定方法。
背景技术
人们通过长期的生产实践，分析了船体受力和变形的主要特征，认为在考虑船体强度问题时，将船整体当做一根梁来研究是合理的，这就是船体梁。随着我国船舶制造、设计技术的发展，近年来涌现出大量新船型，如双体船、三体船、各类军舰与民用新型船舶等。
为了在缺乏实船试验和规范准则校核的条件下能确保这些新船型的结构设计符合安全性要求，需要展开船舶波浪载荷模型试验，用以研究船体在波浪载荷作用下的结构响应。
试验过程中，船体采用分段模型，根据模型试验的相似理论，船体梁用具有一定刚度的空心钢梁代替，此空心钢梁即为船体等效梁。船模波浪载荷的确定与等效梁的标定测试密切相关。标定过程中需要对船体梁提供较为精准的约束条件，传统的固定方法及设施设备无法满足这一日益严格的精度要求。
发明内容
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种船体等效梁灵敏度系数标定固定装置及测定方法，能提供特定约束、测量精度高、便于携带和使用，对场地和平台适应性强，不同需求的部件之间容易更换，并且自身具有可靠的结构强度和耐用性，从而为船体等效梁标定提供可靠的约束条件，大幅提高标定测试精度，降低误差和不确定度。
本发明所采用的技术方案如下：
一种船体等效梁灵敏度系数标定固定装置，包括支座组件、配套安装在支座组件上的刀口组件，
所述支座组件包括L形加筋板、垂直于加筋板设置的螺杆支座，螺杆支座上设有螺杆杆体，
所述刀口组件分为上刀架和下刀架，使用时，上刀架、下刀架同时穿设在螺杆杆体上，或仅下刀架穿设在螺杆杆体上；
上刀架、下刀架相对的一侧内凹设置。
所述上刀架、下刀架与螺杆杆体之间螺纹连接。
每个螺杆支座上设有两根螺杆杆体，螺杆杆体与螺杆支座之间一体设置或螺纹相连。
上刀架、下刀架的内凹面上设有防滑牙。
所述上刀架、下刀架各分为宽口刀架和窄口刀架两种。
一副支座组件配有宽口刀架、窄口刀架各两副或两副以上。
一种利用船体等效梁灵敏度系数标定固定装置的测定方法，包括如下步骤：
进行垂向弯矩标定：在船体梁两端各设置一组固定装置，其中一端固定装置的上窄口刀架、下窄口刀架夹持船体梁端部；另一端固定装置仅由下窄口刀架支撑船体梁端部；在仅由下窄口刀架支撑船体梁的一端挂设砝码进行标定；
进行轴向扭矩标定：在船体梁两端各设置一组固定装置，在其中一端固定安装水平杆，并加载单位扭矩；船体梁固定安装水平杆的一端采用下窄口刀架支撑船体梁端部；船体梁另一端采用上宽口刀架、下宽口刀架抱死，产生约束扭矩；在船体梁两端均挂设砝码。
船体梁两端各设有水平平台，固定装置位于水平平台顶面。
进行垂向弯矩标定时，仅由下窄口刀架支撑船体梁的一端垂直于船体梁延伸出杆体，砝码挂设在杆体一端。
进行轴向扭矩标定时，砝码挂在船体梁上，且在船体梁轴向上预留与水平平台之间的距离。
本发明的有益效果如下：
本发明结构紧凑、合理，操作方便，在固定船体等效梁时，能够提供试验测试所要求的特定固定约束，降低以往固定方法及装置带来的不确定度。
本发明安装使用方便，设计形式能够满足大部分的主流船型，如单体船、双体船、三体船等主流军民类船只的船体结构刚度梁的测试需求。
本发明的装置配备可更换模块，以便于满足不同测试要求下的特定约束条件，相比传统的采用多个C型夹将船体梁固定的方法，本发明的结构能够很大程度上降低测量偏差和不确定性。
本发明便于固定在水平平台上，固定刀口采用圆弧形设计，能保证船体等效梁的支座约束力施加在中纵剖面，避免了因偏心受力而导致的误差。
附图说明
图1为本发明的夹具结构示意图。
图2为本发明的垂向弯矩标定结构示意图。
图3为本发明的轴向扭矩标定结构示意图。
其中：1、加筋板；2、螺杆支座；3、螺杆杆体；4、上刀架；5、下刀架。
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3所示，本实施例的船体等效梁灵敏度系数标定固定装置，包括支座组件、配套安装在支座组件上的刀口组件，
支座组件包括L形加筋板1、垂直于加筋板1设置的螺杆支座2，螺杆支座2上设有螺杆杆体3，
刀口组件分为上刀架4和下刀架5，使用时，上刀架4、下刀架5同时穿设在螺杆杆体3上，或仅下刀架5穿设在螺杆杆体3上；
上刀架4、下刀架5相对的一侧内凹设置。
上刀架4、下刀架5与螺杆杆体3之间螺纹连接。
每个螺杆支座2上设有两根螺杆杆体3，螺杆杆体3与螺杆支座2之间一体设置或螺纹相连。
上刀架4、下刀架5的内凹面上设有防滑牙。
上刀架4、下刀架5各分为宽口刀架和窄口刀架两种。
一副支座组件配有宽口刀架、窄口刀架各两副或两副以上。
本实施例的利用船体等效梁灵敏度系数标定固定装置的测定方法，包括如下步骤：
进行垂向弯矩标定：在船体梁两端各设置一组固定装置，其中一端固定装置的上窄口刀架、下窄口刀架夹持船体梁端部；另一端固定装置仅由下窄口刀架支撑船体梁端部；在仅由下窄口刀架支撑船体梁的一端挂设砝码进行标定；
进行轴向扭矩标定：在船体梁两端各设置一组固定装置，在其中一端固定安装水平杆，并加载单位扭矩；船体梁固定安装水平杆的一端采用下窄口刀架支撑船体梁端部；船体梁另一端采用上宽口刀架、下宽口刀架抱死，产生约束扭矩；在船体梁两端均挂设砝码。
船体梁两端各设有水平平台，固定装置位于水平平台顶面。
进行垂向弯矩标定时，仅由下窄口刀架支撑船体梁的一端垂直于船体梁延伸出杆体，砝码挂设在杆体一端。
进行轴向扭矩标定时，砝码挂在船体梁上，且在船体梁轴向上预留与水平平台之间的距离。
本实施例的具体结构及工作过程如下：
本发明为专用于船体等效梁标定测试的夹具。
船体等效梁是指使用在按照尺寸及结构物理参数缩小化的试验室船体物理模型上，用于模拟缩小化后的船体结构整体载荷力学响应特性的圆形型钢梁。
实验之前，先将传感器安装在船体等效梁上，并通过施加标准重量的载荷进行传感器灵敏度系数的标定工作。试验后通过这一系数，能将实验测试的数值转换为模型船体上的等效整体载荷大小，从而为结构安全性研究提供载荷输入条件。
本发明的易变形或易磨损部件为上刀架4和下刀架5，具有可更换性，通常一副夹具配备宽口刀架、窄口刀架各两副以上，以防止由于不当使用时产生的刀架系统变形而产生的不确定性误差。
本发明中的夹具采用工业型钢精密切割后制作。窄口刀架和螺杆支座2采用高强度钢，作为紧固件的螺母用于锁紧在上刀架4上方、下刀架5下方，采用手拧或者扳手安装螺母。考虑到模型船体等效梁的直径变化范围较大，本发明中的夹具配备多个不同半径的刀口组件，提高适应性。
本发明中的支座组件由下部L型加筋板1，两个M30螺杆支座2(60mm正立方体)和两根300mm长M30螺杆组成。其中螺杆和支座之间可以采用固定式结构，也可以采用螺口旋入以便于替换。L型加筋板1可以通过工业化标准的C型扣具固定在水平平台的一个角或一条边上。
窄口刀架用于模拟需要简支的支座状态。
当进行垂向弯矩标定时，一侧支座采用上下窄口刀架略微夹紧，另一侧采用下部安置窄口刀架支撑的形式。和以往的采用C型夹具夹住船体梁的翼板的方式相比，这一固定方式能尽可能的减小夹具与梁接触部位所产生的复杂超静定约束力对测试点的应力干扰。
宽口刀架用于模拟需要轴向扭矩的支座约束状态。
进行轴向扭矩标定时，需要在船体梁一侧固定水平杆，并加载单位扭矩。固定水平杆一侧的梁使用窄口刀架在下部支撑，另一侧梁通过上下宽口刀架抱死产生约束扭矩。其中扭臂梁与船体梁之间采用工业成品C型扣夹紧固定。标定装置与桌面也使用大型C型扣夹紧。
在实验过程中，船体梁需要保持水平状态，因此需要调节下刀架5的高度，并使用水平仪或者水平气泡等测量工具对船体梁进行校准。测试扭矩时固定装置需要牢牢固定在水平平面上，下部平面板需要使用C型夹具等工业化批量生产的辅助固定工具进行夹紧固定。
本发明操作简便，对场地和平台适应性强，不同需求的部件之间容易更换，能为船体等效梁标定提供可靠的约束条件。
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 (9)

1.一种船体等效梁灵敏度系数标定固定装置，其特征在于：包括支座组件、配套安装在支座组件上的刀口组件，
所述支座组件包括L形加筋板(1)、垂直于加筋板(1)设置的螺杆支座(2)，螺杆支座(2)上设有螺杆杆体(3)，
所述刀口组件分为上刀架(4)和下刀架(5)，使用时，上刀架(4)、下刀架(5)同时穿设在螺杆杆体(3)上，或仅下刀架(5)穿设在螺杆杆体(3)上；
上刀架(4)、下刀架(5)相对的一侧内凹设置，
船体等效梁灵敏度系数标定固定装置的测定方法如下：
进行垂向弯矩标定：在船体梁两端各设置一组固定装置，其中一端固定装置的上窄口刀架、下窄口刀架夹持船体梁端部；另一端固定装置仅由下窄口刀架支撑船体梁端部；在仅由下窄口刀架支撑船体梁的一端挂设砝码进行标定；
进行轴向扭矩标定：在船体梁两端各设置一组固定装置，在其中一端固定安装水平杆，并加载单位扭矩；船体梁固定安装水平杆的一端采用下窄口刀架支撑船体梁端部；船体梁另一端采用上宽口刀架、下宽口刀架抱死，产生约束扭矩；在船体梁两端均挂设砝码。
2.如权利要求1所述的一种船体等效梁灵敏度系数标定固定装置，其特征在于：所述上刀架(4)、下刀架(5)与螺杆杆体(3)之间螺纹连接。
3.如权利要求1所述的一种船体等效梁灵敏度系数标定固定装置，其特征在于：每个螺杆支座(2)上设有两根螺杆杆体(3)，螺杆杆体(3)与螺杆支座(2)之间一体设置或螺纹相连。
4.如权利要求1所述的一种船体等效梁灵敏度系数标定固定装置，其特征在于：上刀架(4)、下刀架(5)的内凹面上设有防滑牙。
5.如权利要求1所述的一种船体等效梁灵敏度系数标定固定装置，其特征在于：所述上刀架(4)、下刀架(5)各分为宽口刀架和窄口刀架两种。
6.如权利要求5所述的一种船体等效梁灵敏度系数标定固定装置，其特征在于：一副支座组件配有宽口刀架、窄口刀架各两副或两副以上。
7.如权利要求1所述的一种船体等效梁灵敏度系数标定固定装置，其特征在于：船体梁两端各设有水平平台，固定装置位于水平平台顶面。
8.如权利要求7所述的一种船体等效梁灵敏度系数标定固定装置，其特征在于：进行垂向弯矩标定时，仅由下窄口刀架支撑船体梁的一端垂直于船体梁延伸出杆体，砝码挂设在杆体一端。
9.如权利要求7所述的一种船体等效梁灵敏度系数标定固定装置，其特征在于：进行轴向扭矩标定时，砝码挂在船体梁上，且在船体梁轴向上预留与水平平台之间的距离。
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