CN201680955U - 波面高度和冲击载荷测试装置 - Google Patents

Abstract

一种波面高度和冲击载荷测试装置，具有上面板和下面板，以及与上面板和下面板竖直连接的后挡板，前挡板通过测力元件与后挡板连接，上面板和下面板之间连接有多组钢丝杆以及钽丝。本实用新型用于测量船首甲板上浪的波面运动情况和冲击载荷大小，可以为进行模型试验中甲板上浪的测试与研究提供可靠的测量手段。

Description

波面高度和冲击载荷测试装置

技术领域

本实用新型属于船舶总体性能测试领域，具体涉及一种用于测试波面高度和冲击载荷的装置。

背景技术

甲板上浪的模型试验研究工作具有重要的工程意义，大量的试验工作围绕着定性或者定量分析不同参数对上浪发生概率、船体在波浪中的运动、水体在甲板上的流动、冲击载荷等工程中所关心的问题的影响而展开。

国内外有基于PIV(粒子成像测速)和浪高仪的测试技术的研究，文献《甲板上浪2D数值模拟与试验研究》(张照钢，朱仁庆，缪泉明等。甲板上浪2D数值模拟与试验研究。船海工程，2008，037(002)，ISSN：1671-7953)在波浪水槽中对浮体在规则波中的甲板上浪进行了试验，得到了上浪水在甲板上的水位高度及波浪沿船首爬升、变形、破碎过程，但其没有针对甲板上浪产生的冲击载荷进行有效测试。文献《FPSO甲板上浪的数值模拟》(梁修锋，杨建民，李欣，于洋。FPSO甲板上浪的数值模拟。水动力学研究与进展A辑，2007，022(002)；ISSN：1000-4874)通过建立三维数值水池，对规则波下固定FPSO的甲板上浪进行了数值模拟，得到了甲板和甲板室上的冲击载荷和上浪水在甲板上的水位高度以及波浪沿船首爬升、变形、破碎过程，但其没有通过一套测试装置来进行模型试验。而且现有技术中由于测试装置采用的材料和布置方式的问题，不是很方便于清晰观测到整个上浪过程；对于冲击载荷的测试也较为困难，常常只能测试某些点处的压力值，不能对整个上浪载荷所产生的冲击力进行测试。

实用新型的内容

为了克服现有技术的不足之处，申请人经过研究改进，提供一种波面高度和冲击载荷测试装置，用于测量船首甲板上浪的波面运动情况和冲击载荷大小，可以为进行模型试验中甲板上浪的测试与研究提供可靠的测量手段。

本实用新型的技术方案如下：

一种波面高度和冲击载荷测试装置，具有上面板和下面板，以及与上面板和下面板竖直连接的后挡板，前挡板通过测力元件与后挡板连接，上面板和下面板之间连接有多组钢丝杆以及钽丝。

所述后挡板与上面板之间，以及后挡板和下面板之间分别连接有三角形的支撑板。

所述上面板、下面板、前挡板、后挡板及支撑板为有机玻璃板。

所述上面板及下面板为三角形板。

所述测力元件共有4个，在前挡板和后挡板上呈“田”字形布置。

本实用新型的有益技术效果是：

本实用新型应用在甲板上浪试验中，可由阵列式分布的波面高度传感器(即钽丝)实时记录不同位置处的波面高度，通过采集到的信号可仿真出整个甲板上浪过程，为总体方案设计和理论研究提供了良好的技术支撑。另外，由4个测力元件组合而成的测力传感器，可用于对甲板上浪的冲击载荷进行实时采集测量，通过处理分析得到甲板上浪对船体上层建筑引起的冲击载荷，解决了高频响的冲击载荷测试问题上的技术困难。

附图说明

图1是本实用新型的主视图。

图2是本实用新型的俯视图。

图3是本实用新型的测力元件的布置图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。

如图1、图2所示，本实用新型具有上面板1和下面板2，以及与上面板1和下面板2竖直连接的后挡板4，前挡板3通过测力元件7与后挡板4连接，连接方式采用板式双孔梁结构。

如图1所示，上面板1和下面板2之间连接有多组钢丝杆5以及钽丝6。钢丝杆5的作用是为了保证支架的强度和稳定性，同时钢丝杆5还有着接地的作用。钽丝6即波面高度测试单元，其垂直于上面板1和下面板2。图2示出了波面高度测试单元的分布点位置。

如图1所示，后挡板4与上面板1之间，以及后挡板4和下面板2之间分别连接有三角形的支撑板8。上面板1、下面板2、前挡板3、后挡板4及支撑板8为有机玻璃板，通过螺丝连接，是可以拆卸的。

如图2所示，上面板1及下面板2为三角形板，方便于放在船首甲板面上进行甲板上浪相关参数的测量。

如图3所示，测力元件7共有4个，测力元件7在前挡板3和后挡板4上呈“田”字形布置。

上述钽丝6、测力元件7为市售商品。

工作原理如下：

1)波面高度测试

本实用新型安装在船体前部甲板，测量波面高度的钽丝6垂直与甲板面，每根钽丝6间隔一定的距离，呈阵列式分布。钽丝6通过电路回路形成电容式传感器，波面经过钽丝6时引起电路中电容的变化，根据电容的变化就可以测出经过钽丝的波面高度的变化。多个波高测试单元同步采集上浪过程中不同波面高度的时间历程，通过综合处理计算，可以测试甲板上浪波面高度分布和整个甲板上浪过程。

2)冲击载荷测试

冲击载荷传感器由测力元件7组成，本实施例中测力元件7有4个，4个测力元件7布置在2个竖直档板之间，连接前挡板3和后挡板4，后挡板4起支撑和固定作用，前挡板3起到波浪冲击力的传递作用。测力元件7由弹性体、应变计与测量电路组成。弹性体是一个有特殊形状的结构件。它承受所受的外力，对外力产生反作用力，达到相对静平衡，它还产生一个高品质的应变场，使粘贴在此区的电阻应变片比较理想的完成应变电信号的转换任务。粘贴在弹性体表面的应变计也同时产生变形，使其电阻值发生变化，产生有一个增量。这个电阻增量由测量电路的惠斯顿全桥电路把它转换成电压信号，电压信号通过A/D转换后，输入到计算机上进行处理，即可得到作用在模型上的压力。当甲板上浪冲击前挡板3时，将受到的力专递给测力元件7，通过对不同位置的4个测力元件7的输出信号进行计算综合，可以得到甲板上浪的冲击载荷。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种波面高度和冲击载荷测试装置，其特征在于：具有上面板(1)和下面板(2)，以及与上面板(1)和下面板(2)竖直连接的后挡板(4)，前挡板(3)通过测力元件(7)与后挡板(4)连接，上面板(1)和下面板(2)之间连接有多组钢丝杆(5)以及钽丝(6)。

2.根据权利要求1所述波面高度和冲击载荷测试装置，其特征在于：所述后挡板(4)与上面板(1)之间，以及后挡板(4)和下面板(2)之间分别连接有三角形的支撑板(8)。

3.根据权利要求1或2所述波面高度和冲击载荷测试装置，其特征在于：所述上面板(1)、下面板(2)、前挡板(3)、后挡板(4)及支撑板(8)为有机玻璃板。

4.根据权利要求1所述波面高度和冲击载荷测试装置，其特征在于：所述上面板(1)及下面板(2)为三角形板。

5.根据权利要求1所述波面高度和冲击载荷测试装置，其特征在于：所述测力元件(7)共有4个，在前挡板(3)和后挡板(4)上呈“田”字形布置。

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