CN211652017U - 一种用于水弹性船模的实验测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于水弹性船模的实验测量装置，属于船舶与海洋工程领域；其包括分段船模壳体，在分段船模壳体内部设有多根固定横梁，所述固定横梁与等效刚度连续梁铰支连接，所述三分力仪传感器顶部与钢结构支架的底板相连，所述三分力仪传感器底部连接在等效刚度连续梁上，在等效刚度连续梁与固定横梁的连接节点处分别粘贴有应变片a，应变片b粘贴在等效刚度连续梁底部且位于三分力仪传感器下方；在分段船模壳体外部两侧对称设有多组无接触式超声波浪高仪，所述无接触式超声波浪高仪、三分力仪传感器、应变片a、应变片b均通过数据线与动态信号数据采集器相连。本装置结构巧妙，设计布局合理，操作简单方便，能够获取多种测量数据。
Description
技术领域
本实用新型涉及船舶与海洋工程领域，尤其涉及一种用于水弹性船模的实验测量装置。
背景技术
随着船舶与海洋工程的发展，船舶大型化成为较为明显的发展方向和发展趋势，几十万吨级以上的大型船舶开始逐渐成为海洋中常见的船舶。船舶大型化的发展对船舶设计提出了更高的挑战，其中，建立有效准确的船舶水动力实验方法是满足船舶大型化设计的实验要求之一。
在诸多的研究方法之中，船模实验是重要的手段之一。船舶结构大型化，其结构的相对刚度将变“软”，视船体为刚性体的传统波浪载荷预报方法出现明显不足。船模实验时应当计及船舶水弹性的影响，合理的船模水弹性测量显得十分重要。另外，传统船舶波浪载荷测量手段主要是使用单点单向测力传感器，但船舶尺度的增大，单点式测量将会导致传感器受力较大，且单点固定无法为船模提供足够的刚度支撑，这将可能导致测量失败甚至仪器设备的损坏和实验的失败。最后，在上述载荷测量过程中，不能忽视掉船体的兴波，船体周围的兴波往往与船模的载荷受力息息相关，准确的测量兴波也是非常重要的，但传统基于电容式钽丝浪高仪由于与水面有接触，受环境影响大，存在测量精度不高且实验设备易损等诸多缺点。上述现象均为大型船舶物理模型实验中亟待解决的问题。
实用新型内容
针对上述问题，本实用新型提出一种用于水弹性船模的实验测量装置，其结构巧妙，设计布局合理，操作简单方便，能够获取多种测量数据。
为实现上述目的，本申请提供了一种用于水弹性船模的实验测量装置，包括分段船模壳体、等效刚度连续梁、三分力仪传感器、应变片a、应变片b、无接触式超声波浪高仪和动态信号数据采集器；在分段船模壳体内部设有多根固定横梁，所述固定横梁与等效刚度连续梁铰支连接，在等效刚度连续梁两侧设有三分力仪传感器，所述三分力仪传感器顶部与钢结构支架的底板相连，所述三分力仪传感器底部连接在等效刚度连续梁上，在等效刚度连续梁与固定横梁的连接节点处分别粘贴有应变片a，相邻两个应变片a之间设有应变片b，所述应变片b粘贴在等效刚度连续梁底部且位于三分力仪传感器下方；在分段船模壳体外部两侧对称设有多组无接触式超声波浪高仪，所述无接触式超声波浪高仪、三分力仪传感器、应变片a、应变片b均通过数据线与动态信号数据采集器相连。
进一步的，所述分段船模壳体包括第一段船模壳体、第二段船模壳体和第三段船模壳体，在每段船模壳体内部设有固定横梁，所述固定横梁与等效刚度连续梁的连接节点分别为A、B、C，所述三分力仪传感器位于连接节点B的两侧。
进一步的，所述动态信号数据采集器通过数据线与计算机相连。
进一步的，在每个固定横梁上设有连接座，所述连接座上设有使等效刚度连续梁穿过的通孔，所述等效刚度连续梁通过销栓与连接座紧固。
进一步的，每段船模壳体之间通过防水硅胶相连，并在防水硅胶外侧覆盖有防水胶带。
更进一步的，所述钢结构支架包括底板以及连接在底板上的垂直固定板，所述垂直固定板通过螺栓固定于船模拖曳水池的拖车系统上，在垂直固定板的侧壁与底板之间设有加强筋板。
更进一步的，所述无接触式超声波浪高仪通过支撑架分别固定在分段船模壳体首部、中部和尾部的两侧，所述支撑架包括垂直连接的水平支撑板和竖板，所述竖板通过螺钉连接在分段船模壳体上，所述水平支撑板上通过螺栓固定有无接触式超声波浪高仪。
作为更进一步的，所述三分力仪传感器与等效刚度连续梁上B点的距离是在0.4倍的分段船模壳体总长度之内。
作为更进一步的，所述三分力仪传感器分别位于等效刚度连续梁AB分段与BC分段的中间点处。
更进一步的，所述等效刚度连续梁可通过选用不同材料来模拟实际船体刚度。
本实用新型由于采用以上技术方案，能够取得如下的技术效果：本申请使用两个三分力仪传感器进行两点式波浪力相关数据采集，通过应变片测量出相应位置的应变值，再采用无接触式超声波浪高仪测出船模首部、中部及尾部的波面数据；其改善了传统实验使用刚体船模以及单向单点式不适用于大型船模实验的弊端。提高了实验的测量精度，设备安装简单，操作较为便捷；可在船舶与海洋工程领域广泛推广。
附图说明
图1为本申请测量装置的纵向剖视图；
图2为本申请测量装置的横向剖视图；
图3为本申请中钢结构支架三视图；
图4为本申请中支撑架三视图；
图中序号说明：1：第一段船模壳体；2：第二段船模壳体；3：第三段船模壳体；4：钢结构支架；5：三分力仪传感器；6：连接座；7：等效刚度连续梁；8：应变片a；9：应变片b；10：无接触式超声波浪高仪；11：防水硅胶；12：固定横梁；13：动态数据信号采集器；A、B、C分别为固定横梁与等效刚度连续梁的连接节点。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细的描述：以此为例对本申请做进一步的描述说明。
实施例1
如图1-4所示，本实施例提供一种用于水弹性船模的实验测量装置，包括分段船模壳体，所述分段船模壳体包括第一段船模壳体、第二段船模壳体和第三段船模壳体，三者由一根模拟大型船模水弹性的等效刚度连续梁串联起来，所述等效刚度连续梁可用有限元的方法进行预设计以符合实验要求。其实现了由船模的外壳传递流体载荷并由等效刚度连续梁来模拟船舶的水弹性。
三分力仪传感器与等效刚度连续梁上B点的距离是在0.4倍的分段船模壳体总长度之内，并将两个三分力仪传感器布置于符合该条件下的等效刚度连续梁两个分段的中间点处；这样既满足了支撑固定船模的作用，还起到了作为力的集中作用点的作用，可便于测量出每段船模壳体两个连接点之中的梁内跨中载荷情况。
将应变片粘贴于等效刚度连续梁与固定横梁的连接节点处以及三分力仪传感器安装部位，这样当应变片工作时，不仅会提供等效刚度连续梁在三分力仪传感器处的受力电信号，还将提供等效刚度连续梁与固定横梁连接节点处的应变应力情况。
为了达到同时观察测量波浪载荷作用时船模的兴波情况，在分段船模壳体首部、中部和尾部的两侧对称安装有无接触式超声波浪高仪。
将三分力仪传感器、应变片以及无接触式超声波浪高仪通过数据线连接到同一台动态信号数据采集器上，再将动态信号数据采集器与计算机连接，这样便可同时接收到这三种仪器在同一时刻反馈的电信数据，方便后续进行实验数据比较分析。本实施例中动态信号数据采集器优选型号为DH5922D；无接触式超声波浪高仪优选型号为UltraLab ULSHFx58；三分力仪传感器优选型号为LZ-SZ-02。
本申请中将两个三分力仪传感器分别布置于等效刚度连续梁AB段和BC段的中点处，通过三分力仪传感器分别测出等效刚度连续梁AB段和BC段的跨中荷载值，其包括水平方向分力Fh1、Fh2与垂直方向分力Fv1、Fv2；在等效刚度连续梁三个连接节点A、B、C以及两个三分力仪传感器的测点处粘贴有应变片，通过应变片测量出相应位置的应变值；在分段船模壳体外部两侧对称安装有三组无接触式超声波浪高仪，由无接触式超声波浪高仪发射脉冲信号，在空气中垂直传到水面反射至接收器，使用三组无接触式超声波浪高仪测出船模首部、中部及尾部的波面数据。通过上述数据可以为后续船模受力、船模水弹性及船模兴波的测量提供数据基础。
以上所述，仅为本实用新型创造较佳的具体实施方式，但本实用新型创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型创造披露的技术范围内，根据本实用新型创造的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型创造的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种用于水弹性船模的实验测量装置，其特征在于，包括分段船模壳体、等效刚度连续梁、三分力仪传感器、应变片a、应变片b、无接触式超声波浪高仪和动态信号数据采集器；在分段船模壳体内部设有多根固定横梁，所述固定横梁与等效刚度连续梁铰支连接，在等效刚度连续梁两侧设有三分力仪传感器，所述三分力仪传感器顶部与钢结构支架的底板相连，所述三分力仪传感器底部连接在等效刚度连续梁上，在等效刚度连续梁与固定横梁的连接节点处分别粘贴有应变片a，相邻两个应变片a之间设有应变片b，所述应变片b粘贴在等效刚度连续梁底部且位于三分力仪传感器下方；在分段船模壳体外部两侧对称设有多组无接触式超声波浪高仪，所述无接触式超声波浪高仪、三分力仪传感器、应变片a、应变片b均通过数据线与动态信号数据采集器相连。
2.根据权利要求1所述一种用于水弹性船模的实验测量装置，其特征在于，所述分段船模壳体包括第一段船模壳体、第二段船模壳体和第三段船模壳体，在每段船模壳体内部设有固定横梁，所述固定横梁与等效刚度连续梁的连接节点分别为A、B、C，所述三分力仪传感器位于连接节点B的两侧。
3.根据权利要求1所述一种用于水弹性船模的实验测量装置，其特征在于，所述动态信号数据采集器通过数据线与计算机相连。
4.根据权利要求1所述一种用于水弹性船模的实验测量装置，其特征在于，在每个固定横梁上设有连接座，所述连接座上设有使等效刚度连续梁穿过的通孔，所述等效刚度连续梁通过销栓与连接座紧固。
5.根据权利要求2所述一种用于水弹性船模的实验测量装置，其特征在于，每段船模壳体之间通过防水硅胶相连，并在防水硅胶外侧覆盖有防水胶带。
6.根据权利要求1所述一种用于水弹性船模的实验测量装置，其特征在于，所述钢结构支架包括底板以及连接在底板上的垂直固定板，所述垂直固定板通过螺栓固定于船模拖曳水池的拖车上，在垂直固定板的侧壁与底板之间设有加强筋板。
7.根据权利要求1所述一种用于水弹性船模的实验测量装置，其特征在于，所述无接触式超声波浪高仪通过支撑架分别固定在分段船模壳体首部、中部和尾部的两侧，所述支撑架包括垂直连接的水平支撑板和竖板，所述竖板通过螺钉连接在分段船模壳体上，所述水平支撑板上通过螺栓固定有无接触式超声波浪高仪。
8.根据权利要求1所述一种用于水弹性船模的实验测量装置，其特征在于，所述三分力仪传感器与等效刚度连续梁上B点的距离是在0.4倍的分段船模壳体总长度之内。
9.根据权利要求8所述一种用于水弹性船模的实验测量装置，其特征在于，所述三分力仪传感器分别位于等效刚度连续梁AB分段与BC分段的中间点处。
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| CN202020498927.3U CN211652017U (zh) | 2020-04-08 | 2020-04-08 | 一种用于水弹性船模的实验测量装置 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114544140A (zh) * | 2022-02-17 | 2022-05-27 | 中国船舶重工集团公司第七0七研究所 | 一种基于单向测力传感器的桨后舵力测量装置及方法 |
| CN117682021A (zh) * | 2023-12-29 | 2024-03-12 | 大连海事大学 | 一种水弹性船模船体梁设计方法 |
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2020
- 2020-04-08 CN CN202020498927.3U patent/CN211652017U/zh active Active
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