縱向隔板和三片垂直于縱向隔板的橫向隔板，所述橫向隔板呈“凹”型，其中間留有寬度大于船模3寬度的凹槽，船模3與縱向隔板、橫向隔板之間通過(guò)柔性薄膜4進(jìn)行柔性連接，且使柔性薄膜4寬度稍大于隔板2與船模3的間距。柔性薄膜4與隔板2和船模3在連接處進(jìn)行熱硫化連接，以保證其密封性。隔板2和柔性薄膜4將船模3與水槽I之間的空間分割為A-H八個(gè)單元水密腔室。
[0037]此外，船模3上還要布置一個(gè)沿船?？v向中線貫穿扭轉(zhuǎn)中心的軸5，通過(guò)軸5與水槽I的槽壁連接，船模3可以該軸5為中心扭轉(zhuǎn)。
[0038]( 二 )測(cè)量?jī)x器的安裝；
[0039]首先要在所有水槽隔板2深度方向標(biāo)注刻度以便調(diào)整船模3各部分的吃水深度。其次關(guān)于應(yīng)變傳感器7安裝位置的選擇，優(yōu)選設(shè)置在船舶艙室大開口 8的角隅處，因?yàn)檫@里受到的力最大，同時(shí)在船模3的舷側(cè)外板處也布置應(yīng)變傳感器7。角位移傳感6其則布置在中心扭轉(zhuǎn)軸5上用來(lái)測(cè)量船模3的扭轉(zhuǎn)角。之后將各傳感器和電荷放大器9、多通道信號(hào)采集儀10、計(jì)算機(jī)11順次連接。
[0040](三)實(shí)驗(yàn)操作；
[0041]整個(gè)大開口船舶扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)裝置制作完成后，據(jù)船舶航行水域的波浪狀況，選取某一瞬時(shí)波形作分析，借助實(shí)驗(yàn)裝置的各單元水密腔室，將該瞬時(shí)波形劃分為對(duì)應(yīng)的若干個(gè)階段，對(duì)每個(gè)階段的波幅擇定一平均值，之后在各單元水密腔室中注水合適的水量，形成與所述平均值比例對(duì)應(yīng)的水深。
[0042]如圖1至圖3所示的一實(shí)施例，首尾對(duì)稱的船舶與波浪成α角度前進(jìn)。船長(zhǎng)L和波長(zhǎng)λ的關(guān)系是A=L cosa，由圖1可以看出，圖中船首、船尾處于波峰位置，船中處于波谷位置。直立狀態(tài)下的船舶，它兩舷的吃水深度是不相同的，如圖2所示，船體的前半部分，右舷吃水比左舷小；在后半部分，如圖3所示，則是左舷吃水比右舷小，船舶前半段的浮力V(排水量的1/2)作用點(diǎn)位于距船縱中剖面的e處，由左右兩舷吃水不同造成了從左舷作用于右舷的橫向作用力H，船舶的后半部分恰恰相反。這樣，在船中剖面m-n的地方將作用一個(gè)繞船體扭轉(zhuǎn)軸的力矩。一般的船舶，它的扭轉(zhuǎn)中心一般在形心位置G的附近，它在斜浪中航行時(shí)所受到的橫向力H因?yàn)榕cG靠近，所以由H產(chǎn)生的力矩很小，基本可以忽略不計(jì)，則在船中剖面所受到的扭矩是:?ψ = VXe。但是對(duì)于大開口船舶，由于它剖面的扭轉(zhuǎn)中心一般處于船舶基線下面(扭轉(zhuǎn)中心由剖面形狀計(jì)算得到)，和剖面形心G的距離相對(duì)較遠(yuǎn)，使其除了承受由浮力造成的扭矩之外，還承受舷側(cè)吃水高度差H產(chǎn)生的扭矩。
[0043]實(shí)驗(yàn)時(shí)，根據(jù)圖1中設(shè)定的波形，向各單元水密腔室內(nèi)注入不等量的水，以此來(lái)模擬船舶在斜浪中航行的受力情形，具體操作時(shí)，A和H單元水密腔室的水深大于其它單元水密腔室的水深，位于船模3中部的單元水密腔室水深小于位于船模3首尾兩端的單元水密腔室水深。之后，學(xué)生可直接觀察船模的變形狀況，并通過(guò)計(jì)算機(jī)11觀察各傳感器采集的數(shù)據(jù)信息，對(duì)大開口船模各部位的受力及扭轉(zhuǎn)變形有直觀的認(rèn)知。
[0044]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書、說(shuō)明書及其等效物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.波浪中航行的大開口船舶扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，包括水槽(I)、具有大開口的船模(3)、傳感器系統(tǒng)、信號(hào)調(diào)理及采樣系統(tǒng)和帶有顯示單元的終端: 所述船模(3)通過(guò)縱向貫穿船模扭轉(zhuǎn)中心的軸(5)與水槽兩端的槽壁連接，船模(3)可以該軸(5)為中心扭轉(zhuǎn)，船模(3)到水槽槽壁和水槽底面之間的空間設(shè)有若干隔板(2)，所述隔板(2) —端固定在水槽(3)上，另一端通過(guò)柔性薄膜(4)與船模(3)連接，空間被隔板(2)與柔性薄膜(4)分割為多個(gè)環(huán)繞在船模周側(cè)的單元水密腔室，柔性薄膜(4)與隔板(I)、船模(3)的連接處密封； 所述傳感器系統(tǒng)包括布置在船模(3)上的應(yīng)變傳感器(7)和采集船模扭轉(zhuǎn)信息的角位移傳感器￠)，應(yīng)變傳感器(7)的設(shè)置點(diǎn)包括船舶艙室大開口角隅處、船模舷側(cè)外板，所述角位移傳感器布置在所述軸(5)上，所述應(yīng)力傳感器(7)、角位移傳感器(6)分別與所述信號(hào)調(diào)理及采樣系統(tǒng)連接，信號(hào)調(diào)理及采樣系統(tǒng)與所述終端連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波浪中航行的大開口船舶扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，各單元水密腔室在與其對(duì)應(yīng)的隔板(2)上標(biāo)注有讀取水深的刻度。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波浪中航行的大開口船舶扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述柔性薄膜(4)為橡膠柔性薄膜。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波浪中航行的大開口船舶扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述船模(3)由聚氨酯泡沫塑料制成。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波浪中航行的大開口船舶扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述隔板(2)包括一片位于軸(5)正下方的縱向隔板和若干片垂直于縱向隔板的橫向隔板。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波浪中航行的大開口船舶扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述信號(hào)調(diào)理及采樣系統(tǒng)包括電荷放大器(9)和多通道數(shù)據(jù)采集儀(10)。7.一種用于權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)波浪中航行的大開口船舶扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)裝置的操作方法，其特征在于，包括模擬波形的步驟: 根據(jù)船舶航行水域的波浪狀況，選取某一瞬時(shí)波形作分析，借助實(shí)驗(yàn)裝置的各單元水密腔室，將該瞬時(shí)波形劃分為對(duì)應(yīng)的若干個(gè)階段，對(duì)每個(gè)階段的波幅擇定一平均值，之后在各單元水密腔室中注水合適的水量，形成與所述平均值比例對(duì)應(yīng)的水深。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種波浪中航行的大開口船舶扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)裝置及操作方法，所述實(shí)驗(yàn)裝置包括水槽、具有大開口的船模、傳感器系統(tǒng)、信號(hào)調(diào)理及采樣系統(tǒng)和帶有顯示單元的終端。所述船模通過(guò)縱向貫穿船模扭轉(zhuǎn)中心的軸與水槽兩端的槽壁連接，船?？梢栽撦S為中心扭轉(zhuǎn)，船模到水槽槽壁和水槽底面之間的空間設(shè)有若干隔板，所述隔板一端固定在水槽上，另一端通過(guò)柔性薄膜與船模連接，所述空間被隔板與柔性薄膜分割為多個(gè)環(huán)繞在船模周側(cè)的單元水密腔室。本實(shí)驗(yàn)裝置可生動(dòng)、直觀的演示和驗(yàn)證扭轉(zhuǎn)對(duì)大開口船舶的危害，引起學(xué)生對(duì)大開口船舶產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)的重視，使學(xué)生對(duì)船舶在波浪中發(fā)生扭轉(zhuǎn)方面的知識(shí)有更直觀的認(rèn)知，有效提高教學(xué)效果。
【IPC分類】G09B25/02
【公開號(hào)】CN105185219
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510684567
【發(fā)明人】張健, 昌滿, 吳天強(qiáng), 馬浩然
【申請(qǐng)人】江蘇科技大學(xué)
【公開日】2015年12月23日
【申請(qǐng)日】2015年10月20日