專利名稱：波面高度和沖擊載荷測試裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于船舶總體性能測試領域，具體涉及一種用于測試波面高度和沖擊載荷 的裝置。
背景技術(shù)：
甲板上浪的模型試驗研究工作具有重要的工程意義，大量的試驗工作圍繞著定性 或者定量分析不同參數(shù)對上浪發(fā)生概率、船體在波浪中的運動、水體在甲板上的流動、沖擊 載荷等工程中所關心的問題的影響而展開。國內(nèi)外有基于PIV (粒子成像測速)和浪高儀的測試技術(shù)的研究，文獻《甲板上浪 2D數(shù)值模擬與試驗研究》(張照鋼，朱仁慶，繆泉明等。甲板上浪2D數(shù)值模擬與試驗研究。 船海工程，2008，037 (002)，ISSN :1671_7953)在波浪水槽中對浮體在規(guī)則波中的甲板上浪 進行了試驗，得到了上浪水在甲板上的水位高度及波浪沿船首爬升、變形、破碎過程，但其 沒有針對甲板上浪產(chǎn)生的沖擊載荷進行有效測試。文獻《FPS0甲板上浪的數(shù)值模擬》(梁 修鋒，楊建民，李欣，于洋。FPSO甲板上浪的數(shù)值模擬。水動力學研究與進展A輯，2007， 022(002) ；ISSN =1000-4874)通過建立三維數(shù)值水池，對規(guī)則波下固定FPSO的甲板上浪進 行了數(shù)值模擬，得到了甲板和甲板室上的沖擊載荷和上浪水在甲板上的水位高度以及波浪 沿船首爬升、變形、破碎過程，但其沒有通過一套測試裝置來進行模型試驗。而且現(xiàn)有技術(shù) 中由于測試裝置采用的材料和布置方式的問題，不是很方便于清晰觀測到整個上浪過程； 對于沖擊載荷的測試也較為困難，常常只能測試某些點處的壓力值，不能對整個上浪載荷 所產(chǎn)生的沖擊力進行測試。發(fā)明的內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，申請人經(jīng)過研究改進，提供一種波面高度和沖擊 載荷測試裝置，用于測量船首甲板上浪的波面運動情況和沖擊載荷大小，可以為進行模型 試驗中甲板上浪的測試與研究提供可靠的測量手段。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種波面高度和沖擊載荷測試裝置，具有上面板和下面板，以及與上面板和下面 板豎直連接的后擋板，前擋板通過測力元件與后擋板連接，上面板和下面板之間連接有多 組鋼絲桿以及鉭絲。所述后擋板與上面板之間，以及后擋板和下面板之間分別連接有三角形的支撐 板。所述上面板、下面板、前擋板、后擋板及支撐板為有機玻璃板。所述上面板及下面板為三角形板。 所述測力元件共有4個，在前擋板和后擋板上呈“田，，字形布置。本發(fā)明的有益技術(shù)效果是本發(fā)明應用在甲板上浪試驗中，可由陣列式分布的波面高度傳感器(即鉭絲)實 時記錄不同位置處的波面高度，通過采集到的信號可仿真出整個甲板上浪過程，為總體方案設計和理論研究提供了良好的技術(shù)支撐。另外，由4個測力元件組合而成的測力傳感器，可用于對甲板上浪的沖擊載荷進行實時采集測量，通過處理分析得到甲板上浪對船體上層 建筑引起的沖擊載荷，解決了高頻響的沖擊載荷測試問題上的技術(shù)困難。


圖1是本發(fā)明的主視圖。圖2是本發(fā)明的俯視圖。圖3是本發(fā)明的測力元件的布置圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做進一步說明。如圖1、圖2所示，本發(fā)明具有上面板1和下面板2，以及與上面板1和下面板2豎 直連接的后擋板4，前擋板3通過測力元件7與后擋板4連接，連接方式采用板式雙孔梁結(jié) 構(gòu)。如圖1所示，上面板1和下面板2之間連接有多組鋼絲桿5以及鉭絲6。鋼絲桿5 的作用是為了保證支架的強度和穩(wěn)定性，同時鋼絲桿5還有著接地的作用。鉭絲6即波面 高度測試單元，其垂直于上面板1和下面板2。圖2示出了波面高度測試單元的分布點位置。如圖1所示，后擋板4與上面板1之間，以及后擋板4和下面板2之間分別連接有 三角形的支撐板8。上面板1、下面板2、前擋板3、后擋板4及支撐板8為有機玻璃板，通過 螺絲連接，是可以拆卸的。如圖2所示，上面板1及下面板2為三角形板，方便于放在船首甲板面上進行甲板 上浪相關參數(shù)的測量。如圖3所示，測力元件7共有4個，測力元件7在前擋板3和后擋板4上呈“田”字
形布置。上述鉭絲6、測力元件7為市售商品。工作原理如下1)波面高度測試本發(fā)明安裝在船體前部甲板，測量波面高度的鉭絲6垂直與甲板面，每根鉭絲6間 隔一定的距離，呈陣列式分布。鉭絲6通過電路回路形成電容式傳感器，波面經(jīng)過鉭絲6時 引起電路中電容的變化，根據(jù)電容的變化就可以測出經(jīng)過鉭絲的波面高度的變化。多個波 高測試單元同步采集上浪過程中不同波面高度的時間歷程，通過綜合處理計算，可以測試 甲板上浪波面高度分布和整個甲板上浪過程。2)沖擊載荷測試沖擊載荷傳感器由測力元件7組成，本實施例中測力元件7有4個，4個測力元件 7布置在2個豎直檔板之間，連接前擋板3和后擋板4，后擋板4起支撐和固定作用，前擋 板3起到波浪沖擊力的傳遞作用。測力元件7由彈性體、應變計與測量電路組成。彈性體 是一個有特殊形狀的結(jié)構(gòu)件。它承受所受的外力，對外力產(chǎn)生反作用力，達到相對靜平衡， 它還產(chǎn)生一個高品質(zhì)的應變場，使粘貼在此區(qū)的電阻應變片比較理想的完成應變電信號的轉(zhuǎn)換任務。粘貼在彈性體表面的應變計也同時產(chǎn)生變形，使其電阻值發(fā)生變化，產(chǎn)生有一個 增量。這個電阻增量由測量電路的惠斯頓全橋電路把它轉(zhuǎn)換成電壓信號，電壓信號通過A/ D轉(zhuǎn)換后，輸入到計算機上進行處理，即可得到作用在模型上的壓力。當甲板上浪沖擊前擋 板3時，將受到的力專遞給測力元件7，通過對不同位置的4個測力元件7的輸出信號進行 計算綜合，可以得到甲板上浪的沖擊載荷。 以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明不限于以上實施例。可以理解，本領域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和構(gòu)思的前提下直接導出或聯(lián)想到的其他改進和變 化，均應認為包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種波面高度和沖擊載荷測試裝置，其特征在于具有上面板(1)和下面板(2)，以及與上面板(1)和下面板(2)豎直連接的后擋板(4)，前擋板(3)通過測力元件(7)與后擋板(4)連接，上面板(1)和下面板(2)之間連接有多組鋼絲桿(5)以及鉭絲(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述波面高度和沖擊載荷測試裝置，其特征在于所述后擋板(4) 與上面板(1)之間，以及后擋板(4)和下面板(2)之間分別連接有三角形的支撐板(8)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述波面高度和沖擊載荷測試裝置，其特征在于所述上面板 (1)、下面板(2)、前擋板(3)、后擋板(4)及支撐板(8)為有機玻璃板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述波面高度和沖擊載荷測試裝置，其特征在于所述上面板(1) 及下面板(2)為三角形板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述波面高度和沖擊載荷測試裝置，其特征在于所述測力元件(7) 共有4個，在前擋板(3)和后擋板(4)上呈“田”字形布置。
全文摘要
一種波面高度和沖擊載荷測試裝置，具有上面板和下面板，以及與上面板和下面板豎直連接的后擋板，前擋板通過測力元件與后擋板連接，上面板和下面板之間連接有多組鋼絲桿以及鉭絲。本發(fā)明用于測量船首甲板上浪的波面運動情況和沖擊載荷大小，可以為進行模型試驗中甲板上浪的測試與研究提供可靠的測量手段。
文檔編號B63B9/00GK101839743SQ201010175100
公開日2010年9月22日 申請日期2010年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月10日
發(fā)明者張進豐, 祁江濤, 許國偉, 顧民 申請人:中國船舶重工集團公司第七〇二研究所