本發(fā)明涉及船舶縱向涂油滑道下水的實(shí)驗(yàn)裝置，屬于教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

用傾斜船臺(tái)輔以縱向涂油滑道，使船舶沿縱向滑行下水的方式，能使用于各類型和不同下水重量的船舶，其適應(yīng)范圍相當(dāng)廣泛，是目前國(guó)內(nèi)外普遍采用的下水方式之一。

但是由于船舶建造昂貴和建造周期長(zhǎng)等原因，目前的船舶下水教學(xué)僅停留在理論教學(xué)和電教片階段，教師無法實(shí)地演示下水過程和探究下水故障排除方法，不能讓學(xué)生直觀的看到船舶下水過程和因故障下水對(duì)船舶造成的危害。目前的建造經(jīng)驗(yàn)表明，造成船舶下水故障的原因主要有以下三類：1)船舶不能下滑或中途?；?)船舶尾跌落；3)船舶首跌落，學(xué)生不能很直觀的觀察這三種實(shí)驗(yàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種船舶縱向涂油滑道下水的實(shí)驗(yàn)裝置，通過縮尺后的比例模型，等量化船舶下水影響參數(shù)，直觀形象地演示船舶下水，且本發(fā)明可定量分析各影響參數(shù)，經(jīng)過縮尺計(jì)算后，為實(shí)際船舶的安全下水提供參考數(shù)據(jù)。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的一種船舶縱向涂油滑道下水的實(shí)驗(yàn)裝置，包括平臺(tái)，所述平臺(tái)的一端鉸接在支架上，另一端安裝在可升降裝置上，在平臺(tái)上安裝有滑道，在滑道上放置有船模，平臺(tái)的一側(cè)安裝有水槽，在水槽外設(shè)置有高清攝像頭；在船模上安裝有應(yīng)力傳感器，應(yīng)力傳感器依次與電荷放大器、多通道信號(hào)采集儀和計(jì)算機(jī)連接，計(jì)算機(jī)與高清攝像頭連接。

作為優(yōu)選，所述船模上安裝有游標(biāo)定位加載裝置，游標(biāo)定位加載裝置上放置有砝碼。

作為優(yōu)選，所述游標(biāo)定位加載裝置由三個(gè)垂直交叉連接的鋼條，即第一鋼條、第二鋼條和第三鋼條，所述第一鋼條固定安裝在船模上，第二鋼條和第三鋼條均垂直第一鋼條安裝，第二鋼條和第三鋼條均設(shè)有腰形槽，第二鋼條和第三鋼條通過螺栓穿過腰形槽固定在第一鋼條上，砝碼可在腰形槽內(nèi)滑動(dòng)。

作為優(yōu)選，所述第一鋼條也設(shè)有腰形槽，第二鋼條和第三鋼條可沿第一鋼條滑動(dòng)。

作為優(yōu)選，所述船模的材料為船用q235鋼，游標(biāo)定位加載裝置的材料為普通鋼，砝碼材料為鉛塊。

作為優(yōu)選，所述水槽的材料為亞克力透明有機(jī)玻璃，滑道為鋼質(zhì)材料。

在本發(fā)明中，游標(biāo)定位加載裝置通過定位加載，可任意調(diào)整船模重心位置。外部設(shè)有掛環(huán)，可配置浮球以改變船模入水后的浮力大小。船模與木質(zhì)滑板連接，在船模自身重力的作用下，可沿傾斜式滑道滑入水槽，所述滑道可伸縮以改變滑道長(zhǎng)度，滑道一端鉸支，一端由千斤頂控制，可改變滑道的傾斜角。

所述應(yīng)力傳感器與所述信號(hào)調(diào)理與采樣系統(tǒng)連接，信號(hào)調(diào)理及采樣系統(tǒng)與所述終端連接，視頻采集攝像頭可依附在水槽側(cè)壁上，并與計(jì)算機(jī)終端連接。所述應(yīng)力傳感器的設(shè)置點(diǎn)包括船模首、尾部和平板龍骨的艙內(nèi)一側(cè)。為方便攝像頭采集視頻，所述水槽材料采用亞克力透明有機(jī)玻璃，玻璃內(nèi)側(cè)配有刻度尺，方便讀取水位信息。

所述船模材料采用船用q235鋼，保證船模的下水性能可與實(shí)船進(jìn)行縮尺換算。所述信號(hào)調(diào)理及采樣系統(tǒng)包括電荷放大器和多通道數(shù)據(jù)采集儀，電荷放大器的輸入端與各應(yīng)力傳感器連接，其輸出端與所述多通道數(shù)據(jù)采樣儀連接，多通道數(shù)據(jù)采集儀與所述終端連接，通過終端顯示采集數(shù)據(jù)。

按實(shí)船下水?dāng)?shù)據(jù)的計(jì)算結(jié)果，調(diào)整滑道傾角與長(zhǎng)度，調(diào)整船舶的重心位置，可重復(fù)再現(xiàn)船舶下水過程。通過調(diào)低滑道傾角，可演示下水故障中的船模無法下滑故障。通過游標(biāo)定位加載裝置改變船模的重心位置，可演示下水故障中的首跌落和尾跌落現(xiàn)象，并通過探討和試驗(yàn)，提出解決不同故障的方法。

有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、此實(shí)驗(yàn)裝置是模擬船舶縱向涂油滑道下水的實(shí)驗(yàn)裝置，由于實(shí)船建造周期長(zhǎng)和距離教學(xué)區(qū)遠(yuǎn)等各種原因，學(xué)生對(duì)于船舶下水的認(rèn)識(shí)，僅停留在理論和電教片的層面上。通過本裝置的縮尺模擬，可使學(xué)生對(duì)船舶下水有一個(gè)更直觀的認(rèn)識(shí)。

2、由于實(shí)際船舶造價(jià)昂貴，船舶下水故障是工程人員不愿意面對(duì)的，實(shí)際船舶在下水前都經(jīng)過周密的下水計(jì)算，出現(xiàn)故障的概率不大。本實(shí)驗(yàn)裝置為了深入探究下水故障，可通過改變滑道傾角和游標(biāo)定位加載裝置，人為改變船模的下水參數(shù)，得到各種故障狀態(tài)，更有利于實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

3、由于本實(shí)驗(yàn)裝置配有游標(biāo)定位加載裝置，可以定量控制下水參數(shù)，且船模用鋼與實(shí)際船舶用鋼相同，所以通過比例換算，可以在實(shí)際船舶下水前，進(jìn)行船模下水試驗(yàn)，為實(shí)際船舶下水提供參考數(shù)據(jù)，將實(shí)際船舶下水故障概率降到最低。

附圖說明

圖1為實(shí)驗(yàn)裝置總體圖；

圖2為船模與船臺(tái)俯視圖；

圖3為游標(biāo)定位加載裝置圖；

圖4為船模尾跌落示意圖；

圖5為船模首跌落示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1至圖3所示，本發(fā)明的一種船舶縱向涂油滑道下水的實(shí)驗(yàn)裝置，包括平臺(tái)，所述平臺(tái)的一端鉸接在支架上，另一端安裝在可升降裝置上，可升降裝置為千斤頂10，在平臺(tái)上安裝有滑道8，在滑道8上放置有船模3，滑道8上還可以設(shè)置下水支架6，下水支架6為木質(zhì)材料，平臺(tái)的一側(cè)安裝有水槽1，水槽1內(nèi)放置有刻度尺2，在水槽1外設(shè)置有高清攝像頭9；在船模3上安裝有應(yīng)力傳感器7，應(yīng)力傳感器7依次與電荷放大器12、多通道信號(hào)采集儀13和計(jì)算機(jī)14連接，計(jì)算機(jī)14與高清攝像頭9連接。

在本發(fā)明中，所述船模3上安裝有游標(biāo)定位加載裝置11，游標(biāo)定位加載裝置11上放置有砝碼，所述游標(biāo)定位加載裝置11由三個(gè)垂直交叉連接的鋼條，即第一鋼條、第二鋼條和第三鋼條，所述第一鋼條固定安裝在船模3上，第二鋼條和第三鋼條均垂直第一鋼條安裝，第二鋼條和第三鋼條均設(shè)有腰形槽，第二鋼條和第三鋼條通過螺栓穿過腰形槽固定在第一鋼條上，砝碼可在腰形槽內(nèi)滑動(dòng)。所述第一鋼條也設(shè)有腰形槽，第二鋼條和第三鋼條可沿第一鋼條滑動(dòng)。

一、實(shí)驗(yàn)裝置的制作：

為了保證船模3在比例縮尺后的可信度，船模材料采用船用q235鋼，船模3中的游標(biāo)定位加載裝置11的材料為普通鋼，加載砝碼材料為鉛塊。為了方便水槽1外的攝像頭9采集視頻數(shù)據(jù)，水槽1材料為亞克力透明有機(jī)玻璃。下水支架6為木質(zhì)材料，滑道8為鋼質(zhì)材料。

如圖3所示的實(shí)施例中，所述游標(biāo)定位加載裝置11由三個(gè)垂直交叉連接的第一鋼條l1、第二鋼條l2、第三鋼條l3組成，第二鋼條和第三鋼條上的p1和p2處可加載砝碼，并由螺栓固定。鋼條上設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)刻度，通過調(diào)整鋼條，可使砝碼在水平面內(nèi)實(shí)現(xiàn)任意位置加載，模仿船體設(shè)備和構(gòu)件，從而使船模與實(shí)船的重心在同一位置。也可以人為惡化船模3的重心位置，達(dá)到試驗(yàn)探究的理想故障狀態(tài)。

如圖4至圖5所示，滑道8通過千斤頂10可以改變傾斜角度，并通過刻度尺測(cè)量千斤頂?shù)钠鹕叨萪2和千斤頂至鉸支的距離d1，計(jì)算出當(dāng)前滑道的精確傾斜角θ＝arctan(d2/d1)。

此外，船模3尾部外側(cè)還設(shè)有掛環(huán)4，可懸掛浮球5，以模擬實(shí)際船舶的浮箱，改變船模3入水后的浮力大小。

二、測(cè)量?jī)x器的安裝：

首先在水槽1深度方向安裝刻度尺2用來測(cè)量水位，模擬實(shí)際船舶下水的潮位，通過改變水位大小來模擬實(shí)際潮位的大小。其次關(guān)于應(yīng)力傳感器7安裝位置的選擇，優(yōu)先設(shè)置在船模3的首尾兩端艙內(nèi)壁上和平板龍骨的內(nèi)壁上。因?yàn)橄滤鹿手饕獮槭孜驳?，在跌落時(shí)，船模3與水面產(chǎn)生劇烈砰擊，局部應(yīng)力巨大，容易對(duì)船體結(jié)構(gòu)造成損傷。而船舶在下水時(shí)，承受全船重量的平板龍骨與下水支架6之間有很大的靜摩擦力，也容易對(duì)船體構(gòu)件造成損傷。將應(yīng)力傳感器7安裝好后，依次與電荷放大器12、多通道信號(hào)采集儀13、高清攝像頭9和計(jì)算機(jī)14連接。

三、實(shí)驗(yàn)操作：

整個(gè)船模下水實(shí)驗(yàn)裝置制作完成后，可按如下不同事故進(jìn)行試驗(yàn)探究：

(一)船模不能下滑或中途?；?/p>

根據(jù)已成功下水的實(shí)船下水?dāng)?shù)據(jù)，調(diào)整船模3上的游標(biāo)定位加載裝置11，將重心調(diào)至正確位置，但是滑道8坡度θ小于正常值，則船模3不能正常下水。并實(shí)時(shí)同步采集船模所受應(yīng)力與下水狀態(tài)視頻，分析船模構(gòu)件受力大小與時(shí)間的關(guān)系。

要使船模3在滑道8上能自行下滑，必須使下水總重量產(chǎn)生的滑道方向的分力大于支架6和滑道8之間的摩擦力，簡(jiǎn)化后為：θ＞μ，其中μ為下水油脂的靜摩擦系數(shù)，本實(shí)驗(yàn)為已知數(shù)據(jù)0.035。連續(xù)微調(diào)千斤頂10的提升高度，當(dāng)船模3能夠滑下時(shí)，停止調(diào)動(dòng)千斤頂10，測(cè)量此時(shí)千斤頂?shù)奶嵘叨萪2和千斤頂至鉸支的距離d1，通過上述公式得到滑道8的傾斜角，與已知數(shù)據(jù)做對(duì)比，驗(yàn)證理論的正確性。

(二)船模尾跌落：

如圖4所示，由于重力對(duì)滑道末端的力矩大于浮力對(duì)滑道末端的力矩，船模3將以滑道末端為支點(diǎn)發(fā)生仰傾，即尾跌落。并實(shí)時(shí)同步采集船模所受應(yīng)力與下水狀態(tài)視頻，分析船模構(gòu)件受力大小與時(shí)間的關(guān)系。

實(shí)驗(yàn)中，保持滑道8的正常坡角θ，調(diào)節(jié)游標(biāo)定位加載裝置11中的鋼條第二鋼條，將船模3重心調(diào)離正確位置，向尾部移動(dòng)，則發(fā)生尾跌落現(xiàn)象。此時(shí)的建議解決措施有：

①連續(xù)微調(diào)千斤頂10，增大滑道坡度θ。

②調(diào)節(jié)可伸縮入水滑道8，增加滑道8入水部分的長(zhǎng)度。

③通過游標(biāo)定位加載裝置11，在鋼條第三鋼條上加載砝碼，并向首部移動(dòng)、固定，使船模3重心向首部移動(dòng)。

④在船模3尾部的掛環(huán)4上懸掛浮球5，增加船模3入水部分的浮力。

⑤向水槽1內(nèi)注水，升高船模3下水潮位等。

通過以上解決措施，可有效模擬下水故障和對(duì)應(yīng)的解決措施。

(三)船模首跌落：

如圖5所示，若首支架6離開滑道末端的瞬間，船模3浮力仍小于下水總重量，則出現(xiàn)船首猛然跌落的現(xiàn)象，即首跌落。并實(shí)時(shí)同步采集船模所受應(yīng)力與下水狀態(tài)視頻，分析船模構(gòu)件受力大小與時(shí)間的關(guān)系。

實(shí)驗(yàn)中，保持滑道8的正常坡角θ，調(diào)節(jié)游標(biāo)定位加載裝置11中的鋼條第三鋼條，將船模3重心調(diào)離正確位置，向首部移動(dòng)，則發(fā)生首跌落現(xiàn)象。此時(shí)的建議解決措施有：

①調(diào)節(jié)可伸縮入水滑道8，增加滑道8入水部分的長(zhǎng)度。

②通過游標(biāo)定位加載裝置11，在鋼條第二鋼條上加載砝碼，并向尾部移動(dòng)、固定，使船模3重心向尾部移動(dòng)。

③向水槽1內(nèi)注水，升高船模3下水潮位等。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。