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波浪载荷船模试验砰击上浪载荷新型测量装置


技术摘要:
本发明涉及一种波浪载荷船模试验砰击上浪载荷新型测量装置,包括测量板,从所述测量板切割出多个相互独立的单元板,每个单元板从测量板上整体切割后,再独立置于原切割孔中,与原切割孔的内壁之间形成间隙,且不与测量板发生接触,单元板上固定连接有拉压传感器连接,  全部
背景技术:
舰船航行在恶劣海况中时,船体会发生猛烈的大幅运动,底部会露出水面,当它重 新入水时,会与波浪产生猛烈的冲击,这种现象称为砰击。根据船体被冲撞的位置不同,砰 击一般可分为底部砰击、外飘砰击和甲板上浪三种情况。在砰击瞬时,结构会受到巨大的冲 击力,且船体的垂向加速度会突然改变。舰船的随着使用需求由近海走向远洋,需要面对各 种恶劣海况的考验。由风暴诱发的恶劣海浪会引发舰船大幅非线性摇摆运动,从而船体会 不可避免地承受砰击上浪作用,对船体结构安全性构成威胁。近20年来,全球每年沉船事故 平均242艘152万吨,其中80%是由于恶劣海浪造成的。我国近海由灾害性海浪引起的海难 每年平均有70次,经济损失每年约1亿元,死亡约500余人。1994年,Estonia号滚装渡轮在波 罗的海的风浪里罩壳式首门被打掉致使船舶沉没,900多名旅客和船员遇难。这次海难是典 型的砰击载荷作用下船体局部强度遭到破坏而发生的惨痛事故。所以,开展砰击上浪载荷 研究对于提高舰船远海航行安全性具有十分显著的意义。 由于砰击上浪问题的重要性,很早以前就已经被船舶与海洋工程界所关注,但由 于该问题属于强非线性问题,数学上极难求解,现象十分复杂,以往理论和数值研究工作仅 是在一定程度上对甲板上浪进行描述,其发生机理也尚未给出充分解释,数值计算手段仍 然能力有限,与试验结果差距明显。 砰击上浪预报的理论研究还不成熟,目前国内外对这类问题的研究大多都集中在 模型试验研究方面。目前国内外已有的模型试验测量方法十分单一,均采用了探头式压力 传感器,只能测量模型的单个点的压力数值,而结构设计者需要的是某个区域的压力分布 或者压力均值,所以单点压力的测量数值难以用来指导结构校核。 因此设计一套能够测量船体波浪载荷模型试验中模型关键结构区域的砰击上浪 载荷的新型测量装置,对于砰击上浪载荷的研究是十分重要的。
技术实现要素:
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点,提供一种波浪载荷船模试验砰击上浪 载荷新型测量装置,实现多点压力测量,从而解决传统的单点测量数值难以指导结构校核 的技术问题。 本发明所采用的技术方案如下: 一种波浪载荷船模试验砰击上浪载荷新型测量装置,包括测量板,从所述测量板 切割出多个相互独立的单元板,每个单元板从测量板上整体切割后,再独立置于原切割孔 中,与原切割孔的内壁之间形成间隙,且不与测量板发生接触,单元板上固定连接有拉压传 感器连接,所述拉压传感器通过支撑结构与测量板固定连接;多个单元板将测量板分割成 3 CN 111595552 A 说 明 书 2/4 页 多个小的、彼此相邻且相互独立的测量区域;还包括防水膜,所述防水膜覆盖在测量板的受 砰击上浪载荷作用的外侧面上,防水膜对所述间隙进行密封。 作为上述技术方案的进一步改进: 所述支撑结构包括支撑板,单元板的内侧面通过拉压传感器与所述支撑板连接, 所述支撑板通过连接件与测量板内侧面固定连接。 拉压传感器采用铝制S型拉压传感器,单元板与拉压传感器的一端螺栓连接,拉压 传感器的另一端与支撑板固定连接,所述支撑板采用铝板,铝板位于测量板的内侧,并通过 支撑木架与测量板固定连接。 每个拉压传感器通过通讯电缆与同一信号输入模块连接,完成信号传输采集。 拉压传感器与通讯电缆的连接处包括橡胶包裹层。 所述测量板为船模的船体侧板、前甲板或船模的上层建筑的壳体。 本发明的有益效果如下: 船舶航行在恶劣海况中时,船体砰击上浪载荷会成为威胁船体结构安全的主要载 荷之一。所以,在船舶波浪载荷模型试验中,需要测量船体舷侧、前甲板、上层建筑砰击上浪 压力。基于此需求背景,本发明基于小型化高精度高频响拉压传感器,发明了一种针对船体 波浪载荷模型试验中模型关键结构区域的砰击上浪载荷的新型测量装置,该装置可以高频 测量瞬时发生在上述区域的砰击上浪压力,测试结果可直接用于船体结构局部强度分析与 设计,具有可长期反复利用、体积小安装方便、具备防水功能等优点,可适用于不同形式的 船体、海洋工程耐波性模型。 同时本发明还具有如下优点: 本发明各单元板独立设置,并独立于测量板主体结构,所受到的砰击上浪载荷将 全部传递到拉压传感器,不受到周边模型壳体的任何力,可以保证拉压传感器能够测得该 壳面区域的砰击上浪载荷。从而极大的提高测量精度;单元板分布于测量板上,通过数据分 析得出整个测量板上的载荷数据;使用防水膜将切割面封住,防止水从单独切割的壳面缝 隙进入,保证不漏水;通讯电缆与传感器连接处有橡胶包裹层,可以有效防止上浪、砰击产 生的水流的渗入。 附图说明 图1为本发明的立体结构示意图。 图2为图1的另一视角。 图3为本发明的内部结构连接关系示意图(剖视视角)。 图4为本发明一种实施例的结构示意图。 图5的本发明另一种实施例的结构示意图。 图6为本发明试验过程中测量得到的某段船舶发生砰击上浪时的信号时历曲线。 图中:1、测量板;2、单元板;3、拉压传感器;4、防水膜;5、支撑板;6、支撑木架;7、信 号输入模块。
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