一种二维运动砰击试验装置的制作方法

本发明涉及的是一种测试船体模型在有航速的情况下所受波浪砰击载荷的试验装置。

背景技术：

船舶在恶劣海况中航行时，由于自身的大幅摇荡运动，船体会不可避免地与波浪之间发生剧烈的冲击作用，通常称这种船舶所受的作用时间短、幅值大的瞬态载荷为船舶“砰击载荷”。严重的砰击载荷可以导致船体局部结构破坏甚至危及整船的生存，因此在船舶设计阶段十分有必要针对船舶砰击载荷进行准确的预报。而对于砰击这种强非线性现象，单纯的理论计算在诸多方面还不能够满足设计者的要求，因而十分有必要开发一种能够有效模拟实际船舶航行中发生砰击现象的船体模型波浪砰击载荷试验装置，从而对有航速情况下船体与波浪之间普遍存在却又十分危险的砰击现象进行深入研究。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种能准确反映航行中船体与波浪砰击的实际情况的二维运动砰击试验装置。

本发明的目的是这样实现的：

包括移动托架、下滑模块和起吊模块，所述移动托架的下部带有滚动轮，移动托架通过滚动轮布置在拖曳水池的轨道上，所述下滑模块包括安装在移动托架上的外部框架、安装在外部框架上的四根钢轨和在钢轨上滑动的连接构件，所述起吊模块包括安装在外部框架顶部的吊机和连接在吊机下部的电磁铁。

本发明还可以包括：

1、外部框架与钢轨之间具有调整间隙。

2、移动托架下端、滚动轮的两侧设置第一导向轮。

3、连接构件上带有第二导向轮。

4、同一侧的两根钢轨之间设置横向拉杆。

传统的落体试验装置只能够实现模型垂向入水砰击，模拟船体在没有航速的情况下与波浪之间的砰击现象。而二维运动砰击试验装置主要用于模拟船体在二维运动(水平运动和垂向运动)中与波浪发生砰击的现象，从而实时的测试砰击过程中波浪载荷的冲击变化。因此，本发明在于提供了一种能够有效模拟实际船舶在有航速情况下二维运动(水平运动与垂直运动)中的砰击现象，并测试该状态下船体模型所受波浪砰击载荷的试验装置。

本发明的二维运动砰击试验装置主要由移动托架、下滑模块和起吊模块三部分组成。移动托架布置在拖曳水池的轨道上，它具有沿着轨道滚动的滚动轮，可以通过连接牵引装置(如船模试验的拖车)实现以一定水平速度沿着轨道行驶。下滑模块安装在移动托架上，它具有钢制的外部框架、位于外部框架内的不锈钢钢轨和在能在钢轨上上下滑动的连接构件。外部框架和不锈钢钢轨间具有小范围的调整间隙，在安装时保证不锈钢轨道垂直于水面，试件通过沿着不锈钢轨道的加速下滑来获得垂向砰击速度。起吊模块安装在下滑模块置的外部框架顶部，通过吊机和电磁铁来实现试件的起吊和释放。

本发明的特点包括：

1、下滑模块和起吊模块装配在移动托架上，通过牵引装置(如船模试验的拖车)牵引移动托架，实现整个落体试验装置以一定水平速度沿着轨道滑行，从而保证试件具有水平砰击速度。

2、通过试件与相应连接构件一起沿着垂直水面的不锈钢钢轨下滑，使试件具有垂直于水面的垂向砰击速度。

3、通过起吊模块中的电动吊机起吊电磁铁，通过电磁铁的通电和断电实现砰击试件的起吊和释放。最终，实现同时模拟船体与波浪之间的水平砰击速度和垂向砰击速度的砰击载荷试验，更能真实地反映实际航行中船艏与海浪之间相互砰击下的实际情况。

附图说明

图1是本发明的二维运动砰击试验装置的结构示意图。

图2是图1的左视图。

图3是图1的A部放大图。

图4是图2的B部放大图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细的描述。

结合图1和图2，本发明的二维运动砰击试验装置主要由移动托架、下滑模块和起吊模块三部分组成。移动托架由横跨水池的桁架结构1，沿拖曳水池轨道2行驶的滚动轮3组成。下滑模块由钢制外部框架4、不锈钢钢轨5和能在钢轨上滑动的连接构件6组成。起吊模块由电动吊机7和电磁铁8组成。外部框架与钢轨之间具有调整间隙。

同时结合图3和图4，滚动轮通过轴及轴承14安装在移动托架下端，滚动轮的两侧通过导向轮轴及轴承15设置第一导向轮16。在连接构件上设置第二导向轮17。同一侧的两根钢轨之间设置横向拉杆13。

移动托架可在拖曳水池10的滑轨2上滑行，移动托架与牵引装置12相连来实现向整个机构提供水平速度。

砰击试件9与下滑模块中的连接构件6连接为一体，保证砰击试件与连接构件一起沿着不锈钢钢轨下滑，从而为试件提供垂向速度。

电动吊机7装配在钢制外部框架4的顶部，吊机下端与电磁铁8相连。

试验时，将电磁铁8放置在砰击试件顶部9，试件顶部由铁制板材构成，通电使电磁铁吸住砰击试件，用吊机起吊磁体铁、砰击试件和连接构件，将试件起吊到指定高度。通过牵引装置使整个机构加速到水平目标砰击速度，然后使其匀速运动。给电磁铁断电，使砰击试件和连接构件沿不锈钢钢轨5下滑达到垂向目标冲击速度，从而实现了试件具有水平砰击速度和垂向砰击速度的入水砰击，11为水池水面。

二维运动砰击试验装置能够同时实现船舶水平砰击速度和垂向砰击速度的模拟，更能够真实的反映实际船舶砰击时的物理现象，为后续更为准备的预报舰船砰击载荷提供了基础。