[发明专利]桅杆惯性力响应测量方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及的是一种测量方法，具体地说是一种测量桅杆惯性力响应的方法。

(二)背景技术

由于桅杆较高，且设备层雷达较重，舰船摇摆时会产生较大的惯性力。惯性力对舰船桅杆结构的强度产生巨大影响，是舰船桅杆受力的重要组成部分。在数值计算时，惯性力是以经验公式计算的加速度形式施加的，和实际情况有较大差异，因此，通过惯性力试验，获得桅杆在惯性力作用下的真实响应非常必要。

进行桅杆惯性力实验，常常可以采用以下两种方法，第一种是：将桅杆模型固定于实验船上，使实验船产生一定周期和摇动幅值的横(纵)摇，然后进行桅杆的惯性力响应测量。第二种方法是：制作大型可摆动支架，将桅杆正置固定在支架上，然后摇动模型模拟船舶横(纵)摇，实现桅杆惯性力响应的测量，将实验从水中移动到实验室中。第一种方法需要寻找或制作实验船，这会大大增加实验费用，此外，选定实验船后，摇动的周期和幅值不易改变，限制了测量工况的数量；第二种方法虽然能在一定程度上解决第一种方法的问题，但还是存在周期控制困难，可操作性差，危险性大等缺点。

虽然有一些与本发明相关的公开报道，但是有关桅杆惯性力响应实验方法的公开文献还非常缺少。这些相关报道主要有：1、棱柱型隐身桅杆结构强度试验研究(哈尔滨工程大学学报2004年4月第25卷第2期)；2、单缸发动机惯性力测试校正理论与实验的研究(内燃机学报2005年第23卷第3期)；3、隐身桅杆强度与振动试验研究(船舶力学2003年10月第7卷第5期)；4、METHODAND DEVICE FOR TESTING THE STABILITY AND/OR BENDING STRENGTH OF MASTS(WO/2007/017090)；5、METHOD FOR TESTING THE STABILITY OF VERTICALLYBRACED MASTS(WO/1998/031999)等。其中：文献1和文献3用同样的方法对两种筒形桅杆模型进行了惯性力响应的测量实验。文中采用的实验方法是：将桅杆模型正置在大型的惯性力摇摆台上进行惯性力响应测量，这种方法存在周期控制困难，可操作性差，危险性大等缺点。文献2提出了一种惯性力实验校正法，但针对的是发动机。文献4中提出了一种用于测量桅杆弯曲强度或稳定性的方法，文献5提出了一种桅杆实验方法，与桅杆的稳定性相关。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种稳定性良好，周期和摆动幅值可灵活控制，操作安全简便的桅杆惯性力响应测量方法。

本发明的目的是这样实现的：

1、模型的倒置安装

将桅杆模型通过4根带有紧绳器的钢丝绳倒置吊挂辅助支架上，桅杆模型的两侧设置配重台；通过承重绳上的紧绳器调节承重绳的长度，使横(纵)摇转轴与桅杆模型的距离为要求值，并使模型与地面保持垂直；形成的横(纵)摇摇摆系统如图1所示。

2、测点的布置

船舶摇摆时，桅杆根部产生的惯性力响应较大，在桅杆根部区域布置若干应变花，用于测量测点的三个方向上的应变；在桅杆侧壁靠近顶部的地方安装加速度传感器，用于测量摆动周期；

3、测试系统的组装

用信号线依次将信号放大器、信号采集仪和计算机连接完好，然后将布置好的应变花和加速度传感器接入信号放大器，形成完整的测试系统，如图3所示。应变花和加速度传感器感应到的桅杆结构响应信号(应变花感应到的是结构应变响应，加速度感应到的是加速度响应)通过信号放大器放大后输入到信号采集仪，信号采集仪将采集到的信号输送到计算机，由计算机中的信号处理软件可以得到应变和摆动周期，从而实现桅杆结构应变和摆动周期的测量。

4、重力响应B的测量

从0°开始以2°为间隔，选定一系列角度，转动横(纵)摇摇摆系统使之静止于选定的角度，用3中所述的测试方法测量静态应变(此步不需使用加速度传感器)；

5、桅杆模型倒置摇摆惯性力响应A的测量