[实用新型]船舶对闸墙碰擦力测试装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及的是测量船舶对闸墙碰擦力的测试装置，属于测试仪器技术领域。

背景技术

船舶通过船闸时容易与闸墙发生碰擦，由于船舶吨位较大，即使碰擦速度很小，也会产生较大的冲击力，导致闸墙表面混凝土开裂、剥落，甚至发生安全事故，影响到船闸的运行安全和使用寿命。但是，碰擦力大小无法通过理论计算获得精确值，目前常用的计算方法大多基于动量定理，计算公式中涉及到碰擦前后船舶的速度、方向，以及船舶的质量和碰擦接触的时间历程，这些变量的取值往往是依据经验得到，特别是碰擦接触的时间历程取值误差很大，导致了计算结果未能准确反应船舶碰擦对闸墙的影响，无法为船闸结构设计和墙面混凝土强度指标设计提供可靠依据。

发明内容

本实用新型旨在克服上述现行技术的不足，提供一种船舶对闸墙碰擦力测试装置，应用本发明能精确地测量并记录船舶与闸墙碰擦接触时间、碰擦过程中碰擦力的动态变化以及接触前船舶的法向速度，结合船载速度计可计算出碰擦发生前航行方向与闸墙所成的角度。

本实用新型的技术解决方案：船舶对闸墙碰擦力测试装置，其特征是包括设置于测试区域的碰擦力测试装置、船行法向速度测量杆，用于采集碰擦力测试装置和船行法向速度测量杆所得信号的动态信号采集仪，用于接收动态信号采集仪输出的数据并进行处理的计算机；其中碰擦力测试装置的信号输出端接入动态信号采集仪的第一信号输入端，船行法向速度测量杆的信号输出端接入动态信号采集仪的第二信号输入端，动态信号采集仪的信号输出端接入计算机的信号输入端。

本实用新型的优点：结构简单，便于制造、维护和使用，具有良好的推广价值；其测量原理基于弹性物体的广义胡克定律，能实时、精确地测量并记录碰擦接触过程中碰擦力随时间的动态变化；可测量船舶与闸墙碰擦发生过程中的接触时间；可测量船舶碰擦闸墙前航行速度沿垂直闸墙方向的分量，结合船载速度计可计算出沿与闸墙平行方向的速度分量，以及碰擦发生前船舶的航行方向与闸墙所成角度；以上通过测量获得的数据可全面反映船舶与闸墙碰擦过程中的动态力学过程，为船闸结构设计和墙面混凝土强度指标设计提供可靠依据。

附图说明

附图1是本实用新型的结构示意图。

附图2是动态信号采集仪的结构示意图。

附图3是本装置碰擦力测试装置的三视图。其中，图3-1是碰擦力测试装置正视图，图3-2是碰擦力测试装置侧视图，图3-3是碰擦力测试装置俯视图。

附图4是船行法向速度测量杆的结构示意图。

附图5是弹性体上应变传感器的布置图。其中，图5-1是弹性体圆柱面展开图，图5-2是测量垂直墙面方向碰擦力的桥路连线图，图5-3是测量水平方向碰擦力的桥路连线图。

附图6是某一次碰擦试验的实测结果曲线。其中，图6-1是垂直墙面方向的碰擦力随时间的变化曲线图，图6-2是水平方向的碰擦力随时间的变化曲线图，图6-3是船行法向速度测量杆的压力传感器记录的压力值随时间的变化曲线图。

图中1是计算机，2是动态信号采集仪，3是碰擦力测试装置，4是船行法向速度测量杆，5是电流信号输出模块，6是计算模块，7是计算机控制软件，8是弹性体，9是撞击面板，10是保护面板，11是压条，12～19是应变传感器，20是压力传感器，21是内置压簧，22是碰撞杆芯，23是环形导轨，24是保护垫板，25是杆套，26是定滑轮。

具体实施方式

船舶对闸墙碰擦力测试系统的工作原理是，位于弹性体8表面上的应变传感器的电阻变化可以反映弹性体8的应变，利用电桥输出模拟应变传感器微小电阻变化的电信号，从而确定弹性体8在一定荷载下的应变，然后通过在软件系统中设置弹性体8的应变与荷载的关系系数，可以自动计算出弹性体8承受的荷载。将同一时刻所有弹性体承受的荷载进行叠加，就能获得整个撞机面板9上所承受的总荷载。

如图1所示，船舶对闸墙碰擦力测试系统的结构包括计算机1、动态信号采集仪2、设置于测试区域的碰擦力测试装置3和船行法向速度测量杆4，其中碰擦力测试装置3的信号输出端接入动态信号采集仪2的第一信号输入端，船行法向速度测量杆4的信号输出端接入动态信号采集仪2的第二信号输入端，接收动态信号采集仪2的信号输出端接入计算机1的信号输入端。