[发明专利]一种考虑船体外部水影响的船舶搁浅试验装置及试验方法

权利要求书

1.一种考虑船体外部水影响的船舶搁浅试验方法，该方法采用船舶搁浅试验装置进行，所述船舶搁浅试验装置包括船模，所述船模包括船底板和船模主体结构，所述船底板可拆卸安装于所述船模主体结构底部，所述船模内安装有加速度传感器；所述船舶搁浅试验装置还包括搁浅力测量装置、高速摄像机和牵引机构，所述搁浅力测量装置包括礁石、礁石基座、凹槽基座垫、单轴防水测力计和固定支撑基座，所述礁石底部可拆卸安装于所述礁石基座上端，所述礁石基座滑动安装于所述凹槽基座垫上，所述单轴防水测力计的两端面分别与所述礁石基座和固定支撑基座固定连接，所述凹槽基座垫和固定支撑基座均固定在试验水池底面；所述高速摄像机安装于所述礁石的上方，所述船模主体结构首部黏贴一个黑色的圆形标记点，所述船模搁浅划过所述礁石的过程中，通过所述高速摄像机记录该标记点的水平面运动轨迹，利用所述高速摄像机后处理软件可计算出所述船模搁浅过程中的搁浅速度变化历程；所述牵引机构安装于船池边，牵引机构与船模的首部之间通过牵引绳连接；其特征在于，该试验方法包括如下步骤：

步骤1，调整船模至正浮状态，船模自由浮在水面；在船模的船首与其重心等高处系上一根牵引绳，所述牵引绳水平牵引所述船模运动；

步骤2，启动牵引机构，牵引船模做加速运动后达到一定的搁浅初速度，在船模即将与礁石发生触底搁浅前割断牵引绳，此时船模以一初速度V₀撞击礁石，发生搁浅，礁石在试验船底板上划过一道长长的凹痕或者撕裂试验船底板；

步骤3，高速摄像机通过监测船模上的标记点记录船模不同时刻在水平面上的运动位置，并可利用高速摄像机后处理软件计算出船模准确的搁浅初速度V₀和搁浅过程中的搁浅速度变化历程；

步骤4，发生搁浅时，搁浅力测量装置中的单轴防水测力计能获得搁浅过程中船模对礁石的作用力，即船模所受到的水平搁浅力F₁，同时，安装在船模主体结构的加速度传感器可以测量船模搁浅过程中的加速度时间历程，已知船模总质量M可计算得到船模搁浅运动所受到的总阻力F₂＝Ma；

步骤5，试验测量得到加速度时间历程曲线，水平搁浅力时间历程曲线，船底板初始搁浅位置高度以及船底板搁浅损伤宽度和长度，对实验结果进行分析，以探究船体外部水对船舶搁浅响应的影响；

步骤6，改变试验船底板的结构形式、调节牵引电机的转速、更换礁石或改变搁浅试验水深，重复步骤1～4，可以进行不同工况的船舶搁浅试验研究，对这些船舶搁浅试验结果进行步骤5的分析，可总结归纳出不同搁浅工况下由于船体外部水的影响，船舶发生搁浅时的纵荡运动和其他形式船体运动分别占船舶搁浅总能量和搁浅初动量的比值，进一步根据船舶纵荡运动所消耗的能量来更为准确的评估船舶搁浅损伤范围。

2.根据权利要求1所述的考虑船体外部水影响的船舶搁浅试验方法，其特征在于，所述凹槽基座垫的相对两侧设有卡槽，所述卡槽的长度方向与所述船模的初速度方向相同，所述礁石基座下端设有与所述卡槽适配的凸块，所述礁石基座的下端凸块卡置于所述凹槽基座垫的卡槽内，使所述礁石基座可沿卡槽方向水平移动，但不会发生翻转运动。

3.根据权利要求1所述的考虑船体外部水影响的船舶搁浅试验方法，其特征在于，所述船模主体结构包括两个纵舱壁和焊接于两道纵舱壁之间的多个横舱壁，所述船底板的边缘设有竖直的边界折边，所述边界折边开设螺栓孔，所述船底板与纵舱壁、横舱壁之间通过螺栓紧固连接，并在连接的边缝处涂有玻璃胶，确保安装后的水密性。

4.根据权利要求3所述的考虑船体外部水影响的船舶搁浅试验方法，其特征在于，所述加速度传感器安装在位于所述船模主体结构中间的横舱壁上。

5.根据权利要求1所述的考虑船体外部水影响的船舶搁浅试验方法，其特征在于，所述牵引机构为牵引电机，所述牵引绳的一端系在所述船模船首与其重心等高的位置，牵引绳的另一端缠在所述牵引电机的转盘上，通过变频器调节所述牵引电机的转速，从而牵引所述船模做加速运动后达到不同的搁浅初速度。