[发明专利]一种单块海冰在波浪条件下运动学响应试验测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种单块海冰在波浪条件下运动学响应试验测量装置及方法,属于海冰试验技术领域；包括造波机(8)、实验水池(11)、放置在水池中的海冰(7)、浪高仪、高速视频影像运动捕捉摄像装置、与摄像装置连接的计算机(20)、固定在海冰(7)上的标记物、摄像装置固定支架、固定细杆；首先通过造波机(8)在实验水池(11)中制造波浪，利用被支架固定在主拖车(17)上的高速摄像装置捕捉海冰(7)上的标志物实时动态位置，然后将数据记录下来传输到计算机(20)上，最后分析转化为海冰(7)中心处的动态位置。本发明既能测量海冰对波浪的影响，又能测量海冰的六自由度运动，具有精准度高，测量数据全面，使用便利的优点。

技术领域

本发明涉及海冰试验技术领域，具体涉及一种单块海冰在波浪条件下运动学响应试验测量装置及方法。

背景技术

南、北两极分别位于地球的最南端和最北端，是地球还未被开发出来的“聚宝盆”，那里具有十分丰富的自然资源及能源，然而两极的气候、地理条件十分特殊，常年冰封，环境异常的寒冷，船只难以通行，所以南北两极的开发进展一直很慢。近年来由于全球变暖，极地及周边地区冰川大面积消融，极地航道得以开发，同时伴随而来的是极地争端的日益加重，多个国家先后提出主权要求，以抢占极地大陆，开发其所具有的丰富资源，极地问题快速地演变为各国的战略重点。

北极气候寒冷，周围是一片宽阔的冰封海洋，有许多的未被探索开发的岛屿。连接亚洲、欧洲、北美洲三州的最短航线就是北极航道，因此具有极高的经济潜力。南极地区广受到各国科学家的关注。近年来，各国开始研究冰区的相关知识，研究海冰的形态及运动特征、海况环境，用理论和试验的方法分析冰载荷的结构及在风浪流耦合状态下的运动性能、破冰能力、破冰船舶应具备的结构性能、在极地及周边地区航行的船舶的运动性能等等多方面的内容，以此来增强国家的综合实力，设计破冰船舶，开发更多的资源与能源。其中关于海冰和波浪的相互作用的研究作为极地船舶所需经历的工况更是近年来各高校及研究所所关注的焦点，是十分重要的。因此关于船舶在碎冰航行的研究尤为重要，单块海冰在波浪条件下的运动学响应试验有其独特的必要性，而对单块海冰在波浪条件下的运动学响应的测量是这一试验的难点之一，对它的测量往往会对它本身的运动学响应产生干扰。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单块海冰在波浪条件下运动学响应试验测量装置及方法，能够在非接触条件下不对海冰本身的运动学响应产生干扰而对其进行测量，具有成本低、效果好、泛用性强、干扰小、精度高、测量全面、操作简单等优点，可有效地提高试验的效率和准确性。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种单块海冰在波浪条件下运动学响应试验测量装置，由造波机8、实验水池11、安装在主拖车17上的第一高速摄像装置15与第二高速摄像装置16；与摄像装置连接的计算机20、安装在主拖车17上的第二浪高仪14、安装在辅助拖车9上的第一浪高仪10、固定在海冰上的第一感光小球1、第二感光小球2和第三感光小球3、第一固定支架18、第二固定支架19、第一感光小球固定轻杆4、第二感光小球固定轻杆5与第三感光小球固定轻杆6组成；所述造波机8安装在在实验水池11中，其产生的波浪推动放置在实验水池11中的海冰7；在海冰7表面分别安装有第一感光小球固定轻杆4，第二感光小球固定轻杆5与第三感光小球固定轻杆6；在轻杆上分别固定第一感光小球1、第二感光小球2与第三感光小球3；在实验水池11两侧安装有第一拖车轨道12与第二拖车轨道13，辅助拖车9移动到轨道一侧，并安装有第一浪高仪10将主拖车17移动到轨道另一侧，并安装第二浪高仪14、第一高速摄像装置15和第二高速摄像装置16；其中第一高速摄像装置15与第二高速摄像装置16分别通过第一固定支架18与第二固定支架19固定；其中第一高速摄像装置15与第二高速摄像装置16的通过数据线与计算机20连接。

所述浪高仪、高速摄像装置试验测量装置固定在拖车平台上，自由调整测量距离。

所述海冰7为非冻结模型冰。