[发明专利]一种模拟船壳板与冰作用机理的试验装置

说明书

本发明属于船舶技术领域，具体涉及一种模拟船壳板与冰作用机理的试验装置。本发明是专门设计用于研究船体局部船壳板的缩尺结构与不同形态冰以不同姿态相互作用的机理试验装置。本发明在保证结构稳固的前提下将试验过程中需要在拖车下方进行的倾角控制和浸深改变操作通过简单机构全部转化到在拖车上方进行，只需通过两个手轮即可实现模型倾角和吃水的精确调控，当需要研究船舶不同部位船体的船冰作用时，仅需要将前部应力分布测量板更换为相应船体缩尺后的试验模型测量板即可开展新试验，大大提高了试验效率，降低了低温冰池严峻试验环境中的操作难度，整套装置具有操作简便、控制精准、结构简单稳固的特点。

技术领域

本发明属于船舶技术领域，具体涉及一种模拟船壳板与冰作用机理的试验装置。

背景技术

随着全球变暖，极地冰区面积连年缩减，对极地航道、极地资源的探索、开发和利用日益成为世界各国的研究热点。破冰船等船舶在极地冰区航行过程中会遇到层冰、碎冰、冰脊、冰山等各种冰况，同时在不同的任务下需要在冰区内进行直航、冲撞、回转、倒车等不同的操纵运动，复杂的冰况和船体运动姿态使得船体局部船壳板与冰层的相互作用极为复杂。目前船冰作用研究主要围绕船舶破冰总阻力、船舶冰区运动姿态、螺旋桨破冰载荷等方面开展，对于船体局部结构与冰的作用机理和局部载荷分布问题涉及较少。船冰作用试验方面通常使用缩尺后的船模在低温实验室的冰水池内进行模型试验，对于船冰碰撞过程中局部船体结构的姿态控制较少，尚未见到仅通过简单操作即能精准控制模型姿态的船壳板-冰作用机理试验装置。

发明内容

本发明的目的在于提供用于研究船壳板与冰以不同姿态碰撞的一种模拟船壳板与冰作用机理的试验装置。

本发明的目的通过如下技术方案来实现：包括冰水池1、拖车3、高度控制系统、倾角控制系统和传感器模块；所述的冰水池1两侧壁顶部设有拖车轨道2；所述的拖车3安装在拖车轨道2上，拖车顶面设有两根纵梁6；所述的高度控制系统包括左侧支架11、右侧支架7、主框架9、高度控制螺杆8和高度控制螺杆底板10；所述的主框架9包括左壁板、右壁板、顶板和主框架内板29，主框架内板29安装在左壁板与右壁板之间；所述的左侧支架11和右侧支架7固定在两根纵梁6之间，左侧支架11和右侧支架7的内侧为槽型结构，槽型结构的宽度与主框架9的左壁板、右壁板适配；所述的主框架9插入到左侧支架11与右侧支架7之间；所述的高度控制螺杆底板10布置在左侧支架11和右侧支架7的顶部，且位于主框架9的左壁板和右壁板之间；所述的高度控制螺杆8下端通过螺杆连接器23安装在高度控制螺杆底板10上，高度控制螺杆8上端穿过主框架9的顶板并与高度控制轮24连接，高度控制螺杆8与主框架9的顶板之间通过主框架定位螺母22连接；所述的倾角控制系统包括倾角控制螺杆12、倾角控制器13、倾角控制支架26；所述的倾角控制支架26安装在主框架内板29上，在倾角控制支架26上设有中空滑轨27和倾角控制定位螺母39，倾角控制定位螺母39位于中空滑轨27上方；所述的倾角控制器13布置在倾角控制支架26下方，倾角控制器13后部通过转轴15与主框架9下端铰接，倾角控制器13前部与传感器模块连接；所述的倾角控制螺杆12下端与滑杆28上端连接，滑杆28穿过中空滑轨27，滑杆28下端与倾角控制器13连接；所述的倾角控制螺杆12上端穿过倾角控制定位螺母39并与倾角控制轮25连接。

本发明还可以包括：

所述的传感器模块包括传感器基座30和应力分布测量板14；所述的传感器基座30四角处设有拉压传感器31，传感器基座30通过拉压传感器31与应力分布测量板14相连；根据试验需要，可将应力分布测量板14更换为相应船体缩尺后的试验模型测量板。

所述的左侧支架11上部外侧通过左侧固定基座19固定在左侧纵梁上，左侧支架11下端与左侧支撑角钢35的下端连接，左侧支撑角钢35的上端通过左侧角钢固定基座37固定在左侧纵梁上，且左侧角钢固定基座37位于左侧固定基座19后方；所述的右侧支架7上部外侧通过右侧固定基座16固定在右侧纵梁上，右侧支架7下端与右侧支撑角钢32的下端连接，右侧支撑角钢32的上端通过右侧角钢固定基座33固定在右侧纵梁上，且右侧角钢固定基座33位于右侧固定基座16后方。