[发明专利]一种水下航行器上浮破冰模拟试验装置及试验方法

权利要求书

1.一种水下航行器上浮破冰模拟试验装置，其特征在于：包括固定在地面的四根立柱(15)，四根立柱(15)的上部位置同时安装有试验冰板吊装夹具，相邻两根立柱(15)之间安装有防爆玻璃(19)，即设置有四面防爆玻璃(19)，位于四根立柱(15)的顶面通过顶部横梁(21)连接，顶部横梁(21)上通过轮轴(25)安装定滑轮(14)，用以改变配载拉力方向；

试验冰板吊装夹具的结构为：包括围成四方形的两根长桁架和两根短桁架，各桁架之间通过螺栓(10)连接，单个桁架包括“C”形框架(1)，“C”形框架(1)上设置有纵向加强筋(5)和环向加强筋(6)，环向加强筋(6)上下各设置一个吊孔(7)，用于安装吊绳(12)，与配重块(13)进行连接；还包括设置在试验冰板吊装夹具下方的作动器(18)，所述作动器(18)提供向上运动的动力输入，作动器(18)与结构装配平台(17)通过铰链(20)连接，将水下航行器模型结构(16)安装在结构装配平台(17)后，绕铰链(20)旋转，可进行上浮倾角的调节。

2.如权利要求1所述的一种水下航行器上浮破冰模拟试验装置，其特征在于：四根立柱(15)的内侧均安装有限位器(23)，所述限位器(23)用于固定与放置试验冰板吊装夹具。

3.如权利要求1所述的一种水下航行器上浮破冰模拟试验装置，其特征在于：所述长桁架和短桁架的结构相同。

4.如权利要求1所述的一种水下航行器上浮破冰模拟试验装置，其特征在于：短桁架的两端各设置一个吊耳(11)，用于试验冰板吊装夹具的吊装作业。

5.如权利要求1所述的一种水下航行器上浮破冰模拟试验装置，其特征在于：两根长桁架和两根短桁架的中间位置配合安装试验冰板(24)。

6.如权利要求1所述的一种水下航行器上浮破冰模拟试验装置，其特征在于：所述“C”形框架(1)的外部四个角处分别安装有防撞导轮(2)，“C”形框架(1)的内部设置有夹板(4)，所述“C”形框架(1)和夹板(4)相对面均设置有橡胶垫(3)，夹板(4)的底面中间位置设置有垫块(8)，所述垫块(8)的底部安装紧固螺杆(9)。

7.如权利要求1所述的一种水下航行器上浮破冰模拟试验装置，其特征在于：其中一个顶部横梁(21)处安装有推拉门(22)。

8.如权利要求1所述的一种水下航行器上浮破冰模拟试验装置，其特征在于：长桁架上安装有间隔的一组吊绳(12)，短桁架上安装一个吊绳(12)。

9.如权利要求1所述的一种水下航行器上浮破冰模拟试验装置，其特征在于：所述作动器(18)固定在地面上。

10.一种利用权利要求1所述的水下航行器上浮破冰模拟试验装置的试验方法，其特征在于：包括如下操作步骤：

第一步：根据目标冰板的尺寸，计算附连冰体的垂向约束力；

第二步：若垂向约束力大于试验冰板吊装夹具与试验冰板(24)的总重，则拉力向下；若垂向约束力小于试验冰板吊装夹具与试验冰板(24)的总重，则通过定滑轮(14)改变拉力方向，通过配重块(13)进行补偿；

第三步：将水下航行器模型结构(16)安装在结构装配平台(17)后，绕铰链(20)旋转0～30°，设置作动器(18)作动速度，模拟水下航行器模型结构(16)以正浮或0～30°内以某一纵倾角上浮，从而进行上浮破冰作业；

第四步：制备好试验冰板(24)后，用试验冰板吊装夹具进行固定，四周用桁架卡住，通过螺栓(10)将桁架组装成一体；拧动紧固螺杆(9)，给试验冰板(24)四边预紧力；然后将整体试验冰板吊装夹具放置于立柱(15)上部位置，将配重块(13)通过吊孔(7)与试验冰板吊装夹具上的环向加强筋(6)相连；

第五步：启动作动器(18)工作，使水下航行器模型结构(16)与试验冰板(24)缓慢接触，并发生相互作用，直至作用结束；其间可透过防爆玻璃(19)进行影像采集，并可进行位移、变形、应变、应力等力学参数的测量。