[发明专利]一种用于落体砰击实验的抓手

说明书

技术领域

本发明涉及一套落体砰击实验的实验装置，属于船舶技术领域，主要应用于船体局部结构水弹性砰击流固耦合的实验研究。

背景技术

船舶在恶劣的海况中航行，由于船体和波浪的剧烈相对运动，当船体结构出水再入水时会发生砰击现象（slamming），砰击会对船舶局部结构以及整体结构强度造成威胁，严重的砰击会导致发生砰击的局部结构（艏底、艏外飘等）破坏。砰击产生的瞬间水动力会引起船体梁的瞬态弹性振动，即颤振（whipping）。严重的颤振响应动力会在船体中部横剖面的强力甲板以及船底板上产生瞬间高应力。

通过落体砰击实验研究局部结构水弹性砰击时的流固耦合作用，得到合理的砰击压力载荷和结构动响应时空分布规律，对于提高高性能船舶，大型舰船的结构设计水平和航行安全性，具有重要的工程应用意义和科学理论价值。

对于局部结构水弹性砰击的模型实验，目前认为应变测量结果离散型小，是可行的，即能够用来研究砰击载荷对弹性结构的作用，但是对于落体砰击实验，模型的提升和释放是两个关键技术。一般的落体砰击模型实验，存在许多不足：

（1）提升和释放装置较为复杂，如采用起重装置，对辅助设备和场地要求很高，实验成本较大，不适合开展学术研究；

（2）结构复杂导致操作麻烦，还具有一定的危险性，如采用点火爆破方式释放结构，不利于开展重复实验；

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足，提供一种用于落体砰击实验中提升和释放模型的抓手，本发明提供的抓手，简单易用、安全可靠且成本低廉。本发明的技术方案如下：

一种用于落体砰击实验的抓手，包括两组上抓臂（12）与下抓臂（13）、抓轴（16）和顶杆（15），所述的抓轴（16）的一端用于与落体模型（9）固定连接，其中，同侧的一组上抓臂（12）和下抓臂（13）各通过一个中间带孔的销轴（14）相连接，所述的两个销轴（14），一个销轴（14）中间的孔为螺纹孔（20），另一个销轴中间的孔为定位孔（21）；每个下抓臂（12）的端部内侧设置有凹槽（17），与所述的抓轴（16）的外部相咬合；所述的顶杆（15）分为较粗部位（18）和较细部位（19），较粗部位（18）带有与所述的螺纹孔（20）相配合的螺纹，较细部位（19）的粗细与所述的定位孔（21）的大小相配合。

在需要释放抓手时，顶杆（15）的较粗部位（18）穿过螺纹孔（20），较细部位（19）穿过定位孔（20），从较粗部位（18）旋进顶杆（15），使其顶在定位孔（20）处，从而将上抓臂（12）和下抓臂（13）向外顶开。

本发明提供的用于落体模型提升和释放的抓手，克服了普通落体砰击实验技术上的不足，该装置结构简单，无需其他辅助设备，完全利用模型自重提升模型，对场地要求也很低，适合开展水池实验，操作安全方便，单人即可完成全部实验步骤，造价低廉，具有良好的实用性和广泛的适用性。

附图说明

图1为落体砰击实验装置的主视图。

图2为落体砰击实验装置的侧视图。

图3为抓手在抱死状态下的详细结构图。

图4为抓手在释放状态下的详细结构图。

图5顶杆结构示意图。

图中标号说明：1水池；2垫块；3地脚螺栓；4模型提升三脚架；5导向滑块；6导向滑轨；7滑轮系统；8抓手；9落体模型；10钢丝绳；11上横梁；12上抓臂；13下抓臂；14销轴；15顶杆；16抓轴；17凹槽；18顶杆较粗部位；19顶杆较细部位；20螺纹孔；21定位孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行说明。

本发明提供的抓手，适用于落体砰击实验装置，在介绍抓手之前，首先介绍一下整个实验装置。实验装置的整体结构如图1、2所示，首先根据实验要求设计一个大小合适的水池1，在水池上方安装两个模型提升三脚架4，通过上横梁11组成一个门式框架结构，构成实验装置的主体结构；三脚架4由地脚螺栓3和钢丝绳10固定于水池壁上，在三脚架4下方安装可升降的垫块2，用来调整三脚架4的水平和垂直度；在模型9的侧壁上开口，通过导向滑块5将模型9固定在导向滑轨6上。