[发明专利]一种双体船横向弯矩的测量装置及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及双体船横向弯矩的测量装置及测量方法，属于双体船的测量领域

背景技术

目前对于双体船横向弯矩研究主要集中在外载荷计算、有限元数值仿真或拖曳水池中开展船模波浪载荷实验。前两种基本基于理论计算，授课过程中不能让学生进行直观的观察和实际的动手操作，对于加深学习印象方面存在一定的缺陷；后一种由于需要具备一定的试验条件，目前高校中建造的拖曳水池并不多，加之其试验成本比较大，在教学过程中存在一定的局限性，因此不适合在授课过程中对学生进行演示。由于以上客观因素，目前在教学过程中只是列出了双体船在横浪状态下的外力的探讨，缺乏经济、直观的教学实验器材让学生亲自动手操作从而获得深刻的理解。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种双体船横向弯矩的测量装置及测量方法，通过每个水槽内的水的体积不同，模拟片体分别处于波峰与波谷，可以通过控制其相对高度来模拟不同的波高，以及配合使用水泵、水速仪来模拟不同波浪下对应的水流速度，从而模拟双体船受到的横向弯矩，使实验真实，易观察，具有说服力。

技术方案：为实现上述目的，本发明的双体船横向弯矩的测量装置，该双体船由第一船体、第二船体和连接桥组成，连接桥与第一船体和第二船体分别连接，所述第一船体位于第一水槽内，在第一水槽内安装有第一隔板，第一隔板位于第一水槽的中间，在第一水槽内垂直于隔板安装有两个整流板，两个整流板和第一隔板将第一水槽分为进水区、整流区和出水区，第一船体位于整流区中，在整流区中安装有第一水速仪，在第一水槽的一端安装有第一水泵，第一水泵与进水管和出水管连接，进水管和出水管分别位于隔板的两侧，在第一水泵上安装有第一流量计；所述第二船体位于第二水槽内，在第二水槽内安装有第二隔板，第二隔板位于第二水槽的中间，在第二水槽内垂直于第二隔板安装有两个整流板，两个整流板和第二隔板将第二水槽分为进水区、整流区和出水区，第二船体位于整流区中，在整流区中安装有第二水速仪，在第二水槽的一端安装有第二水泵，第二水泵与进水管和出水管连接，进水管和出水管分别位于第二隔板的两侧，在第二水泵上安装有第二流量计；在第一船体上的横舱壁与连接桥相接触部位贴应变片，应变片通过导线与电荷放大器连接，电荷放大器依次与多通道信息采集仪和计算机连接。

作为优选，所述第一水槽和第二水槽沿深度方向上设有若干个排水孔。

一种上述的双体船横向弯矩的测量装置的测量方法，包括以下步骤：

(1)按照实验要求，将第一水槽和第二水槽安装完毕，将隔板和整流板分别插入到第一水槽和第二水槽中，向第一水槽和第二水槽注入等量的水；

(2)打开第一水槽和第二水槽，让第一水槽和第二水槽的水循环流动，通过调节第一水泵和第二水泵的马力获得需要的水流速度，同时保证第一水速仪和第二水速仪的测量数值相同，此时分别记录第一水泵和第二水泵上的马力数值；

(3)将双体船放入第一水槽和第二水槽内，调整船体平衡，然后在其中的一个水槽内加入一定量的水，并读出其数值，此时打开对应的水泵，调整到步骤(2)中所用的马力，观察各个水速仪的测量数值是否相同，若不同再进行微调，保证其数值相同，最后观察实验现象，并进行整理实验数据。

实验时先分别在两个水槽里注入等量的水，记录其数值，开动水泵，使水循环流动。同时用水速仪测量其附近的水流速度，通过调整两个水泵马力的大小保证每个水速仪的测量值相同，记录水泵的马力大小，以便二次开动水泵时方便调整。此时关闭水泵，将船模放入水箱中，调整船模的平衡，平衡后在其中的一个片体水箱内单独加入水，使两个盛放片体的玻璃水箱形成一个水的高度差，以此来模拟一个片体位于波峰、一个片体位于波谷。然后，重新打开水泵，通过微调保证水速仪测得的流速相同，以此来模拟波浪中受到水的水动压力。此时由于船体的重力、片体浮力、水动压力的横向分布不同，船舶在满足平衡状态的过程中，产生横倾运动，在横倾的过程中使船体的横向梁产生横向弯矩。

根据多次实验证明，横舱壁与连接桥相连处为应力集中区，故在实验中贴应变片时应变片贴在横舱壁与连接桥相连接处，此处受到的横向弯矩最大，这样可以使测量值更佳灵敏和明显。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本实验装置是一种测量双体船横向弯距的装置，作为教学中的实验装置，通过每个水槽内的水的体积不同，模拟片体分别处于波峰与波谷，可以通过控制其相对高度来模拟不同的波高，从而模拟双体船受到的横向弯矩，使实验真实，易观察，具有说服力。