[发明专利]可控速度和角度的船舶碰撞实验装置及方法

说明书

本发明提供一种可控速度和角度的船舶碰撞实验装置，碰撞船模上设有控制单元和动力机构；被撞船模上设有用于采集碰撞时的撞击力的压力测试系统，用于采集碰撞船模与被撞船模之间距离的测距系统，在碰撞船模与被撞船模之间的环形船池中设有用于采集碰撞船模速度的测速系统；牵引杆与被撞船模可控连接；牵引杆调节机构与牵引杆的后端连接，用于通过调节牵引杆的长度来调整被撞船模的角度；移动轨道与牵引杆调节机构连接，用于保证牵引杆与环形船池的池壁相互垂直，且在被撞船模与碰撞船模碰撞时，在牵引杆与被撞船模脱离连接后将牵引杆回收。通过采用本发明装置及方法，能够定量研究不同速度、角度和质量的船舶碰撞对船舶结构的影响及其机制。

技术领域

本发明属于船舶碰撞实验技术，具体涉及一种可控速度和角度的船舶碰撞实验装置及方法。

背景技术

船舶碰撞是最严重的海上事故之一，可能导致结构破损、货物泄漏、环境污染、人员伤亡等灾难性的后果，所以，无论是从安全上、经济上，还是从环境保护来看，提高船舶的抗碰撞设计都具有重要的意义。同时也可为规定航运繁忙区域中船舶的航速、操作规程以及解决海事纠纷提供依据。

船舶碰撞是一个动态变化的过程，不同于陆上的结构碰撞，不确定性是其发生发展的典型特点.导致船舶碰撞的因素错综复杂，船舶周围流体介质的耦合作用会影响碰撞的过程和结果。由于船体是由加筋钢板焊接而成的,板的破裂和焊缝失效在船体结构失效中也起着重要的作用，它们将直接影响到结构的失效机理和能量吸收能力，这些特点使船舶碰撞问题的研究变得相当复杂和困难。因而进行船舶碰撞实验研究，建立耐撞性评价标准是必要的步骤。

中国专利CN104006943A公开了“水池船舶碰撞实验系统和碰撞实验方法”，其主要内容是导轨首段设置有正向牵引装置，包括水池两边设置设有卷扬机的岸上固定架、牵引钢丝绳和移动架，移动架通过钢丝绳与卷扬机连接在一起，牵引钩设置在移动架中点处，船模前端导向架卡在牵引钩中，船模随移动架一起向前加速；关闭正向牵引装置并开启反向牵引装置导向架与牵引钩分离。该技术方案虽然提供了一种通过控制移动架来控制船模速度，进行船模碰撞实验的实验装置及实验方法，但是该方案1)没有设置合理的加速装置，在卷扬机牵引工况下仅能实现低速船模碰撞实验；2)无法在速度超过误差时回收碰撞船模，在碰撞的过程中无法对碰撞船的角度进行控制，缺乏因加速时间的环境因素造成误差时的保护装置，在频繁地碰撞过程中可能会产生较大误差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种可控速度和角度的船舶碰撞实验装置及方法，可对不同工况下的船舶进行模拟，并且使模拟出的船舶碰撞具有可操控性和可重复性。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种可控速度和角度的船舶碰撞实验装置，其特征在于：它包括环形船池、在船池中的碰撞船模、被撞船模和角度牵引装置；其中，

碰撞船模上设有用于按照实验要求控制船速的控制单元，以及用于受控制单元控制驱动碰撞船模向被撞船模行驶的动力机构；

被撞船模上设有用于采集碰撞时的撞击力的压力测试系统，用于采集碰撞船模与被撞船模之间距离的测距系统，在碰撞船模与被撞船模之间的环形船池中设有用于采集碰撞船模速度的测速系统；

角度牵引装置包括牵引杆、移动轨道和牵引杆调节机构；牵引杆与被撞船模可控连接；牵引杆调节机构与牵引杆的后端连接，用于通过调节牵引杆的长度来调整被撞船模的角度；移动轨道与牵引杆调节机构连接，用于保证牵引杆与环形船池的池壁相互垂直，且在被撞船模与碰撞船模碰撞时，在牵引杆与被撞船模脱离连接后将牵引杆回收。

按上述装置，所述的实验要求为：碰撞船模在环形船池中做圆周运动，控制碰撞船模加速至预设的碰撞速度后，牵引杆与被撞船模脱离连接并被收回至池壁，碰撞船模匀速撞向被撞船模；当碰撞船模无法达到预设的碰撞速度时，关闭碰撞船模的动力机构。

按上述装置，所述的牵引杆与被撞船模磁性连接。