一种测量船舶总纵弯曲应力的实验船舶制造技术

本发明专利技术公开了一种测量船舶总纵弯曲应力的实验船舶，包括位于支撑架上的瘦长型主船体，在瘦长型主船体的船底板上设有导轨，在导轨上安装有一对配重装置，在瘦长型主船体上均布贴有若干个应变片，应变片通过导线与电阻应变仪连接，电阻应变仪通过放大器与显示器连接，在瘦长型主船体下方设有可移动式浮力装置；当模拟船舶的中拱试验时，配重装置位于瘦长型主船体的两端，可移动式浮力装置位于瘦长型主船体的中部，当模拟船舶的中垂试验时，配重装置位于瘦长型主船体的中间，可移动式浮力装置位于瘦长型主船体的两端。本发明专利技术与理论教学相结合，可以更加简单直观，加深学生的对船体梁以及总纵弯曲应力分布规律的理解。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及测量船舶总纵弯曲应力的实验船舶，属于实验教学领域。
技术介绍
船体结构强度是研究船体结构安全的科学。所谓的结构的安全性是指结构能承受在正常施工和正常使用时可能出现的各种载荷和载荷效应，并在偶然事件发生时及发生后，仍能保持必需的整体稳定性。此外，结构在正常使用时，还必须适合营运的要求，并在正常的维护保养条件下，具有足够的耐久性。通常，将船体强度分为总强度和局部强度来研究。首先，把船体当作一根漂浮的空心薄壁梁(称为船体梁)，从整体上研究其变形规律和抵抗破坏的能力，通常称为总强度。由于船舶主要是纵弯曲变形，所以长期以来，总强度就是研究船体梁纵弯曲问题。船体梁在外力作用下沿其纵向铅锤面内所发生的弯曲，称为总纵弯曲。船体梁抵抗总纵弯曲的能力，称为总纵强度。其中典型状态为中拱与中垂。当船舶在空载的情况下，由于艏艉较重而中部较轻，出现中拱的情况，我们可以利用配重装置将压力施加于艏艉部，同时利用移动式浮力装置，将浮力施加于船舶中部，从而实现模拟船舶的中拱。当船舶在满载的情况下，此时中部较重而艏艉相对较轻，出现中垂的情况，我们可以利用配重装置将压力施加于中部，同时利用移动式浮力装置，将浮力施加于船舶艏艉，从而实现模拟船舶的中垂。通过在船体上增加应变片，从而测量出船舶各个部分应力的变化，使学生能够更加生动形象的理解船体梁的概念。在日常的教学中，主要以理论推导为主，而通过实验教学，可以更加简单直观，加深学生的对船体梁以及总纵弯曲应力分布规律的理解。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种测量船舶总纵弯曲应力的实验船舶，与理论教学相结合，可以更加简单直观，加深学生的对船体梁以及总纵弯曲应力分布规律的理解。技术方案：为解决上述技术问题，本专利技术的一种测量船舶总纵弯曲应力的实验船舶，包括位于支撑架上的瘦长型主船体，在瘦长型主船体的船底板上设有导轨，在导轨上安装有一对配重装置，配重装置可沿导轨滑动，在瘦长型主船体上均布贴有若干个应变片，应变片通过导线与电阻应变仪连接，电阻应变仪通过放大器与显示器连接，在瘦长型主船体下方设有可移动式浮力装置；当模拟船舶的中拱试验时，配重装置位于瘦长型主船体的两端，可移动式浮力装置位于瘦长型主船体的中部，当模拟船舶的中垂试验时，配 重装置位于瘦长型主船体的中间，可移动式浮力装置位于瘦长型主船体的两端。作为优选，所述配重装置为铁块。作为优选，所述导轨为“山”形导轨，配重装置底部设有凹槽，凹槽与导轨适配，在配重装置上设有锁紧螺栓，通过拧动锁紧螺栓使得锁紧螺栓的头部顶住导轨，从而锁紧配重装置。作为优选，所述可移动式浮力装置包含若干个限位杆和气囊，若干个限位杆安装在瘦长型主船体的底部，限位杆沿导轨的垂直方向安装，所述气囊与气囊支架连接，气囊支架上设有限位孔，气囊支架通过限位孔插入到限位杆中，气囊通过充气管与气泵连接。作为优选，所述气囊支架为密度小于水的材料制成。作为优选，所述导轨上设有刻度，在瘦长型主船体中心处导轨的刻度为零。有益效果：本专利技术的测量船舶总纵弯曲应力的实验船舶，具有以下优点：1.当船舶在空载的情况下，由于艏艉较重而中部较轻，出现中拱的情况，当模拟船舶中拱的情况时，我们将实验装置放于水中，将配重装置中的铁块沿着轨道放置于艏艉部，通过锁紧螺栓实现固定，同时可移动式浮力装置，将浮力装置放置于船舶中部，然后通过气泵给气囊充气，来提供浮力，将浮力施加于船舶中部，从而实现模拟船舶的中拱。通过电阻应变仪读出位于船舶各处应变片处的应变ε，通过公式σ＝E*ε，得出各应变片处的应力大小，即σ。2.当船舶在满载的情况下，此时艏艉相对较轻而船中部处较重，出现中垂的情况，当模拟船舶中垂的情况时，我们将实验装置放于水中，将配重装置中的铁块沿着轨道放置于船舶中部，通过锁紧螺栓实现固定，同时可移动式浮力装置，将浮力装置放置于船舶艏艉部，然后通过气泵充气，来提供浮力，将浮力施加于船舶艏艉部，从而实现模拟船舶的中垂。通过电阻应变仪读出位于船舶各处应变片处的应变ε，通过公式σ＝E*ε，得出各应变片处的应力大小，即σ。综上，本专利技术的一种测量船舶总纵弯曲应力的实验船舶，通过实验测出船舶各个部分的应力大小，从而使学生更加深刻的了解船舶总纵弯曲应力的沿船长和型深方向分布规律，从而使教学更加生动形象。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为图1俯视图；图3为图1的左视图；图4为图2的A-A剖面图；图5为图1的B-B剖面图；图6为气囊支架顶部示意图；图7为模拟中拱实验图；图8为实验示意图；图9为气囊未充气的示意图。具体实施方式如图1至图9所示，本专利技术的一种测量船舶总纵弯曲应力的实验船舶，包括位于支撑架上的瘦长型主船体8和半封闭式甲板5，瘦长型主船体8位于水槽中，瘦长型主船体8采用低强度钢材，如AH32，在瘦长型主船体的船底板上设有导轨1，所述导轨1上设有刻度，在瘦长型主船体8中心处导轨1的刻度为零，导轨1采用低强度钢材，如AH32，低强度钢材有易变形的特点。在导轨1上安装有一对配重装置2，配重装置2优选为铁块，配重装置2可沿导轨1滑动，在瘦长型主船体8上均布贴有若干个应变片9，应变片9通过导线6与电阻应变仪连接，电阻应变仪通过放大器与显示器连接，在瘦长型主船体8下方设有可移动式浮力装置3；当模拟船舶的中拱试验时，配重装置2位于瘦长型主船体8的两端，可移动式浮力装置3位于瘦长型主船体8的中部，当模拟船舶的中垂试验时，配重装置2位于瘦长型主船体8的中间，可移动式浮力装置3位于瘦长型主船体8的两端。在本专利技术中，所述导轨1为“山”形导轨1，配重装置2底部设有凹槽，凹槽与导轨1适配，在配重装置2上设有锁紧螺栓2-1，通过拧动锁紧螺栓2-1使得锁紧螺栓2-1的头部顶住导轨1，从而锁紧配重装置2。通过配重装置2的左右移动，模拟瘦长型主船体8中拱或中垂的应力分布。在本专利技术中，所述可移动式浮力装置3包含若干个限位杆4和气囊3-1，若干个限位杆4安装在瘦长型主船体8的底部，限位杆4沿导轨1的垂直方向安装，所述气囊3-1与气囊支架3-4连接，气囊支架3-4上设有限位孔3-2，气囊支架3-4通过限位孔3-2插入到限位杆4中，气囊3-1通过充气管7与气泵连接。所述气囊支架3-4为密度小于水的材料制成，优选为小密度的木材。采用小密度材料，其一可以提供更大的浮力，其二在气囊3-1未充气的情况下也可以浮在水中，可以使气囊3-1一直紧贴着船体板，在摆放实验装置时移动式浮力装置不会上下移动，利于实验装置的摆放，气囊3-1由橡胶做成，气囊3-1和气囊支架3-4用强力胶水(如502)进行固定。气囊3-1下部有充气孔3-3，通过充气管与气泵连接。在进行实验时，主要模拟中拱与中垂。当船舶在空载的情况下，由于艏艉较重而中 部较轻，出现中拱的情况，当模拟船舶中拱的情况时，我们将实验装置放于水中，将配重装置2中的铁块沿着轨道放置于艏艉部，通过锁紧螺栓实现固定，同时将浮力装置放置于船舶中部，然后通过气泵给气囊3-1充气，来提供浮力，将浮力施加于船舶中部，从而实现模拟船舶的中拱。通过电阻应变仪读出位于船舶各处应变片9处的应变ε，通过公式σ＝E*ε，得出各应变片9处的应力大小，即σ。当船舶在满载的情况下，此时艏艉相对较轻而船中部处较重，出现中垂的情况本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量船舶总纵弯曲应力的实验船舶，其特征在于：包括位于支撑架上的瘦长型主船体，在瘦长型主船体的船底板上设有导轨，在导轨上安装有一对配重装置，配重装置可沿导轨滑动，在瘦长型主船体上均布贴有若干个应变片，应变片通过导线与电阻应变仪连接，电阻应变仪通过放大器与显示器连接，在瘦长型主船体下方设有可移动式浮力装置；当模拟船舶的中拱试验时，配重装置位于瘦长型主船体的两端，可移动式浮力装置位于瘦长型主船体的中部，当模拟船舶的中垂试验时，配重装置位于瘦长型主船体的中间，可移动式浮力装置位于瘦长型主船体的两端。

【技术特征摘要】
1.一种测量船舶总纵弯曲应力的实验船舶，其特征在于：包括位于支撑架上的瘦长型主船体，在瘦长型主船体的船底板上设有导轨，在导轨上安装有一对配重装置，配重装置可沿导轨滑动，在瘦长型主船体上均布贴有若干个应变片，应变片通过导线与电阻应变仪连接，电阻应变仪通过放大器与显示器连接，在瘦长型主船体下方设有可移动式浮力装置；当模拟船舶的中拱试验时，配重装置位于瘦长型主船体的两端，可移动式浮力装置位于瘦长型主船体的中部，当模拟船舶的中垂试验时，配重装置位于瘦长型主船体的中间，可移动式浮力装置位于瘦长型主船体的两端。2.根据权利要求1所述的测量船舶总纵弯曲应力的实验船舶，其特征在于：所述配重装置为铁块。3.根据权利要求1或2所述的测量船舶总纵弯曲应力的实验船舶，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：张健，徐振桓，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32