一种模型落体砰击试验系统技术方案

本发明专利技术涉及一种试验系统，特指一种模型落体砰击试验系统，包括落体试验架、测量仪器、动力系统、脱落装置、控制系统、数据采集系统与试件，测量仪器、动力系统与试件分别设于落体试验架上，动力系统与脱落装置对应连接，脱落装置与试件对应设置，测量仪器、动力系统与数据采集系统分别通过控制系统控制。本发明专利技术采用这样的结构设置，使落体砰击试验过程简单化，通过控制系统使整个落体砰击试验实现自动化，通过数据采集系统采集实验相关数据，有效节省了大量的人力，同时将控制系统与采集系统联动，使整个试验进行更加精确，减少了人为因素对试验数据的影响。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种试验系统，特指一种模型落体砰击试验系统。
技术介绍
舰船在恶劣海况中航行时，由于船体与波浪之间剧烈的相互运动，船首容易发生砰击现象。严重的砰击会对船首局部结构或者船体梁整体结构强度构成威胁。船首砰击载荷是船舶设计人员及相关研究学者等重点关心的问题之一，尤其是对于中高速舰船。砰击是一个复杂的水动力现象，影响砰击的因素很多，包括波浪的表面形状、船体的儿何形状、空气层、水的可压缩性和结构弹性等等。由于该问题的复杂性，在理论和数值计算中常进行很多假设和简化，因此计算的结果存在很大的近似，需要通过模型实验，对理论和数值计算进行验证和补充。目前砰击模型实验通常有两类，一是结合船模耐波性(或波浪载荷)实验进行的，即在波浪水池中，通过测量船模运动、艏部关心剖面位置的船波相对运动及相应测点的砰击压力，得到砰击压力在船首分布规律、短期或长期海况的预报结果；二是落体模型实验，即选择简化的剖面(如楔形体、圆柱体)、典型船舶剖面或分段，形成三维刚体或弹性体结构，在静止水面上开展相应自由落体或者控制速度的落体模型实验，得到入水过程砰击压力时空分布，对于弹性体，还可以测量结构应变响应。对于砰击试验系统，目前已经公开了一些专利，但没有本专利技术系统，而且都没有应变测量仪。[1]肖龙飞；赵国成；郭英豪；田新亮；寇雨丰.一种波浪砰击载荷测量装置及方法:CN105444939A.2016-03-2]赵国成；郭英豪；肖龙飞；田新亮；寇雨丰.一种波浪砰击载荷测量装置:CN205262666U.2016-05-25.专利技术了一种波浪砰击载荷测量装置及方法,该装置包括固定壳体,以及分别设于固定壳体内的测力板和单分力传感器，没有本专利技术所述的相关应变测量装置、加速度测量装置和驱动装置等；[3]骆寒冰；林维学；吴景健；张智；刘鑫；董德龙；谢芃；一种落体砰击实验的实验装置:CN103344393A.2013-10-09.专利技术了一种落体砰击试验装置，但是专利技术中的试验装置只涉及到本专利技术所述的砰击试验架，而没有系统的其它组块；[4]段文洋；陈云赛；金善勤；黄礼敏；韩阳；郑兴；赵彬彬.一种海洋结构物入水砰击实验装置，CN204495525U.2015-07-22.和[5]段文洋；陈云赛；金善勤；黄礼敏；韩阳；郑兴；赵彬彬.一种海洋结构物入水砰击实验装置，CN104697737A.2015-06-10.专利技术了一种海洋结构物入水砰击实验装置,包括基座、结构物、安装在基座中间位置的电机基座、安装在电机基座下端的电机、与电机输出轴相连的丝杠、套装在丝杠上的一级抛载滑架、安装在基座两侧的两根竖直导轨、对称安装在两根竖直导轨上的四个滑块和固定安装在四个滑块上的二级抛载滑架，但是没有本专利技术相关的测量系统和控制系统。对于落体模型实验，需要一套稳定的落体砰击试验装置，一套稳定的数据测量处理系统和一套完整的船舶落体控制系统。所以本专利技术旨在提出一种便于进行落体模型砰击试验的落体砰击试验系统。
技术实现思路
针对以上问题，本专利技术提供了一种模型落体砰击试验系统，模拟船舶发生砰击进行的实验，通过控制系统控制动力系统驱动脱落装置，并通过数据采集系统采集试件落体砰击的应变数据。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种模型落体砰击试验系统，包括落体试验架、测量仪器、动力系统、脱落装置、控制系统、数据采集系统与落体试件，测量仪器、动力系统与试件分别设于落体试验架上，动力系统与脱落装置对应连接，脱落装置与落体试件对应设置，测量仪器、动力系统与数据采集系统分别通过控制系统控制。进一步而言，所述落体试验架包括底部基座与支撑框架，底部基座与支撑框架通过螺栓固定连接，支撑框架上设有导轨，落体试件配合设于导轨上，底部基座设于水内，支撑框架设于水上方位置。进一步而言，所述测量仪器包括光电开关、加速度传感器、应变测量仪与压力传感器组成，测量仪器与试件对应设置。进一步而言，所述动力系统由电机与钢丝绳组成钢丝绳与脱落装置对应连接，电机通过钢丝绳驱动脱落装置上下运动。进一步而言，所述脱落装置包括电磁盘与电线，电线一端与电磁盘电连接，另一端连接有电源述电磁盘与钢丝绳固定连接，电磁盘与落体试件对应设置。进一步而言，所述控制系统由电脑与控制软件组成。进一步而言，所述数据采集系统由应变采集仪、加速度采集仪、压力采集仪组成。本专利技术有益效果：本专利技术采用这样的结构设置，使落体砰击试验过程简单化，通过控制系统使整个落体砰击试验实现自动化，通过测量仪器与数据采集系统采集实验相关数据，有效节省了大量的人力，同时将控制系统与采集系统联动，使整个试验进行更加精确，减少了人为因素对试验数据的影响。附图说明图1是本专利技术整体结构图；图2是本专利技术工作原理图。1.落体试验架；2.测量仪器；3.动力系统；4.控制系统；5.数据采集系统；10.电机；11.钢丝绳；12.导轨；13.光电开关；14.脱落装置；15.落体试件；16.底部基座；17.支撑框架；18.螺栓。具体实施方式下面结合附图与实施例对本专利技术的技术方案进行说明。如图1和图2所示，本专利技术所述一种模型落体砰击试验系统，包括落体试验架1、测量仪器2、动力系统3、脱落装置14、控制系统4、数据采集系统5与落体试件15，测量仪器2、动力系统3与落体试件15分别设于落体试验架1上，动力系统3与脱落装置14对应连接，脱落装置14与试件对应设置，测量仪器2、动力系统3与数据采集系统5分别通过控制系统4控制。以上所述构成本专利技术基本结构。本专利技术工作原理：控制系统4控制动力系统3的驱动，动力系统3带动脱落装置14的上下运动，脱落装置14带动落体试件15向上运动，达到一实高度时，断开连接，落体试件15脱落至水中，与此同时，控制系统4控制测量仪器2与采集系统5对落体试件15入水落体砰击的数据进行测量与采集，并将采集数据反馈至控制系统4。更具体而言，所述落体试验架1包括底部基座16与支撑框架17，底部基座16与支撑框架17通过螺栓18固定连接，支撑框架17上设有导轨12，落体试件15配合设于导轨12上，底部基座16设于水内，支撑框架17设于水上方位置。采用这样的结构设置，落体试件15通过脱落装置14在导轨12实现上下运动。更具体而言，所述测量仪器2包括光电开关13、加速度传感器、应变测量仪与压力传感器组成，测量仪器2与落体试件15对应设置。本专利技术采用将加速度传感器固定在进行入水砰击试验的落体试件15上的加速度测点上，应变片粘贴在落体试件15内部的应变测点上，压力传感器固定在落体试件15外部的压力测点上，光电开关13固定在落体试验架1上与水面接近的静止构件上，而且要求光电开关13发射出的红外线能在落体试件15落体入水瞬间直接垂直发射到落体试件15上，并垂直返回。更具体而言，所述动力系统3由电机10与钢丝绳11组成，钢丝绳11与脱落装置14对应连接，电机10通过钢丝绳11驱动脱落装置14上下运动。本专利技术通过利用电机10的转动带动钢丝绳11的上下运动。更具体而言，所述脱落装置14包括电磁盘与电线，电线一端与电磁盘电连接，另一端连接有电源，电磁盘与钢丝绳11固定连接，电磁盘与落体试件15对应设置。本专利技术采用这样的结构设置，当电磁盘与落体试件15接触后，通过对电线进行通电，从而使电磁盘产生磁力，对落体试本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模型落体砰击试验系统，其特征在于，包括落体试验架(1)、测量仪器(2)、动力系统(3)、脱落装置(14)、控制系统(4)、数据采集系统(5)与落体试件(15)，所述测量仪器(2)、动力系统(3)与落体试件(15)分别设于落体试验架(1)上，所述动力系统(3)与脱落装置(14)对应连接，所述脱落装置(14)与试件对应设置，所述测量仪器(2)、动力系统(3)与数据采集系统(5)分别通过控制系统(4)控制。

【技术特征摘要】
1.一种模型落体砰击试验系统，其特征在于，包括落体试验架(1)、测量仪器(2)、动力系统(3)、脱落装置(14)、控制系统(4)、数据采集系统(5)与落体试件(15)，所述测量仪器(2)、动力系统(3)与落体试件(15)分别设于落体试验架(1)上，所述动力系统(3)与脱落装置(14)对应连接，所述脱落装置(14)与试件对应设置，所述测量仪器(2)、动力系统(3)与数据采集系统(5)分别通过控制系统(4)控制。2.根据权利要求1所述的一种模型落体砰击试验系统，其特征在于，所述落体试验架(1)包括底部基座(16)与支撑框架(17)，所述底部基座(16)与支撑框架(17)通过螺栓(18)固定连接，所述支撑框架(17)上设有导轨(12)，所述落体试件(15)配合设于导轨(12)上，所述底部基座(16)设于水内，所述支撑框架(17)设于水上方位置。3.根据权利要求1所述的一种模型落体砰击试验系统，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱凌，段乐乐，郭开岭，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42