一种用于江海直达船大开口模型试验的恒拉力装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及船舶与海洋工程专业船模技术领域，特指一种用于江海直达船大开口模型试验的恒拉力装置，包括压力板、过渡面板、滑动加载轴、加载轴滑动槽、钢丝绳、拉力传感器、电动机滑动板、电动机、支撑平台、电动机滑槽、矩形连接板、U形连接板、控制器与拉力平衡装置。本发明专利技术通过分析江海直达船宽扁船型的特点，在模型试验中增加了对舷外水压力的载荷模拟，通过监测拉力传感器的数据信号，由控制程序实时调节电机输出的扭矩，从而保证通过钢丝绳施加到舷侧外板上的拉力恒定不变，使试验过程与实际情况更加贴切，试验结果更具有说服力。

A constant pulling force device for large opening model test of a river and sea direct ship

The invention relates to the technical field of ship and marine engineering ship model, in particular to a direct steamer for Jianghai model test of large opening constant tension device, including pressure plate, transition panel, sliding load shaft, shaft load sliding groove and wire rope tension sensor, motor, sliding plate, motor, motor, chute, rectangular support platform the connecting plate, U shaped connecting plate, controller and tension balancing device. The present invention features through the analysis of Jianghai direct ship flat beam, in the model test to increase the simulation load on the outboard water pressure, through the data signal to monitor the tension sensor, control procedures by the real-time adjustment of the motor output torque, so as to ensure the tension through the wire rope is applied to the side plates of the constant, the test process and the actual situation is more appropriate, the test results more convincing.

【技术实现步骤摘要】
一种用于江海直达船大开口模型试验的恒拉力装置
本专利技术涉及船舶与海洋工程专业船模
，特指一种用于江海直达船大开口模型试验的恒拉力装置。
技术介绍
船体结构的极限强度是合理、准确地评估和保证船体结构安全性与可靠性的重要指标，船体的极限强度(即极限承载能力)是指船舶在航行过程中，在极端荷载条件下，抵抗弯矩的扭矩的能力，自从船体结构极限强度的概念被提出以来，鉴于极限强度的真实预报对于保证船体结构在极限状态下的安全与可靠性起到了决定性的作用，船体结构极限强度的重要性与日俱增，成为了近几十来船舶领域研究的焦点和热点，发展至今有关于如何准确预报船体结构的极限强度问题已经取得长足的进步，形成了几大系统的研究方法。模型试验的研究方作为其中重要的成员在极限强度研究领域发挥着重要的作用，从试验结果中能直观地了解到某船型的极限强度，并在此基础之上通过与非线性有限元的计算结果的对比，互补性地总结分析得到能够对两者的结果都有提高的有效措施。另方面模型试验的结果对于数值分析的方法和手段提供了一个真实、可靠的验证途径，从而对于提高数值分析结果的准确性与可靠性具有现实的意义。然而，船舶在航行时，会受到各种各样的载荷作用。采用传统的试验方法对出船体极限强度进行校核时，仅考虑中拱、中垂以及弯扭组合工况，对于整个船体漂浮于海水之上，必然存在的舷外水对舷侧产生的压力却一直忽略不予考虑。一方面是因为舷外水压力相对于整个船体处于中拱、中垂以及弯扭组合工况时受到的载荷参与度较小，对整体结果影响不大；另一方面是因为实验条件限制，无法模拟出舷外水对船体舷侧持续旋加的压力，若采用千斤顶旋加压力，当船体舷侧开启发生变形时，千斤顶的力也会随之变化，且无法迅速地调节千斤顶施加的顶推力。然而，舷外水压力对船体的影响始终是存在的，若仅仅因为实验条件的限制而忽略不计势必会对实验结果的准确性产生一定的影响。并且，当船体舷侧外板在模型船加载实验过程中开始发生变形时，此时舷外水压力对船体舷侧外板产生的横向载荷将对其破坏模式产生较大的影响。尤其对于横剖面较为宽扁的船体，其舷外水对中横剖面的弯矩相较于其他船型而言，对全船的结构强度有着更大的影响。在《钢制内河船规范》中也体现出由于船体横向宽度较大时，横向载荷对全船结构的强度是不可忽略的，其中，舷外水压力在船体所受的横向载荷里所占比重也十分明显。因此，设计一种能等效于舷外水对船体舷侧产生一定压力、又不会因为舷侧外板的微小变形造成压力突然减小甚至消失的装置，对今后通过模型试验中，更加全面地考虑实船受到的载荷，更进一步提高船体极限强度试验结果的精确性有着积极的作用。通过电动机转轴卷绕钢丝绳来提供初始的等效舷侧压力，拉力传感器实时监控钢丝绳上拉力大小的变化，当压力大于等效面值时，控制器控制电动机反转松动钢丝绳、减小拉力；当拉力小于等效面值时，控制器控制电动机正转收紧钢丝绳、增大拉力。通过控制器的这种调节机制，即使有外办因素的影响，也能使得钢丝绳上的拉力时刻保持着动态的平衡状态。相较于其他人工操作、机械式的加载方式，本专利技术所阐述的自动化控制调节机制是一种非常行之有效的思路。
技术实现思路
针对以上问题，本专利技术提供了一种用于江海直达船大开口模型试验的恒拉力装置，该装置通过对船体舷侧施加恒定的压力来实现模拟舷外水压力对船体在海水中航行时的影响，相较于传统的三点加载或者四点加载以及弯扭组合试验，本专利技术使试验过程更加贴近实际情况，对提高试验结果的准确性有着十分重要的意义。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种用于江海直达船大开口模型试验的恒拉力装置，包括用于对模型船舷侧外板施加等效舷侧水压力的压力板、过渡面板、滑动加载轴、加载轴滑动槽、钢丝绳、拉力传感器、电动机滑动板、电动机、支撑平台、电动机滑槽、矩形连接板、U形连接板、控制器、拉力平衡装置、信号线，压力板与过渡面板固定连接，滑动加载轴一端固定于过渡面板上，滑动加载轴另一端限位于加载轴滑动槽上，钢丝绳一端连接于滑动加载轴，钢丝绳另一端连接于拉力传感器，电动机固定于电动机滑动板上，拉力平衡装置设于电动机上，并与钢丝绳对应设置，支撑平台固定于模型船甲板上，电动机滑槽固定于支撑平台上，电动机滑动板与电动机滑槽对应设置，矩形连接板一端连接于加载轴滑动槽上，矩形连接板另一端固定于U形连接板上，控制器固定于支撑平台上，控制器分别通过信号线连接于拉力传感器与电动机。进一步而言，所述压力板与过渡面板通过螺栓固定连接，螺栓上对应设置有螺杆垫高块。进一步而言，所述滑动加载轴由直径为50mm的圆钢加工成U形结构设置，并与过渡面板进行焊接。进一步而言，所述加载轴滑动槽采用板厚为10mm的钢制成箱体，在与船体中纵剖面平行的两块面板中心处开设直径为55mm的圆孔，并穿过长度为300mm、外径55mm、内径为50mm的钢管，作为滑动加载轴的滑动槽道。进一步而言，所述钢丝绳一端通过吊环螺钉连接于滑动加载轴，钢丝绳另一端通过吊环螺钉拉力传感器。进一步而言，所述拉力平衡装置由两个间距为100mm型号为6403的深沟球轴承组成，轴承内圈与电动机采用销接的连接方式，轴承外圈通过焊接钢条的方式焊接。进一步而言，所述电动机的底座与电动机滑动板进行螺栓连接，电动机滑动板沿船长方向分别超出电动机的底座30mm的距离，电动机滑动板使电动机可以沿船宽方向左右移动。进一步而言，所述电动机滑动槽沿船宽方向布置，其截面为U形结构，以作为电动机滑动板的滑动槽道，滑动槽道长度为800mm，且在距离两端长度为100mm处的槽道内壁分别设置了厚度为10mm的隔板，起到电动机滑动板沿船宽方向移动的限位作用。进一步而言，所述支撑平台为两端较窄、中间较宽、厚度为10mm的钢板，两端较窄部分的宽度为300mm、长度为1000mm，中间较宽部分的宽度为520mm，长度为1000mm。本专利技术有益效果：1.本专利技术采用自动化控制的原理，通过监测拉力传感器反馈的钢丝绳上的拉力变化，实时调整电动机的转动方向及角度，从而实现动态控制钢丝绳上的拉力保持不变的目的；2.目前国内开展的船体极限强度等试验由于无法准确控制舷侧水压力对船体舷侧的影响，在进行加载试验时不考虑舷侧水压力的影响，这种试验方案对试验结果的准确性势必会产生一定影响，本专利技术通过自动化控制的方法很好地解决了这一问题，对今后船体模型试验的加载装置提供了一定的技术支持，有利于提高船体模型相关试验结果的准确性；3.同时本专利技术也具备一定的灵活性，在采用同样的自动化控制方法的基础上，通过改变工装的布置形式，也可应用于其他需要提供恒拉力或压力的试验。附图说明图1是本专利技术整体结构竖直剖视图；图2是本发吸电动机与电动机滑槽结构示意图；图3是本专利技术江海直达船舷外水压力等效原则图；图4是本专利技术工作流程图。1.压力板；2.过渡面板；3.滑动加载轴；4.加载轴滑动槽；5.钢丝绳；6.拉力传感器；7.电动机滑动板；8.电动机；9.支撑平台；10.电动机滑槽；11.矩形连接板；12.U形连接板；13.控制器；14.螺杆垫高块；15.螺杆；16.吊环螺钉；17.拉力平衡装置；18.信号线。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所示，本专利技术所述一种用于江海直达船大开口模型试验的恒拉力装置，包括用于对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于江海直达船大开口模型试验的恒拉力装置，其特征在于：包括用于对模型船舷侧外板施加等效舷侧水压力的压力板(1)、过渡面板(2)、滑动加载轴(3)、加载轴滑动槽(4)、钢丝绳(5)、拉力传感器(6)、电动机滑动板(7)、电动机(8)、支撑平台(9)、电动机滑槽(10)、矩形连接板(11)、U形连接板(12)、控制器(13)、拉力平衡装置(17)、信号线(18)，所述压力板(1)与过渡面板(2)固定连接，所述滑动加载轴(3)一端固定于过渡面板(2)上，所述滑动加载轴(3)另一端限位于加载轴滑动槽(4)上，所述钢丝绳(5)一端连接于滑动加载轴(3)，所述钢丝绳(5)另一端连接于拉力传感器(6)，所述电动机(8)固定于电动机滑动板(7)上，所述拉力平衡装置(17)设于电动机(8)上，并与钢丝绳(5)对应设置，所述支撑平台(9)固定于模型船甲板上，所述电动机滑槽(10)固定于支撑平台(9)上，所述电动机滑动板(7)与电动机滑槽(10)对应设置，所述矩形连接板(11)一端连接于加载轴滑动槽(4)上，所述矩形连接板(11)另一端固定于U形连接板(12)上，所述控制器(13)固定于支撑平台(9)上，所述控制器(13)分别通过信号线(18)连接于拉力传感器(6)与电动机(8)。...

【技术特征摘要】
1.一种用于江海直达船大开口模型试验的恒拉力装置，其特征在于：包括用于对模型船舷侧外板施加等效舷侧水压力的压力板(1)、过渡面板(2)、滑动加载轴(3)、加载轴滑动槽(4)、钢丝绳(5)、拉力传感器(6)、电动机滑动板(7)、电动机(8)、支撑平台(9)、电动机滑槽(10)、矩形连接板(11)、U形连接板(12)、控制器(13)、拉力平衡装置(17)、信号线(18)，所述压力板(1)与过渡面板(2)固定连接，所述滑动加载轴(3)一端固定于过渡面板(2)上，所述滑动加载轴(3)另一端限位于加载轴滑动槽(4)上，所述钢丝绳(5)一端连接于滑动加载轴(3)，所述钢丝绳(5)另一端连接于拉力传感器(6)，所述电动机(8)固定于电动机滑动板(7)上，所述拉力平衡装置(17)设于电动机(8)上，并与钢丝绳(5)对应设置，所述支撑平台(9)固定于模型船甲板上，所述电动机滑槽(10)固定于支撑平台(9)上，所述电动机滑动板(7)与电动机滑槽(10)对应设置，所述矩形连接板(11)一端连接于加载轴滑动槽(4)上，所述矩形连接板(11)另一端固定于U形连接板(12)上，所述控制器(13)固定于支撑平台(9)上，所述控制器(13)分别通过信号线(18)连接于拉力传感器(6)与电动机(8)。2.根据权利要求1所述的一种用于江海直达船大开口模型试验的恒拉力装置，其特征在于：所述压力板(1)与过渡面板(2)通过螺栓(15)固定连接，所述螺栓(15)上对应设置有螺杆垫高块(14)。3.根据权利要求1所述的一种用于江海直达船大开口模型试验的恒拉力装置，其特征在于：所述滑动加载轴(3)由直径为50mm的圆钢加工成U形结构设置，并与过渡面板(2)进行焊接。4.根据权利要求1所述的一种用于江海直达船大开口模型试验的恒拉力...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔祥韶，周红昌，梅文朝，吴卫国，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42