一种双体船落体砰击试验弹性缩尺模型设计方法技术

本发明专利技术公开了一种双体船落体砰击试验弹性缩尺模型设计方法，首先选取双体船实船的典型横剖面；确定缩尺比，并对待构建的弹性缩尺模型进行简化设计；然后根据相似准则对待构建的弹性缩尺模型的结构尺寸进行分区域确定，在弹性缩尺模型的连接桥湿甲板区域的结构尺寸完全按照弹性相似准则确定，非连接桥湿甲板区域的结构尺寸以保证模型整体的结构强度和满足加工要求为原则进行确定；最后构建弹性缩尺模型；本发明专利技术既能保证弹性缩尺模型的连接桥湿甲板区域结构与双体船实船之间弹性相似，从而可以通过模型试验有效的预测砰击载荷与结构响应，又能使得弹性缩尺模型整体的结构强度达到试验要求，指导提升双体船结构的安全性。指导提升双体船结构的安全性。指导提升双体船结构的安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种双体船落体砰击试验弹性缩尺模型设计方法


[0001]本专利技术属于船舶结构工程
，具体涉及一种双体船落体砰击试验弹性缩尺模型设计方法。

技术介绍

[0002]双体船近年来在军用舰船，海洋运输，科考勘探等领域的应用日益广泛，随着对双体船的研究不断增加发现当其航行于恶劣海况下时，波浪及射流会对船体尤其连接桥湿甲板区域造成剧烈的冲击作用，虽然冲击过程持续时间很短，但其压力峰值很大，严重时会对双体船局部结构强度甚至总纵强度造成威胁。砰击作用还会引发瞬时水动力作用使得双体船的船体梁出现短暂的颤振，使船舯横剖面的强力甲板及船底板出现瞬间的高应力，颤振及局部动态响应还会对船体结构的疲劳寿命造成极大的损伤。因此需要更加准确地预报双体船连接桥区域的砰击载荷与结构响应，保障船体结构的安全性。
[0003]模型落体砰击试验是模拟双体船的入水砰击过程、研究砰击现象、砰击载荷与响应的最有效途径。但在已开展的双体船砰击预报试验中模型多为刚性体，既忽略了水弹性作用对砰击载荷的影响又缺少对于结构响应的预报。其主要原因是根据相似准则设计双体船弹性缩尺模型时缩尺比大时，虽能够保证模型结构与实船结构更贴近，但其尺寸较大，结构复杂，加工成本高、周期长，模型操纵性差，大大提升了试验难度。缩尺比小时，试验模型可根据实船进行简化，加工容易，可控性强，但其外板板厚尺寸太小，会导致模型整体结构强度不足，易在试验过程中发生损坏。因此，目前还缺少良好的双体船落体砰击试验弹性缩尺模型的设计方法，给此船型在砰击作用下的载荷与结构响应预报造成了限制，不利于船舶行业发展。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一种双体船落体砰击试验弹性缩尺模型设计方法，既能保证弹性缩尺模型的连接桥湿甲板区域结构与双体船实船之间弹性相似，从而可以通过模型试验有效的预测砰击载荷与结构响应，又能使得弹性缩尺模型整体的结构强度达到试验要求，指导提升双体船结构的安全性。
[0005]本专利技术是通过下述技术方案实现的：
[0006]一种双体船落体砰击试验弹性缩尺模型设计方法，该弹性缩尺模型的设计方法的具体步骤如下：
[0007]步骤一，选取双体船实船的典型横剖面；
[0008]步骤二，确定双体船实船与待构建的弹性缩尺模型的缩尺比和弹性缩尺模型的材料，并对待构建的弹性缩尺模型进行简化设计；
[0009]步骤三，根据相似准则对待构建的弹性缩尺模型的结构尺寸进行分区域确定，在弹性缩尺模型的连接桥湿甲板区域的结构尺寸完全按照弹性相似准则确定，非连接桥湿甲板区域的结构尺寸以保证模型整体的结构强度和满足加工要求为原则进行确定；
[0010]步骤四，根据步骤一得到的典型横剖面、步骤二确定的缩尺比和简化设计及步骤三设计的连接桥湿甲板及其他区域的结构尺寸构建弹性缩尺模型，该弹性缩尺模型为二维试验模型，该二维试验模型以典型横剖面作为弹性缩尺模型的横截面，并进行纵向延伸成型。
[0011]进一步的，在步骤一中，选择双体船实船的船体平行中体区域的横剖面作为典型横剖面。
[0012]进一步的，在步骤二中，所述缩尺比根据试验场地尺寸与试验条件的限制确定，缩尺比为几何相似比。
[0013]进一步的，在步骤二中，所述弹性缩尺模型采用钢制材料。
[0014]进一步的，在步骤二中，根据弹性缩尺模型的加工工艺、加工残余应力及模型构造应力水平、双体船实船的横、纵剖面上的结构分布进行简化设计；简化设计时，在弹性缩尺模型上去掉双体船实船的上层建筑部分；对于纵向结构，在弹性缩尺模型的连接桥区域保留纵向舱壁及多层甲板结构，且纵向密骨材按照弹性相似准则简化，在弹性缩尺模型的非连接桥区域去除多层甲板结构与纵舱壁结构，纵向密骨材依据实船骨材分布情况进行简化，甲板纵桁及附近普通纵骨简化为扁钢结构，设置在纵桁位置；对于横向结构，将横舱壁简化为角钢，强横粱和附近普通横梁简化为扁钢，设置在强横粱处。
[0015]进一步的，在步骤三中，连接桥湿甲板区域的骨材与外板尺寸确定时，首先，根据弹性相似准则结合双体船实船尺寸，初步计算出连接桥湿甲板区域的板厚与骨材尺寸，再结合实际加工要求确定合理的板厚值，最后再根据弹性相似准则结合新的板厚尺寸确定骨材尺寸；
[0016]非湿甲板区域的骨材与外板尺寸确定时，根据弯板加工实际要求、模型整体结构强度、以及与连接桥湿甲板焊接工艺要求来确定。
[0017]进一步的，在步骤三中，所述弹性相似准则要求弹性缩尺模型与双体船实船满足弹性相似，即
[0018][0019]其中，I
s
为双体船实船的截面惯性矩，I
m
为弹性缩尺模型的截面惯性矩，t
s
为双体船实船的板厚，t
m
为弹性缩尺模型的板厚，L
s
为双体船实船的板厚外其他尺寸，L
m
为弹性缩尺模型的板厚外其他尺寸。
[0020]有益效果：
[0021](1)依靠本专利技术的设计方法构建的弹性缩尺模型既能保证弹性缩尺模型的连接桥湿甲板区域结构与双体船实船之间弹性相似，从而可以通过模型试验有效的预测砰击载荷与结构响应，又能使得弹性缩尺模型整体的结构强度达到试验要求，指导提升双体船结构的安全性，最终为双体船船型预报砰击载荷，研究连接桥湿甲板区域结构响应时的模型设计提供思路，利于船舶行业的发展。
[0022](2)本专利技术的弹性缩尺模型选择双体船实船的船体平行中体区域的横剖面作为典型横剖面，具有良好的外部线型能够有效地反映出待构建的弹性缩尺模型的分段的流体特性，同时外形曲率变化小易于加工。
[0023](3)本专利技术的弹性缩尺模型进行简化设计，使得弹性缩尺模型加工容易，提高了可控性。
[0024](4)本专利技术的弹性缩尺模型的连接桥湿甲板区域、连接桥纵舱壁板厚及骨材厚度根据相似准则结合模型实际加工要求确定，提高弹性缩尺模型与双体船实船之间弹性相似；非连接桥湿甲板区域的板厚及骨材厚度根据实际加工要求确定，保证其外板易于加工成型，并与双体船实船外部线型保持一致，提高弹性缩尺模型的结构强度。
附图说明
[0025]图1为双体船实船的平行中体典型横剖面图；
[0026]图2为弹性缩尺模型的横剖面示意图；
[0027]图3为弹性缩尺模型的横剖面骨材简化图；
[0028]图4为弹性缩尺模型的纵剖面骨材简化图；
[0029]图5为弹性缩尺模型的三维示意图；
[0030]其中，1
‑
连接桥湿甲板区域，2
‑
连接桥区域。
具体实施方式
[0031]下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。
[0032]本实施例提供了一种双体船落体砰击试验弹性缩尺模型设计方法，为研究双体船的入水砰击问题，以该双体船结构为研究对象，针对目前双体船模型试验大多忽略水弹性作用且很少有效测量结构响应的情况，根据相似准则设计其弹性缩尺模型，该弹性缩尺模型的设计方法的具体步骤如下：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双体船落体砰击试验弹性缩尺模型设计方法，其特征在于，该弹性缩尺模型的设计方法的具体步骤如下：步骤一，选取双体船实船的典型横剖面；步骤二，确定双体船实船与待构建的弹性缩尺模型的缩尺比和弹性缩尺模型的材料，并对待构建的弹性缩尺模型进行简化设计；步骤三，根据相似准则对待构建的弹性缩尺模型的结构尺寸进行分区域确定，在弹性缩尺模型的连接桥湿甲板区域的结构尺寸完全按照弹性相似准则确定，非连接桥湿甲板区域的结构尺寸以保证模型整体的结构强度和满足加工要求为原则进行确定；步骤四，根据步骤一得到的典型横剖面、步骤二确定的缩尺比和简化设计及步骤三设计的连接桥湿甲板及其他区域的结构尺寸构建弹性缩尺模型，该弹性缩尺模型为二维试验模型，该二维试验模型以典型横剖面作为弹性缩尺模型的横截面，并进行纵向延伸成型。2.如权利要求1所述的一种双体船落体砰击试验弹性缩尺模型设计方法，其特征在于，在步骤一中，选择双体船实船的船体平行中体区域的横剖面作为典型横剖面。3.如权利要求1所述的一种双体船落体砰击试验弹性缩尺模型设计方法，其特征在于，在步骤二中，所述缩尺比根据试验场地尺寸与试验条件的限制确定，缩尺比为几何相似比。4.如权利要求1所述的一种双体船落体砰击试验弹性缩尺模型设计方法，其特征在于，在步骤二中，所述弹性缩尺模型采用钢制材料。5.如权利要求1
‑
4任一项所述的一种双体船落体砰击试验弹性缩尺模型设计方法，其特征在于，在步骤二中，根据弹性缩尺模型的加工工艺、加工残余应力及模型构造应力水平、双体船实船的横、纵剖面上的结构分布进行简化设计；简化设...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙志勉，可伟，潘晋，
申请(专利权)人：河北汉光重工有限责任公司，
类型：发明
国别省市：