【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于海洋装备，具体涉及一种适用于测试模块抗冰冲击能力的试验方法。
技术介绍
1、现代海洋装备模块在极地破冰船等平台上的装备使用，各种模块的抗击冰块撞击能力需要寻求合理的验证手段，验证模块在碎冰冲击环境下的可靠性，特别是对于极地船舶底部安装的设备(主要是各种声学模块)，极区航行时面临碎冰冲击，需要研制一种简易可行的模块抗冰冲击能力试验装置及方法，对模块抗碎冰冲击能力进行验证。中国专利申请公告号为cn 108844704 a的专利公开了“一种冰雹试验装置及冰雹试验方法”，中国专利申请公告号为cn 112985167 a的专利公开了“一种测试航天武器装备抗冰球冲击的装置”，中国专利授权公告号为cn 202485888 u的专利公开了“光伏组件冰雹撞击试验机”，中国专利授权公告号为cn202075113u的专利公开了“一种冰雹撞击试验机”，中国专利申请公告号为cn 202485889 u的专利公开了“一种光伏组件冰雹撞击试验机”，以上专利均为用相对较小的冰雹为撞击源，质量相对较小，使用冷冻设备冷冻冰块；以上需要较复杂的电力驱动装置或者气动驱动装置以及摄像机等电子设备。且以上装置多用于验证空气中冰雹等的冲击，无法满足模拟水下较大重量、不规则形状冰块冲击效果的需求。
技术实现思路
1、本专利技术为了解决上述现有技术中存在的缺陷和不足，针对模块的抗击冰块撞击能力试验的需求，提供了一种使用支架、带起吊绳定滑轮组件、安全绳组件、冰块模拟物等多个部件组合而成的一套试验工具，通过模拟物下落高度
2、本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种适用于测试模块抗冰冲击能力的试验方法，步骤如下：使用支架、带起吊绳定滑轮组件、安全绳组件、冰块模拟物多个部件组合成的一套试验工具，根据模块试验所需承受的设计载荷确定冰块模拟物的质量、下落高度，通过冰块模拟物不同下落高度、不同下落位置、不同的冰块模拟物质量相组合，模拟不同重量、不同速度、不同位置冰块撞击模块的测试试验，模块试验所需承受的设计载荷为撞击时的速度v、撞击时的力f、撞击时的压强p三者之一。
3、优选地，所述支架由支架底座、支架撑杆、支架顶板、定位螺钉组成，支架底座作为被测模块放置位，同时作为底部配重维持支架稳定，支架撑杆固定在支架底座一侧，竖直向上，支架撑杆上贴有或者刻有长度尺寸，用于测量支架顶板距离被测模块的距离；支架顶板开有螺纹孔，定位螺钉安装于支架顶板上的螺纹孔上，拧紧后用于固定支架顶板。
4、优选地，所述带起吊绳定滑轮组件由定滑轮、起吊绳和一号吊环螺钉组成，所述起吊绳选用高强度材质，所述定滑轮挂载于顶部的行车或者可移动挂钩，所述起吊绳一端安装有一号吊环螺钉用于连接冰块模拟物，另一端穿过定滑轮后自然放置，自然放置一端作为受力点用于试验时人工提起冰块模拟物到一定高度。
5、优选地，所述安全绳组件由两根安全绳和两个二号吊环螺钉组成，所述安全绳作为安全保障作用，选用高强度材质，每根安全绳的一端装有一个二号吊环螺钉用于连接冰块模拟物，另一端固定于顶部的行车或者可移动挂钩。
6、优选地，所述起吊绳和安全绳均选取凯夫拉材质制备。
7、优选地，所述冰块模拟物由首部撞击块和尾部配重块组成，首部撞击块和尾部配重块之间采用螺纹连接，所述首部撞击块前部圆形接触面为试验中与被测模块的接触面；所述尾部配重块留有1个起吊绳螺纹孔，用于跟起吊绳上的吊环螺钉一号吊环螺钉连接；尾部配重块留有2个安全绳螺纹孔，用于跟安全绳上的二号吊环螺钉连接。
8、优选地，首部撞击块材质选用与实际冰块硬度接近的铝合金，首部撞击块前部圆形接触面为试验中与被测模块的接触面；尾部配重块材质选用密度较大的铁或者钢，在同等质量情况下减小体积
9、优选地，所述支架顶板的顶部开有多个释放口，冰块模拟物从不同位置释放口下落，撞击被试物的不同位置；支架顶板一侧焊接有一个圆柱管，圆柱管的内径比支架撑杆外径略大，支架顶板通过圆柱管套在支架撑杆上，圆柱管可沿着支架撑杆上下滑动，从而支架顶板沿着支架撑杆上下滑动，，圆柱管上开有螺纹孔。
10、优选地，支架放置于水池或者水箱中，支架底座与水池或者水箱的底板接触，试验时通过往水池或者水箱中注水，使得被测多波束模块浸没在水中；试验时，冰块模拟物释放落下先接触水，在水中运动一段距离后再撞击多波束模块表面，可以更好的模拟水下载荷冲击环境。
11、优选地，根据模块试验所需承受的设计载荷确定冰块模拟物的质量、下落高度的具体步骤如下：
12、假设冰块模拟物释放高度h，冰块模拟物质量m，重力加速度g，下落时间t,重物撞击模块后速度降为0的时间为t,重物撞击模块与模块接触面积为s；由h＝0.5gt2
13、可知
14、下落时间t＝(2h/g)1/2
15、冰块模拟物撞击被测模块时的速度v＝gt＝(2hg)1/2
16、冰块模拟物撞击被测模块时的力f＝mv/t＝m(2hg)1/2/t
17、冰块模拟物撞击被测模块时的压强p＝f/s＝m(2hg)1/2/(ts)
18、如测试撞击被测模块速度需求为v，可通过公式得知下落高度h＝0.5v2/g，其中g为定值。
19、如测试撞击被测模块力需求为f，可通过公式得知下落高度h＝0.5(ft/m)2/g，其中g为定值，t通过冰块撞击研究文献可查的数据。即选定冰块模拟物质量m后，代入f即可计算出下落高度h；
20、如测试撞击被测模块压强需求为p，可通过公式得知下落高度h＝0.5(spt/m)2/g，其中g为定值，t通过冰块撞击研究文献可查的数据；即选定冰块模拟物质量m和撞击接触面积s后，代入p即可计算出下落高度h。
21、本专利技术的有益效果是：
22、1)通过由多个部件组成的一套试验工具，不需要复杂的电气设备、传感器实现模块的抗击冰块撞击能力试验；
23、2)通过调节冰块模拟物的质量，能够进行模拟不同质量冰块撞击模块的试验；
24、3)通过调节冰块模拟物的下落高度(即支架顶板的高度)，能够进行模拟不同重量、不同速度撞击模块的试验；
25、4)通过冰块模拟物从支架顶板上不同的释放口释放，能够进行模拟冰块撞击模块不同位置的试验；
26、5)通过将试验装置支架底座放置于水池、水箱等容器中，可更好的模拟水下载荷冲击环境；
27、6)具有易调节、易操作、安全性、可复用、成本低等特点。
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1.一种适用于测试模块抗冰冲击能力的试验方法，其特征在于：步骤如下：使用支架(1)、带起吊绳定滑轮组件(2)、安全绳组件(3)、冰块模拟物(4)多个部件组合成的一套试验工具，根据模块试验所需承受的设计载荷确定冰块模拟物的质量、下落高度，通过冰块模拟物不同下落高度、不同下落位置、不同的冰块模拟物质量相组合，模拟不同重量、不同速度、不同位置冰块撞击模块的测试试验，模块试验所需承受的设计载荷为撞击时的速度V、撞击时的力F、撞击时的压强P三者之一。
2.根据权利要求1中所述的一种适用于测试模块抗冰冲击能力的试验方法，其特征在于：所述支架(1)由支架底座(11)、支架撑杆(12)、支架顶板(13)、定位螺钉(14)组成，支架底座(11)作为被测模块放置位，同时作为底部配重维持支架稳定，支架撑杆(12)固定在支架底座(11)一侧，竖直向上，支架撑杆(12)上贴有或者刻有长度尺寸，用于测量支架顶板距离被测模块的距离；支架顶板(13)开有螺纹孔，定位螺钉(14)安装于支架顶板(13)上的螺纹孔上，拧紧后用于固定支架顶板(13)。
3.根据权利要求1中所述的一种适用于测试模
4.根据权利要求3中所述的一种适用于测试模块抗冰冲击能力的试验方法，其特征在于：所述安全绳组件(3)由两根安全绳(31)和两个二号吊环螺钉(32)组成，所述安全绳(31)作为安全保障作用，选用高强度材质，每根安全绳的一端装有一个二号吊环螺钉(32)用于连接冰块模拟物，另一端固定于顶部的行车或者可移动挂钩(22)。
5.根据权利要求4中所述的一种适用于测试模块抗冰冲击能力的试验方法，其特征在于：所述起吊绳(23)和安全绳(31)均选取凯夫拉材质制备。
6.根据权利要求4中所述的一种适用于测试模块抗冰冲击能力的试验方法，其特征在于：所述冰块模拟物(4)由首部撞击块(41)和尾部配重块(42)组成，首部撞击块(41)和尾部配重块(42)之间采用螺纹(43)连接，所述首部撞击块(41)前部圆形接触面(44)为试验中与被测模块的接触面；所述尾部配重块(42)留有1个起吊绳螺纹孔(45)，用于跟起吊绳(23)上的吊环螺钉一号吊环螺钉(24)连接；尾部配重块(42)留有2个安全绳螺纹孔(46)，用于跟安全绳(31)上的二号吊环螺钉(32)连接。
7.根据权利要求6中所述的一种适用于测试模块抗冰冲击能力的试验方法，其特征在于：首部撞击块(41)材质选用与实际冰块硬度接近的铝合金，首部撞击块(41)前部圆形接触面(44)为试验中与被测模块的接触面；尾部配重块(42)材质选用密度较大的铁或者钢，在同等质量情况下减小体积。
8.根据权利要求2中所述的一种适用于测试模块抗冰冲击能力的试验方法，其特征在于：所述支架顶板(13)的顶部开有多个释放口(131)，冰块模拟物从不同位置释放口下落，撞击被试物的不同位置；支架顶板(13)一侧焊接有一个圆柱管(132)，圆柱管(132)的内径比支架撑杆(12)外径略大，支架顶板(13)通过圆柱管(132)套在支架撑杆(12)上，圆柱管(132)可沿着支架撑杆(12)上下滑动，从而支架顶板(13)沿着支架撑杆(12)上下滑动，圆柱管(132)上开有螺纹孔(133)。
9.根据权利要求2中所述的一种适用于测试模块抗冰冲击能力的试验方法，其特征在于：支架(1)放置于水池或者水箱中，支架底座(11)与水池或者水箱的底板接触，试验时通过往水池或者水箱中注水，使得被测多波束模块浸没在水中；试验时，冰块模拟物释放落下先接触水，在水中运动一段距离后再撞击多波束模块表面，可以更好的模拟水下载荷冲击环境。
10.根据权利要求1中所述的一种适用于测试模块抗冰冲击能力的试验方法，其特征在于：根据模块试验所需承受的设计载荷确定冰块模拟物的质量、下落高度的具体步骤如下：
...【技术特征摘要】
1.一种适用于测试模块抗冰冲击能力的试验方法，其特征在于：步骤如下：使用支架(1)、带起吊绳定滑轮组件(2)、安全绳组件(3)、冰块模拟物(4)多个部件组合成的一套试验工具，根据模块试验所需承受的设计载荷确定冰块模拟物的质量、下落高度，通过冰块模拟物不同下落高度、不同下落位置、不同的冰块模拟物质量相组合，模拟不同重量、不同速度、不同位置冰块撞击模块的测试试验，模块试验所需承受的设计载荷为撞击时的速度v、撞击时的力f、撞击时的压强p三者之一。
2.根据权利要求1中所述的一种适用于测试模块抗冰冲击能力的试验方法，其特征在于：所述支架(1)由支架底座(11)、支架撑杆(12)、支架顶板(13)、定位螺钉(14)组成，支架底座(11)作为被测模块放置位，同时作为底部配重维持支架稳定，支架撑杆(12)固定在支架底座(11)一侧，竖直向上，支架撑杆(12)上贴有或者刻有长度尺寸，用于测量支架顶板距离被测模块的距离；支架顶板(13)开有螺纹孔，定位螺钉(14)安装于支架顶板(13)上的螺纹孔上，拧紧后用于固定支架顶板(13)。
3.根据权利要求1中所述的一种适用于测试模块抗冰冲击能力的试验方法，其特征在于：所述带起吊绳定滑轮组件(2)由定滑轮(21)、起吊绳(23)和一号吊环螺钉(24)组成，所述起吊绳(23)选用高强度材质，所述定滑轮(21)挂载于顶部的行车或者可移动挂钩(22)，所述起吊绳(23)一端安装有一号吊环螺钉(24)用于连接冰块模拟物，另一端穿过定滑轮(21)后自然放置，自然放置一端作为受力点用于试验时人工提起冰块模拟物到一定高度。
4.根据权利要求3中所述的一种适用于测试模块抗冰冲击能力的试验方法，其特征在于：所述安全绳组件(3)由两根安全绳(31)和两个二号吊环螺钉(32)组成，所述安全绳(31)作为安全保障作用，选用高强度材质，每根安全绳的一端装有一个二号吊环螺钉(32)用于连接冰块模拟物，另一端固定于顶部的行车或者可移动挂钩(22)。
5.根据权利要求4中所述的一种适用于测试模块抗冰冲击能力的试验方法，其特征在于：所述起吊绳(23)和安全绳(...
【专利技术属性】
技术研发人员：王晓飞，郝浩琦，姚成章，罗马奇，谢民，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七一五研究所，
类型：发明
国别省市：
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