一种船舶系泊缆绳的模型试验装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110567630A(43)申请公布日2019.12.13(21)申请号201910947745.1(22)申请日2019.10.08(71)申请人大连理工大学地址116024辽宁省大连市甘井子区凌工路2号(72)发明人吴浩柳淑学李金宣(74)专利代理机构大连理工大学专利中心21200代理人温福雪侯明远(51)Int.Cl.G01L5/04(2006.01)G01M10/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种船舶系泊缆绳的模型试验装置(57)摘要本发明属于系泊技术领域，一种船舶系泊缆绳的模型试验装置，包括细钢丝绳、万向滑轮导缆装置、串联弹簧组、张力传感器和螺丝杆张紧器；细钢丝绳的用于模拟船舶缆绳，万向滑轮导缆装置用于在船舶缆绳角度发生变化时准确地将张力传递到串联弹簧组和张力传感器；串联弹簧组通过多段线逼近的方式模拟船舶缆绳的非线性弹性曲线；张力传感器用于测量船舶缆绳的张力；螺丝杆张紧器用于精确调整缆绳预张力；该装置可以实现系泊船舶物理模型试验中缆绳弹性的模拟，同时能够测量缆绳张力和施加预张力。通过试验结果可以对系泊船舶在风、浪、流等因素作用下的系缆力进行分析，为码头结构设计、营运管理和安全风险评估提供必要的依据。CN110567630ACN110567630A权利要求书1/1页1.一种船舶系泊缆绳的模型试验装置，其特征在于，该模型试验装置包括细钢丝绳(2)、万向滑轮导缆装置(1)、串联弹簧组(3)、张力传感器(4)和螺丝杆张紧器(5)；细钢丝绳(2)的用于模拟船舶缆绳，万向滑轮导缆装置(1)用于在船舶缆绳角度发生变化时准确地将张力传递到串联弹簧组(3)和张力传感器(4)；串联弹簧组(3)通过多段线逼近的方式模拟船舶缆绳的非线性弹性曲线，事先按照船舶缆绳弹性曲线进行率定；张力传感器(4)用于测量船舶缆绳的张力；螺丝杆张紧器(5)用于精确调整缆绳预张力；所述的万向滑轮导缆装置(1)分为滑轮导缆框架(7)和轴承底座(10)两个部分；上端的滑轮导缆框架(7)与下端的轴承底座(10)连接，滑轮导缆框架(7)能水平360度自由转动；三个V型轴承滑轮安装在滑轮导缆框架(7)内；单个垂直轴承滑轮(8)面向船舶模型一侧，当船舶横摇改变船舶缆绳垂向角度时，由于垂直轴承滑轮(8)作用万向滑轮导缆装置(1)不会产生明显摩擦力；两个水平轴承滑轮(9)面向码头模型一侧，当船舶缆绳从不同出缆孔带缆以及因船舶纵移改变船舶缆绳水平角度时，由于水平轴承滑轮作用万向滑轮导缆装置(1)不会产生明显摩擦力；因此，利用万向滑轮导缆装置(1)，使船舶缆绳的垂直和水平角度任意变化时，万向滑轮导缆装置(1)对船舶缆绳的摩擦力非常小，船舶缆绳通过万向滑轮导缆装置(1)后张力不会发生明显变化，满足准确测量船舶缆绳张力的需求；所述的细钢丝绳(2)从单个垂直轴承滑轮(8)的下侧穿入万向滑轮导缆装置(1)内部，从两个水平轴承滑轮(9)中间穿出，通过铝扣夹紧连接在串联弹簧组(3)的一端；细钢丝绳(2)用来模拟船舶缆绳，与串联弹簧组(3)相比其抗拉刚度非常大，在同样张力作用下伸长极小，因此在试验中忽略其受拉伸长变形，细钢丝绳(2)的弹性完全由串联弹簧组(3)模拟；所述的串联弹簧组(3)为多个不锈钢弹簧串联组成，弹簧具有不同规格，即线径、外径和长度不同，用于模拟船舶缆绳的非线性弹性力学性能；串联弹簧组(3)一端连接细钢丝绳(2)，另一端连接张力传感器(4)；对每一根细钢丝绳(2)都需要率定串联弹簧组(3)；利用威尔森公式，根据实际细钢丝绳(2)的受力变形曲线换算船舶缆绳的受力变形曲线，然后采用多段线法近似模拟船舶缆绳受力变形曲线，计算得出每个直线段的抗拉刚度和最大伸长；每个直线段用一个弹簧模拟，根据抗拉刚度匹配合适的弹簧规格，然后将一根长度等于最大伸长的无弹性细绳穿过弹簧内部并系在弹簧两端；多个匹配好的弹簧串联连接在一起，即近似模拟缆绳非线性弹性；所述的张力传感器(4)的一端连接串联弹簧组(3)，另一端连接螺丝杆张紧器(5)；根据不同试验条件和比尺，匹配合适量程的张力传感器(4)；将张力传感器(4)连接信号放大器和数据采集仪，在电脑上记录张力传感器(4)采集到的缆绳张力数值；所述的螺丝杆张紧器(5)为不锈钢，拉环连接张力传感器(4)，螺丝杆通过螺帽固定在角钢挡板上，通过旋转螺帽精确调节整个系统张力的大小；所述的角钢挡板(6)为不锈钢，底部通过螺丝固定在试验码头平台模型上；角钢挡板(6)立面圆孔的中心高度与万向滑轮导缆装置(1)两个水平轴承滑轮(9)中心相同，使细钢丝绳(2)、串联弹簧组(3)、张力传感器(4)和螺丝杆张紧器(5)保持水平。2CN110567630A说明书1/4页一