[发明专利]一种碰撞船舶的轴系实验装置及其碰撞实验方法

说明书

一种碰撞船舶的轴系实验装置，尾轴穿过尾轴承悬挂在碰撞箱下部，尾轴的左端连接电机，前轴承支架及后轴承支架连接尾轴承与碰撞箱内的过渡轴，过渡轴通过支撑杆连接变形杆。通过电磁阀设置不同的碰撞工况，碰撞力经过承撞块与变形杆传递给过渡轴，使过渡轴和轴承支架产生相应的弹性振动；当碰撞力超过一定值后，变形杆上的滑套移动，变形杆发生变形，从而使支撑杆偏转，使过渡轴失去支撑。该装置通过设置电磁阀的通电数量、顺序、电流大小，使碰撞杆动作并与承撞块撞击，能模拟船舶不同部位、不同撞击力及不同撞击过程，也能模拟船舶碰撞产生的碰撞力及碰撞力超过一定值时的船体变形，吻合实际的碰撞船舶工况，使尾轴承受的载荷更加接近于真实的船舶碰撞，为以后的造船及船舶的研究提供比较科学的参数。

技术领域

本发明涉及船舶轴系的实验装置，尤其涉及一种碰撞船舶的轴系实验装置及其碰撞实验方法。

背景技术

船舶轴系的工作状态受船体状态的影响而在一定范围内变动，船舶轴系、尾轴承油膜和船体之间相互耦合、相互影响问题十分突出。大型船舶在航行经常受到各种外部载荷的作用引起船体变形，船体变形造成轴系中不同位置处轴承高度的相对变化，从而使轴系的原有校中状态发生变化，尤其是在船舶在发生碰撞时，船体受到很大的外部作用力而破损。船舶推进轴系作为船舶的主要推进系统，将会不可避免的在船舶碰撞的过程中受到影响，且影响到轴系的正常运转的因素也是多样的，不仅会受到碰撞过程外力冲击的影响，还会受到碰撞过程中轴系支撑的受损影响。使推进轴系的运动学特性发生变化，甚至造成轴系的损伤。

在对船舶碰撞问题进行研究时，由于船舶过于巨大，模型中需要出现撞击船和被撞击船，现有的计算机不能很好对全船的各个部分进行完整的建模，且建立一个十分精确的数学模型对每一个环节都进行完全解析是不现实的。因此，实验研究是目前研究船舶碰撞问题的重要途径。

如CN107607282A公开了一种液货船舶碰撞实验装置，其特征在于，水池内设有被撞船模型和撞击船模型，其中被撞船模型通过系泊绳固定在水池内，被撞船模型内设有液货仓；撞击船模型包括分离的船艏、主船体和导向圆盘，分离的船艏和主船体两者通过螺栓连接；该发明撞击船模型吨位可调，撞击角度壳调，撞击速度可调，液货船载液率可调，可将切实应用于载液船舶制造领域，能够优化传统碰撞研究方法，提高模型实验准确性。

又如CN104006943A公开了一种水池船舶碰撞实验系统，主要包括正向牵引导向装置，牵引钩，航向稳定机构和反向牵引装置，其中，正向牵引导向装置安装在导轨首端，牵引钩设置在移动架的中点处，牵引钩保持水平状态，船模的前端导向架卡在牵引钩中，正向牵引装置牵引船模向前运动时，牵引钩将船模与移动架连接成整体，船模能随着移动架一起向前加速；航向稳定机构设置在船模的尾部，反向牵引装置设置在水池导轨的尾端，用于在实验中船模加速完成之后对移动架进行减速；该发明实现了对移动架的运动控制，当船模速度达到预定值后其与移动架分离。

但上述发明都很难监测在船舶碰撞发生后推进轴系的动力学特性，为了得到船舶碰撞状态下推进轴系的运动机理与特征，目前一般先进行船体碰撞实验，然后根据船体变形情况对轴系运动特性进行计算，但是这种方法又难以反应船体与轴系振动特性的相互影响。

为了分析船体状态和载荷对推进轴系的影响，本发明利用一根过渡轴模拟船体变形和船体冲击力对推进轴系的影响，在此基础上开发了能模拟船体与推进轴系动力学性能相互作用的实验台。

本发明提及的一种船舶碰撞作用下船舶推进系统性能实验装置通过碰撞板的位置变化，产生多种类型工况的支撑刚度变化和碰撞力的传递，有效模拟实际的海况中船体碰撞对轴系的各种载荷效应。通过同步采集轴系振动与尾轴承油膜力等特性数据，进行关联性分析，进而分析船舶碰撞对对尾轴-油膜-艉部结构的动力学特征的影响。该实验台可以使检测的各种参数更加接近于真实，为造船及船舶推进系统性能研究提供科学依据。

发明内容

针对目前船舶碰撞试验装置中存在的不足之处，本发明提供一种碰撞船舶的轴系实验装置及其碰撞实验方法。