[发明专利]一种水中悬浮管体水下撞击试验装置及试验方法

权利要求书

1.一种水中悬浮管体水下撞击试验装置，其特征在于，包括水中悬浮管体模型以及位于所述管体模型一侧的支架，所述支架上安装有撞击物；

所述管体模型包括第一结构件和第三结构件，所述第一结构件用于提供模型的抗弯刚度，所述第三结构件套设于所述第一结构件上，所述第三结构件用于提供模型的外形；

所述支架上安装有滑道和驱动装置，所述撞击物可沿着所述滑道滑动，所述驱动装置与所述撞击物相连接，用于控制所述撞击物的撞击速度；

还包括有测量装置，所述测量装置能够对撞击时间、撞击力、应变、管体位移姿态和加速度参数进行测量；

所述第一结构件包括接头和至少两个管段，所述至少两个管段通过所述接头相连；

所述接头的抗拉强度与所述管段的抗拉强度之差与所述管段的抗拉强度的比值小于或等于5%，或所述接头的抗弯刚度与所述管段的抗弯刚度之差与所述管段的抗弯刚度的比值小于或等于5%；

两个所述管段通过所述接头连接在一起时，相邻两个所述管段的端面之间存在缝隙；

所述第三结构件被构造为空心的圆柱筒结构，所述第三结构件的内表面与所述第一结构件的外表面适配；

所述第一结构件被构造为圆柱或圆管结构；

还包括第二结构件，所述第二结构件与所述第三结构件相连，所述第二结构件包括多个配重块；

所述测量装置包括在所述第一结构件上设有的若干个应变片、加速度传感器和轴力测量装置。

2.根据权利要求1所述的一种水中悬浮管体水下撞击试验装置，其特征在于，所述测量装置包括在所述撞击物前端安装有的冲击传感器，所述冲击传感器用于测量撞击时间，以及测量每个撞击时间点对应的撞击力大小值。

3.根据权利要求1所述的一种水中悬浮管体水下撞击试验装置，其特征在于，所述管体模型利用缆绳固定在水池中，所述测量装置包括在所述缆绳上安装有的拉力计。

4.根据权利要求1所述的一种水中悬浮管体水下撞击试验装置，其特征在于，所述测量装置包括在所述管体模型上伸出的若干个能够露出水面的测量支架，所述测量支架与所述管体模型固定连接，所述测量支架上设有若干个测量点，以及用于对所述测量点进行实时拍摄的摄像机。

5.根据权利要求1所述的一种水中悬浮管体水下撞击试验装置，其特征在于，所述撞击物与海洋生物或潜艇质量相似，且几何相似。

6.根据权利要求1所述的一种水中悬浮管体水下撞击试验装置，其特征在于，所述撞击物上可拆卸地设有滑块，所述滑块与所述滑道相适配。

7.根据权利要求1所述的一种水中悬浮管体水下撞击试验装置，其特征在于，所述撞击物和驱动装置之间连接有拉绳。

8.根据权利要求7所述的一种水中悬浮管体水下撞击试验装置，其特征在于，所述驱动装置位于所述撞击物的上方，所述拉绳穿过若干个定滑轮。

9.根据权利要求1-8任一所述的一种水中悬浮管体水下撞击试验装置，其特征在于，所述滑道的高度和/或倾斜角度可调；所述支架为可移动支架；所述驱动装置为电机。

10.一种水中悬浮管体水下撞击试验方法，其特征在于，采用如权利要求1-9任一所述的一种水中悬浮管体水下撞击试验装置进行试验，包括以下步骤：

步骤一：制作水中悬浮管体模型；

所述管体模型包括第一结构件和第三结构件，所述第一结构件用于提供模型的抗弯刚度，所述第三结构件套设于所述第一结构件上，所述第三结构件用于提供模型的外形；所述第一结构件包括接头和至少两个管段，所述至少两个管段通过所述接头相连；

所述接头的抗拉强度与所述管段的抗拉强度之差与所述管段的抗拉强度的比值小于或等于5%，或所述接头的抗弯刚度与所述管段的抗弯刚度之差与所述管段的抗弯刚度的比值小于或等于5%；

两个所述管段通过所述接头连接在一起时，相邻两个所述管段的端面之间存在缝隙；

所述第三结构件被构造为空心的圆柱筒结构，所述第三结构件的内表面与所述第一结构件的外表面适配；

所述第一结构件被构造为圆柱或圆管结构；

还包括第二结构件，所述第二结构件与所述第三结构件相连，所述第二结构件包括多个配重块；

所述测量装置包括在所述第一结构件上设有的若干个应变片、加速度传感器和轴力测量装置；

步骤二：安装水中悬浮管体模型，并布置若干个临时支架支撑所述管体模型，调整所述管体模型的轴线；

步骤三：在所述管体模型的一侧安装支架，布置滑道、撞击物和驱动装置；

步骤四：布置各种测量装置，并进行调试；

步骤五：注水至试验水深，撤去临时支架；

步骤六：利用驱动装置驱动撞击物以指定速度沿着滑道滑动，并撞击所述管体模型；

步骤七：采集撞击过程中各个测量装置的测量值，并进行分析。