[实用新型]一种船舶系泊缆绳的模型试验装置

说明书

本实用新型属于系泊技术领域，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。

技术领域

本实用新型属于系泊技术领域，涉及一种船舶系泊缆绳的模型试验装置。

背景技术

船舶停靠在码头时需要用缆绳系住，缆绳与护舷一起构成船舶的弹性约束体系，对船舶进行泊稳固定，系缆是船舶靠泊操作中的关键环节。船舶在码头停泊期间，由于波浪、流和风荷载的作用，以及潮汐水位和货物装卸等影响，系泊船舶会产生包括位移和晃荡的运动响应。其中波浪是主要的控制因素，当波浪较大时，系泊船舶会产生较大幅值的运动，可能会影响装卸作业，延长船舶停泊时间。若运动幅值过大，甚至会发生断缆事故，造成船体漂移失控，危及装卸设施、船舶自身和码头结构的安全，造成巨大的经济损失。

船舶系缆安全一直是港口设计和营运过程中关心的重要问题。特别是目前国内外港口建设持续保持大型化、深水化的发展趋势，开敞式码头逐年增多。与有防波堤掩护的港内码头相比，开敞式码头停泊区域的波浪、海流条件更加恶劣，对码头系泊船舶的泊稳条件提出了更大的挑战。系靠泊是船舶在外部环境荷载和弹性约束体系作用下的流固耦合问题，涉及运动船舶与缆绳、护舷和码头结构的相互作用。目前对于大型船舶的系靠泊仍没有完善的理论分析和计算方法，现行规范中规定对大型码头设计，必须依赖物理模型试验确定系缆力、撞击力等重要的工程设计参量。如何真实地模拟缆绳弹性，准确测量缆绳张力，是物理模型试验中的关键问题。

在以往试验中，一般采用弹簧钢片模拟缆绳弹性，这种方法比较方便率定缆绳刚度，但是由于弹簧钢片是线弹性材料，无法模拟缆绳的非线性特性，只能近似模拟弹性曲线上刚度较大的局部段。更重要的是，实验过程中弹簧钢片的弯曲变形使系船柱位置和缆绳角度发生变化，对系统引入了外部误差。并且由于弹簧钢片长度较大，还必须与缆绳垂直，在码头模型平台上难以布置安装，特别是模拟长度很大的缆绳如艏艉缆时安装更加困难。另外，测量缆绳张力的张力传感器具有自重，还需连接数据线，若直接安装在缆绳上，会改变缆绳配重，引入外部约束荷载。最后，还需要考虑如何在不引入误差的情况下方便、精确地调节缆绳预张力。因此，比较理想的模拟方法就是固定缆绳两端的系着点位置，将缆绳张力准确地传递到码头模型平台，并将弹性模拟和测量装置等布置在模型平台。

实用新型内容

针对现有试验技术中存在的问题，本实用新型的目的是提供一种在船舶系泊物理模型试验中模拟缆绳的试验装置，实现对船舶缆绳的弹性模拟、张力测量和预张力设置，以开展船舶系泊动力响应特性的试验研究。

本实用新型采取的技术方案：

一种船舶系泊缆绳的模型试验装置，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；