[发明专利]一种溃坝式甲板上浪模拟试验装置

说明书

本发明提供、一种溃坝式甲板上浪模拟试验装置，包括试验系统框架、试验本体、信息采集系统三个部分；所述试验本体包括有机玻璃水槽、将有机玻璃水槽一分为二的闸门、设置在有机玻璃水槽底部排水孔、放置在有机玻璃水槽内的有机玻璃试验船模，所述有机玻璃试验船模包括上部和下部、所述上部和下部通过螺栓连接，所述上部设置有压电传感器测压孔和船模注水及穿线孔，所述下部通过定位孔与有机玻璃水槽连接；本发明通过底部打光方式的灵活调节可实现船模附近流场的连续测量。通过调节溃坝水位比及船艏角度可模拟多种上浪工况，操作方便、快捷，而且成本低廉，本发明可以满足不同实验工况条件下，甲板上浪内部流场与砰击压力同步耦合测量。

技术领域

本发明涉及一种模拟试验装置，运用先进的可视化技术可对船模上浪时其附近的流场分布进行实时捕捉及测量甲板上浪引起的砰击载荷，主要涉及到流体力学，船舶安全分析等领域。

背景技术

21世纪，人类进入了大规模开发和利用海洋的时期。与陆地环境不同的是海洋条件复杂，作为海洋建设载体的船舶、海上浮动核电站等，会长期遭受到由于波浪甲板上浪而产生的巨大冲击压力，严重的上浪冲击会破坏船舶上层结构和甲板，甚至导致船舶的沉没。甲板上浪是一种强非线性/大变形自由面两相流动现象，随着海洋开发进程的加快和海洋条件的恶劣化，由甲板上浪导致海上结构损害的现象时有发生，因此这种强非线性现象受到越来越多的关注。以往人们在进行甲板上浪试验时，大多旨在获取冲击载荷，能测量因素较为单一，不能进行综合试验。因此从机理入手研究甲板上浪内部流场与砰击压力之间的关系至关重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有较高精度，可以满足不同实验工况条件下，甲板上浪内部流场与砰击压力同步耦合测量，同时结构简单，设计巧妙、价格低廉，数据采集准确方便的溃坝式甲板上浪模拟试验装置。

本发明的目的是这样实现的：

一种溃坝式甲板上浪模拟试验装置，包括试验系统框架、试验本体、信息采集系统三个部分；所述试验系统框架包括不锈钢台架、不锈钢滑轨和铝合金支撑框架；所述试验本体包括有机玻璃水槽、将有机玻璃水槽一分为二的闸门、设置在有机玻璃水槽底部排水孔、放置在有机玻璃水槽内的有机玻璃试验船模，所述有机玻璃试验船模包括上部和下部、所述上部和下部通过螺栓连接，所述上部设置有压电传感器测压孔和船模注水及穿线孔，所述下部通过定位孔与有机玻璃水槽连接；所述信息采集系统包括光学升降平台、高速摄影仪、连续激光、光路调节小车、平面镜。

本发明还包括这样一些特征：

试验时采用有机玻璃制作一无盖的长方形箱体，用闸门将箱体分隔为左、右两个腔室，上腔室较小，在箱体底部设有排水孔和船模定位螺纹孔，之后将箱体固定在不锈钢制作的台架上，当上述工作准备就绪后，再在试验本体附近布置连续激光、相机，通过铝合金支撑框架和光学升降平台调节激光和相机到合适的位置并固定，之后通过光路调节小车的位置及平面镜的仰角来调节光路；使用时通过调节船模迎浪面和水箱左右腔室水位比，来模拟不同船艏角度和波浪条件下的甲板上浪情况，并通过压电传感器和PIV系统获得甲板上浪试验数据；

所述船模的甲板及竖直挡板上安装有压电传感器；

通过更换船模底部螺纹孔的对应位置实现船艏90°、45°典型船模上浪工况。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明可以满足不同实验工况条件下，甲板上浪内部流场与砰击压力同步耦合测量。采用有机玻璃制造中空的船模，在试验时船模内部装满水，能有效避免因激光经过气液交界面产生的光路畸变对试验造成的影响。船模底部左右倾斜度分别为45°和90°，通过调节船模底部螺纹孔与水箱底部螺纹孔的配合方式，可调节船艏迎浪角度用于测量不同角度的上浪信息。通过底部打光方式的灵活调节可实现船模附近流场的连续测量。通过调节溃坝水位比及船艏角度可模拟多种上浪工况，操作方便、快捷，而且成本低廉。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；