纵向隔板和三片垂直于纵向隔板的横向隔板，所述横向隔板呈“凹”型，其中间留有宽度大于船模3宽度的凹槽，船模3与纵向隔板、横向隔板之间通过柔性薄膜4进行柔性连接，且使柔性薄膜4宽度稍大于隔板2与船模3的间距。柔性薄膜4与隔板2和船模3在连接处进行热硫化连接，以保证其密封性。隔板2和柔性薄膜4将船模3与水槽I之间的空间分割为A-H八个单元水密腔室。
[0037]此外，船模3上还要布置一个沿船模纵向中线贯穿扭转中心的轴5，通过轴5与水槽I的槽壁连接，船模3可以该轴5为中心扭转。
[0038]( 二 )测量仪器的安装；
[0039]首先要在所有水槽隔板2深度方向标注刻度以便调整船模3各部分的吃水深度。其次关于应变传感器7安装位置的选择，优选设置在船舶舱室大开口 8的角隅处，因为这里受到的力最大，同时在船模3的舷侧外板处也布置应变传感器7。角位移传感6其则布置在中心扭转轴5上用来测量船模3的扭转角。之后将各传感器和电荷放大器9、多通道信号采集仪10、计算机11顺次连接。
[0040](三)实验操作；
[0041]整个大开口船舶扭转实验装置制作完成后，据船舶航行水域的波浪状况，选取某一瞬时波形作分析，借助实验装置的各单元水密腔室，将该瞬时波形划分为对应的若干个阶段，对每个阶段的波幅择定一平均值，之后在各单元水密腔室中注水合适的水量，形成与所述平均值比例对应的水深。
[0042]如图1至图3所示的一实施例，首尾对称的船舶与波浪成α角度前进。船长L和波长λ的关系是A=L cosa，由图1可以看出，图中船首、船尾处于波峰位置，船中处于波谷位置。直立状态下的船舶，它两舷的吃水深度是不相同的，如图2所示，船体的前半部分，右舷吃水比左舷小；在后半部分，如图3所示，则是左舷吃水比右舷小，船舶前半段的浮力V(排水量的1/2)作用点位于距船纵中剖面的e处，由左右两舷吃水不同造成了从左舷作用于右舷的横向作用力H，船舶的后半部分恰恰相反。这样，在船中剖面m-n的地方将作用一个绕船体扭转轴的力矩。一般的船舶，它的扭转中心一般在形心位置G的附近，它在斜浪中航行时所受到的横向力H因为与G靠近，所以由H产生的力矩很小，基本可以忽略不计，则在船中剖面所受到的扭矩是:?ψ = VXe。但是对于大开口船舶，由于它剖面的扭转中心一般处于船舶基线下面(扭转中心由剖面形状计算得到)，和剖面形心G的距离相对较远，使其除了承受由浮力造成的扭矩之外，还承受舷侧吃水高度差H产生的扭矩。
[0043]实验时，根据图1中设定的波形，向各单元水密腔室内注入不等量的水，以此来模拟船舶在斜浪中航行的受力情形，具体操作时，A和H单元水密腔室的水深大于其它单元水密腔室的水深，位于船模3中部的单元水密腔室水深小于位于船模3首尾两端的单元水密腔室水深。之后，学生可直接观察船模的变形状况，并通过计算机11观察各传感器采集的数据信息，对大开口船模各部位的受力及扭转变形有直观的认知。
[0044]以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。
【主权项】
1.波浪中航行的大开口船舶扭转实验装置，其特征在于，包括水槽(I)、具有大开口的船模(3)、传感器系统、信号调理及采样系统和带有显示单元的终端: 所述船模(3)通过纵向贯穿船模扭转中心的轴(5)与水槽两端的槽壁连接，船模(3)可以该轴(5)为中心扭转，船模(3)到水槽槽壁和水槽底面之间的空间设有若干隔板(2)，所述隔板(2) —端固定在水槽(3)上，另一端通过柔性薄膜(4)与船模(3)连接，空间被隔板(2)与柔性薄膜(4)分割为多个环绕在船模周侧的单元水密腔室，柔性薄膜(4)与隔板(I)、船模(3)的连接处密封； 所述传感器系统包括布置在船模(3)上的应变传感器(7)和采集船模扭转信息的角位移传感器￠)，应变传感器(7)的设置点包括船舶舱室大开口角隅处、船模舷侧外板，所述角位移传感器布置在所述轴(5)上，所述应力传感器(7)、角位移传感器(6)分别与所述信号调理及采样系统连接，信号调理及采样系统与所述终端连接。2.根据权利要求1所述的波浪中航行的大开口船舶扭转实验装置，其特征在于，各单元水密腔室在与其对应的隔板(2)上标注有读取水深的刻度。3.根据权利要求1所述的波浪中航行的大开口船舶扭转实验装置，其特征在于，所述柔性薄膜(4)为橡胶柔性薄膜。4.根据权利要求1所述的波浪中航行的大开口船舶扭转实验装置，其特征在于，所述船模(3)由聚氨酯泡沫塑料制成。5.根据权利要求1所述的波浪中航行的大开口船舶扭转实验装置，其特征在于，所述隔板(2)包括一片位于轴(5)正下方的纵向隔板和若干片垂直于纵向隔板的横向隔板。6.根据权利要求1所述的波浪中航行的大开口船舶扭转实验装置，其特征在于，所述信号调理及采样系统包括电荷放大器(9)和多通道数据采集仪(10)。7.一种用于权利要求1至6中任一项波浪中航行的大开口船舶扭转实验装置的操作方法，其特征在于，包括模拟波形的步骤: 根据船舶航行水域的波浪状况，选取某一瞬时波形作分析，借助实验装置的各单元水密腔室，将该瞬时波形划分为对应的若干个阶段，对每个阶段的波幅择定一平均值，之后在各单元水密腔室中注水合适的水量，形成与所述平均值比例对应的水深。
【专利摘要】本发明公开了一种波浪中航行的大开口船舶扭转实验装置及操作方法，所述实验装置包括水槽、具有大开口的船模、传感器系统、信号调理及采样系统和带有显示单元的终端。所述船模通过纵向贯穿船模扭转中心的轴与水槽两端的槽壁连接，船模可以该轴为中心扭转，船模到水槽槽壁和水槽底面之间的空间设有若干隔板，所述隔板一端固定在水槽上，另一端通过柔性薄膜与船模连接，所述空间被隔板与柔性薄膜分割为多个环绕在船模周侧的单元水密腔室。本实验装置可生动、直观的演示和验证扭转对大开口船舶的危害，引起学生对大开口船舶产生扭转的重视，使学生对船舶在波浪中发生扭转方面的知识有更直观的认知，有效提高教学效果。
【IPC分类】G09B25/02
【公开号】CN105185219
【申请号】CN201510684567
【发明人】张健, 昌满, 吴天强, 马浩然
【申请人】江苏科技大学
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年10月20日