专利名称：船舶抗冲击试验局部舱段模型的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种船舶抗冲击试验模型，具体地说是一种可用于进行抗冲击试验的船舶局部舱段模型。
背景技术：
船舶在航行过程中不可避免的会受到各种冲击载荷的作用，如碰撞、搁浅事故中的碰撞力载荷以及爆炸冲击载荷等，从而威胁船舶的生命力。局部结构的冲击响应规律和强度校核对于船舶生命力具有重要意义。目前，我国在船舶抗冲击试验主要集中在实船抗冲击试验、局部板架抗冲击和缩比结构抗冲击三个方面。由于实船试验耗费庞大，实施上又十分困难，在我国现有的国情下，还仅能对个别船舶开展试验；局部板架试验虽然成本相对较低，但由于试验模型与船体的实际结构有较大差异，导致结构响应相差较大，用其考核船舶的局部强度精度较低；缩比模型试验不仅在模型制造方面存在一定困难，而且得到的结果无法通过相似关系换算到实船上，亦不能采用此种方法对船舶的局部强度进行有效评估。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以经济、准确、有效考核船舶在冲击载荷作用下的局部强度的船舶抗冲击试验局部舱段模型。本发明的目的是这样实现的它是由双层底舱、压载舱和浮力储备舱构成的箱体；箱体的截面形状与试验船舶沿船长方向取5-7倍肋距，沿船宽方向取船宽的一半，沿垂向自船底向上取至内底以上3-5 米位置高度所处区域的形状相同；所述双层底舱位于底部，其长度为4-6倍肋距；所述浮力储备舱长度、宽度与双层底舱段相同，位于双层底舱正上方；所述压载舱由两个独立的水密舱组成，分别位于双层底舱与浮力储备舱前后位置处，两舱各向尺寸一致，长度为0. 5-1倍肋距。本发明还可以包括1、所述双层底舱包括外底板、内底板，外底板上布设有纵桁、横向实肋板和纵骨。2、所述双层底舱的外底板呈与船舶底部形状相同的弧度。3、在浮力储备舱的对角位置有两个舱口。本发明通过设计1 1实尺度典型舱段模型，开展相应的抗冲击试验，研究船舶结构的局部强度，可以有效的弥补局部板架模型试验因结构过度简化带来的不准确性，避免实船试验费用高、实施困难等缺点，同时可以解决缩比模型试验难以向实船相似转换的问题。本发明的特点主要体现在(一)结构设计原则舱段结构设计原则为集准确性、经济性与可行性于一体，尽可能真实考核在冲击载荷作用下实际船舶的局部强度。具体要求如下1)准确性。对于不同的船舶，其船体结构布置特点及船舶所受冲击载荷的形式是有所区别的，因此船舶重点考核区域不同，这将导致舱段模型的外观以及内部结构连接形式有所差异。但是无论对于何种船舶，所设计的舱段结构应尽可能真实反映实际船舶的情况。2)经济性。在确保所设计模型能够准确反映实际船舶结构特点及其连接形式的基础之上，截选出实际船舶结构的重点考核位置进行结构设计，尽可能减少舱段结构建造的成本。3)可行性。在确保舱段模型结构准确性与经济性的前提下，结合具体的试验目的与外部环境，设置能够帮助舱段模型顺利应用放到试验中的辅助结构。并根据试验目的设计适宜的浮态，确定正确压载方式，确保试验顺利进行。(二)结构技术方案本发明并未涉及具体某型船舶，针对不同吨位、不同船型的船体，所设计的船舶抗冲击试验的模型结构将有所不同，但无论何种船舶，应该围绕船体薄弱环节以及承载重大设备的舱段展开舱段模型的设计，基于以上原则，具体技术特点如下(1)双层底舱中，底部纵桁、横向实肋板、纵骨、内外底板格将参与到船舶的局部弯曲当中，因此在设计双层底结构时应包括上述典型结构。为解决缩比结构难以向实船相似转换的问题，本发明的舱段结构尺寸不进行缩比而采用真实尺寸；(2)压载舱保证了舱段结构具备多种浮态的可能。根据不同的试验目的，舱段结构将呈现多种浮态，浮态的变化依靠调整压载舱内的压载来实现。压载舱不能受外部冲击载荷直接作用，且不能破坏双层底结构的连续性，因此将压载舱设计在舱段模型首尾两侧， 采用两端压载的方式，保证双层底结构的完整性，避免受到冲击载荷作用，同时提高可操作性。(3)为保证试验的安全进行，舱段模型必须具备足够的储备浮力。与压载舱类似， 浮力储备舱不能受外部冲击载荷直接作用，且不能破坏双层底结构的连续性，因此将浮力储备舱设计于双层底之上，模型中间部位。舱室水密性能好，且内部空间较大，能提供较多的储备浮力。在浮力储备舱对角位置设计两个舱口盖，并在此基础上设置轴流式鼓风机，保证双层底区域空气质量，方便测量工作的进行。(4)由以上方案可得，舱段模型由三部分组成双层底结构，压载舱和浮力储备舱。舱段模型结构沿船长方向取5-7倍肋距，沿船宽方向取船宽的一半，沿垂向自船底向上取至内底以上3-5米位置高度。双层底舱为主要测量区域，位于舱段模型底部，其长度取 4-6倍肋距。浮力储备舱长度、宽度与双层底舱段相同，位于双层底舱正上方，两舱之间被内底板隔离开。压载舱由两个独立的水密舱组成，分别为与双层底舱与浮力储备舱前后位置处，两舱各向尺寸一致，长度取0.5 1倍肋距。双层底舱的外板具有明显的弧度，依据不同的船型特点，其弧度有所差别。此发明具有以下特点(1)完备的船舶典型结构。双层底作为主要测量区域，包括了底部纵桁、横向实肋板、纵骨、内外底板板格等典型船舶结构，舱段结构板材与型材不进行缩比而采用真实尺寸，能够克服局部板架以及缩比模型不能反映实际船舶抗冲击性能的缺陷。采用该舱段模型进行抗冲击试验，其结果可信准确。(2)较低的模型制造成本。模型整体尺度不大，结构复杂程度较低，较之耗资巨大且操作困难的实船试验具有极高的经济性。(3)较强的可操作性。通过设计压载舱，可以调整舱段模型至多种浮态，满足不同的工况设置需要。模型尺度较小，方便运输与整体吊装。(4)较高的试验安全系数。浮力储备舱的设置，确保舱段模型具有足够的储备浮力，避免在模型破损进水的情况下丧失浮力而下沉。对角式舱口盖设计以及对角分布轴流式鼓风机的设置，保证封闭双层底舱内空气质量。
图1是本发明的船舶抗冲击试验局部舱段模型的主视图。图2是图1的左视图。图3是图1的俯视图。图4是内底结构图。图5是外底展开图。图6是图1的A-A剖视图。图7是图1的B-B剖视图。图8是本发明的船舶抗冲击试验局部舱段模型浮态示意图。
具体实施例方式下面结合附图举例对本发明做更详细的描述结合图1-3，本发明的船舶抗冲击试验局部舱段模型是由双层底舱1、压载舱3和浮力储备舱2构成的箱体；箱体的截面形状与试验船舶沿船长方向取5-7倍肋距，沿船宽方向取船宽的一半，沿垂向自船底向上取至内底以上3-5米位置高度所处区域的形状相同； 所述双层底舱位于底部，其长度为4-6倍肋距；所述浮力储备舱长度、宽度与双层底舱段相同，位于双层底舱正上方；所述压载舱由两个独立的水密舱组成，分别位于双层底舱与浮力储备舱前后位置处，两舱各向尺寸一致，长度为0. 5-1倍肋距。同时结合图4-7，双层底舱包括外底板、内底板，外底板上布设有纵桁4、横向实肋板5和纵骨6。双层底舱的外底板呈与船舶底部形状相同的弧度。在浮力储备舱的对角位置有两个舱口。根据船体结构布置特点及船舶所受冲击载荷的形式，一般是船舶底部结构位置处最容易受到冲击载荷的直接作用，因此舱段模型结构设计应以考察船舶底部结构强度为主要目的。由于该发明为一种适用于船舶抗冲击试验的模型结构设计，并未涉及具体某型船舶，因此可以针对不同吨位、不同船型的船体设计出不同的模型方案。对于某一船型，应该围绕船体薄弱环节以及承载重大设备的舱段展开舱段模型的设计。这里以某万吨级油船为例进行进一步说明1、估算冲击载荷大小根据船舶行驶主要海区海况、地形资料及相关规范要求，估算船舶可能受到冲击载荷的大小。
2、确定船舶重点考核区域根据冲击载荷主要的作用区域及具体船体结构相对较为薄弱的部位和重要内部舱室设备及人员要求，确定船舶底部舱段重点考核区域。3、设计舱段模型根据步骤2中已经确定的重点考核区域，以原始船舶结构为基础进行模型简化， 并设计出用以进行抗冲击试验的模型图纸，准备进行加工建造。模型结构图见图1-7。4、焊接工艺要求舱段模型中的典型结构均采用(X)2气体保护焊，焊接工艺标准严格按照船级社相关焊接规范要求，并结合船厂具体施工工艺要求限制。5、浮态设计根据原始模型在水中航行的真实浮态来设计试验舱段模型的浮态，其中纵舱壁不是流固耦合面，不直接受冲击载荷的作用，只有外底板浸没与水线以下。舱段浮态如图8。6、压载设计由步骤5确定的舱段浮态，确定处需要压载的质量以及压载的重新位置，通过向压载舱加压载来实现设计浮态。7、舱段稳性计算为保证试验安全进行，应确保舱段模型在水中具备足够初稳心高和复原力矩。为此，需在步骤6与步骤7的基础之上进行稳性计算，并根据计算结果调整压载设计。
权利要求
1.一种船舶抗冲击试验局部舱段模型，其特征是它是由双层底舱、压载舱和浮力储备舱构成的箱体；箱体的截面形状与试验船舶沿船长方向取5-7倍肋距，沿船宽方向取船宽的一半，沿垂向自船底向上取至内底以上3-5米位置高度所处区域的形状相同；所述双层底舱位于底部，其长度为4-6倍肋距；所述浮力储备舱长度、宽度与双层底舱段相同，位于双层底舱正上方；所述压载舱由两个独立的水密舱组成，分别位于双层底舱与浮力储备舱前后位置处，两舱各向尺寸一致，长度为0. 5-1倍肋距。
2.根据权利要求1所述的船舶抗冲击试验局部舱段模型，其特征是所述双层底舱包括外底板、内底板，外底板上布设有纵桁、横向实肋板和纵骨。
3.根据权利要求1或2所述的船舶抗冲击试验局部舱段模型，其特征是所述双层底舱的外底板呈与船舶底部形状相同的弧度。
4.根据权利要求1或2所述的船舶抗冲击试验局部舱段模型，其特征是在浮力储备舱的对角位置有两个舱口。
5.根据权利要求3所述的船舶抗冲击试验局部舱段模型，其特征是在浮力储备舱的对角位置有两个舱口。
全文摘要
本发明提供的是一种船舶抗冲击试验局部舱段模型。它是由双层底舱、压载舱和浮力储备舱构成的箱体；箱体的截面形状与试验船舶沿船长方向取5-7倍肋距，沿船宽方向取船宽的一半，沿垂向自船底向上取至内底以上3-5米位置高度所处区域的形状相同；所述双层底舱位于底部，浮力储备位于双层底舱正上方，压载舱由两个独立的水密舱组成，分别位于双层底舱与浮力储备舱前后位置处。本发明通过设计1∶1实尺度典型舱段模型，开展相应的抗冲击试验，研究船舶结构的局部强度，可以有效的弥补局部板架模型试验因结构过度简化带来的不准确性，避免实船试验费用高、实施困难等缺点，同时可以解决缩比模型试验难以向实船相似转换的问题。
文档编号G01M7/08GK102323035SQ201110146390
公开日2012年1月18日 申请日期2011年6月1日 优先权日2011年6月1日
发明者任少飞, 刘云龙, 姚熊亮, 崔杰, 张阿漫, 李世铭, 郭君 申请人:哈尔滨工程大学