一种船舶结构冲击试验系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种船舶结构冲击试验系统，在顶部开孔板的下方悬挂有船模，顶部开孔板上安装有摆球加载机构，所述摆球加载机构包括水平板、安装在水平板上的立板、安装在水平板两端的U型夹具板、通过转轴安装在水平板下方的旋转梁，所述U型夹具板安装在顶部开孔板上，旋转梁上设置有导轨、导轨中设置电磁铁，转轴的端部连接有摆绳，摆绳的端部设置摆球，所述水平板上设置有手摇滚轮，立板上端设置有中间滚轮，调节绳的一端卷绕在手摇滚轮上、另一端绕过中间滚轮后与旋转梁的下端固连。本实用新型可有效避免传统船模结构弹簧竖向承载的能量损耗的误差，同时台架扩展性强，可以实现不同尺度模型试验，该装置结构简单制作周期短、试验成本低。
【专利说明】
一种船舶结构冲击试验系统
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及一种试验系统，尤其涉及一种船舶结构冲击试验系统，属于船舶设备抗冲击的考核试验装备试验技术领域，用以分析船体结构冲击环境及振动模态特性。
【背景技术】
[0002]船舶抗冲击能力与减振能力是抵抗海洋环境冲击载荷和设备激励作用关键性能之一。目前船舶结构冲击试验可以模拟船舶在特殊环境下遭受偶然冲击载荷的适应能力和动态响应，可以有效提高船体生命力及关键设备的可靠性，保障舰艇安全舒适运行。
[0003]现行的冲击试验装置，通常采用坐地式或跌落式冲击试验机，通过气囊、阻尼器和弹簧等进行隔振处理，并且需要电机或重力进行驱动，无法满足大尺度船模水中弱约束边界的试验要求。并且存在试验设备复杂成本高、可移动性能差等缺点。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的是为了依据船舶结构冲击振动特殊性要求而提供一种船舶结构冲击试验系统，并具有满足船舶水中弱约束条件、模型尺度范围广、结构简单经济、试验效率高等特点，可用于船舶结构及设备模型的冲击试验，克服了现有缺乏专用船舶冲击试验系统的不足。
[0005]本实用新型的目的是这样实现的:包括由顶部开孔板、底部配重板和连接顶部开孔板和底部配重板的斜向槽钢支撑架组成的试验台架，在顶部开孔板的下方悬挂有船模，顶部开孔板上安装有摆球加载机构，所述摆球加载机构包括水平板、安装在水平板上的立板、安装在水平板两端的U型夹具板、通过转轴安装在水平板下方的旋转梁，所述U型夹具板安装在顶部开孔板上，所述旋转梁上设置有导轨，导轨中设置有电磁铁，所述转轴的端部连接有摆绳，摆绳的端部设置摆球，所述水平板上设置有手摇滚轮，立板上端设置有中间滚轮，调节绳的一端卷绕在手摇滚轮上、另一端绕过中间滚轮后与旋转梁的下端固连。
[0006]本实用新型还包括这样一些结构特征:
[0007]1.所述转轴的端部还安装有测量旋转梁摆动角度的角度刻度盘。
[0008]2.所述摆球在电磁铁通电时被电磁铁吸附并随旋转梁运动。
[0009]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:(I)本实用新型采用摆球摆动冲击，通过控制高度确定冲击载荷，并能够横向扩展支架来满足船舶各尺度结构模型冲击试验要求，具有结构简单、造价低、可以方便控制冲击能量与冲击加载点。(2)考虑到船舶结构在水中弱约束边界条件，本实用新型对模型采取了悬挂处理方式，在水平方向进行冲击加载，使其支撑力与冲击振动方向正交，避免了各方向的耦合干扰力，以此在较低成本的情况下得出较高试验的精度。(3)本实用新型通过可移动式电磁铁控制摆球释放高度，可实现单人冲击试验操作，提高了试验效率。
【附图说明】
[0010]图1是本实用新型的整体结构示意图；
[0011 ]图2是本实用新型的主视方向的结构示意图；
[0012]图3是本实用新型的摆球激励加载机构的主视方向的结构示意图；
[0013]图4是本实用新型的摆球激励加载机构的俯视方向的结构示意图；
[0014]图5是本实用新型的摆球激励加载机构的侧视方向的结构示意图。
[0015]图中:1-顶部开孔板;2-加强角钢;3-端部连接板;4-斜向槽钢支撑架;5-底部配重板;6-旋转梁；7-加强肘板;8-摆球加载调节机构；9-船模；10-立板；I1-U形夹具板；12-转轴；13-手摇滚轮(带有摇动手柄的滚轮)；14-紧固螺栓；15-角度刻度盘；16-电磁铁；17-调节绳；18-摆球;19-中间滚轮;20-水平板。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图与【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细描述。
[0017]根据图1?图5，本实用新型包括侧向槽钢4、顶部开孔板1、底部配重板5、摆球加载调节机构8和模型扩展架等部件，其中顶板与底部配重板通过侧向螺栓与槽钢固定连接，并横向安装加强肘板提高该台架刚度与稳性;所述配重底板两侧安装，用于加强台架稳定性，降低模型悬挂状态中心偏高对试验的影响，必要时可在底部添加额外重物压载。在所述顶板插入摆球加载调节机构8，并在该机构水平板20上方设置立板10、紧固螺栓14与手摇滚轮13;采用细绳悬挂冲击实验模型，根据其尺度及加载要求选取合适的系绳点；此外，在摆球加载调节机构的下方设置有转轴及旋转梁，通过手摇调节滚轮13的角度，进而控制摆球释放高度。
[0018]本实用新型的斜向槽钢支撑架4，数量为四根且两端对称分布，也即斜向槽钢支撑架4斜倾对称连接，设置成下宽上窄确保台架有足够刚度，并可在槽钢内槽安置试验所需线路，通过端部连接板3与顶部开孔板1、底部配重板5螺栓连接;底部配重板5采用两块加厚板，在台架宽度方向两侧固定连接并设置加强肘板7;冲击试验台架的顶部开孔板I设置有四排密集开孔结构，与可拆卸式外伸扩展板架搭配，满足各种尺度模型的吊装试验，顶部开孔板I在板下方固定连接加强角钢2;在所述顶部开孔板I下方悬挂船模9;所述顶部开孔板I上安装摆球加载调节机构8，摆球加载调节机构8可在水平X-Y平面内精确调节位置，并借助夹具板螺栓孔14进行紧固定，摆球加载调节机构8下方中央位置通过转轴12安装旋转梁6，该旋转梁6通过调节绳17进行相应的控制，调节绳17—端连接旋转梁6自由端部，另一端绕过中间滚轮19后缠绕在手摇滚轮13上;旋转梁6端部安装有移动式电磁铁16，具有与摆球活动半径相同调节范围；其中摆球18可由电磁铁16吸附控制，摆球18系于摆绳一端，摆绳另一端系于转轴12。
[0019]将摆球18和船模9悬吊安装在相应的位置;旋转梁6通过调节绳17与角度刻度盘15进行协同调节;调节绳17两端分别连接手摇滚轮13与旋转梁6端部。
[0020]在船舶冲击模型悬挂安装完毕，需对摆球加载调节机构位置进行精确调节，确保静置时该悬挂模型受冲击位置与自由悬挂摆球之间留有微小间隙，使摆球能够准确侧向加载于规定的船模位置。
[0021]旋转梁6可通过手摇调节滚轮机构角度，并协同调节电磁铁位置以匹配该摆球摆动半径，实现不同冲击能量加载条件下船模的冲击响应试验。
[0022]将冲击响应测试仪器，如加速度传感器、应变片等设备布置于模型测点，电源线、信号线采用屏蔽线交叉布置，合理布置各仪器电源，减少仪器间电流波动造成的干扰影响。
[0023]本实用新型主要包括模型立式试验台架、摆球加载调节机构。其中模型立式试验台架由两端斜向钢作支撑，通过端部连接板与上端顶板和底部配重板螺栓连接，辅以肘板加强固定。其中顶板开四排密集孔可作为模型悬挂点，或作为可拆卸式外伸扩展板架固定连接孔。摆球加载调节机构由双层板夹具与顶板连接，并通过螺栓孔紧固；其中该夹具板下方设置转轴，作为摆球的摆绳悬挂点，同时连接旋转梁一端。
[0024]本实用新型的各主要结构之间采用螺栓连接，辅以肘板加强，并且结构整体下宽上窄，底部采用配重板进行稳固。顶部开孔板I上安装摆球加载调节机构，摆球加载调节机构采用双层板夹具进行定位与紧固；并设有垂向支撑立板及旋转梁转轴，在该转轴侧方安装角度刻度盘15控制旋转梁角度。其中旋转梁末端连接调节绳，在该绳另一端借助滚轮连接于摆球加载调节机构上方的手摇滚轮机构;此外旋转梁轴向安装有电磁铁移动导轨，电磁铁安装在导轨中并可沿着导轨移动并定位在相应的位置上，调节电磁铁与摆球的旋转半径位置处;同时摆球与船模的撞击点同处相同水平高度。
[0025]本实用新型涉及船舶结构振动冲击试验技术领域，其目的是设计一种可以进行船体结构冲击环境分析与振动模态分析的一种冲击试验系统，模拟舰船不同部位与方向的冲击响应与振动模态。它是由侧向槽钢、顶部板架、底部配重、摆球加载调节机构和模型扩展架构成的试验台架系统;在上述摆球加载调节机构侧方设置角度控制器来控制摆球激励载荷，辅以端部电磁铁约束摆球释放频率;船模悬挂与摆球等高布置，通过侧击进行加载。本实用新型通过悬挂式试验台架，开展了船舶在水中弱约束条件下船舶结构冲击振动试验，可以有效避免传统船模结构弹簧竖向承载的能量损耗的误差，同时台架扩展性强，可以实现不同尺度模型试验，该装置结构简单制作周期短、试验成本低。
【主权项】
1.一种船舶结构冲击试验系统，其特征在于:包括由顶部开孔板、底部配重板和连接顶部开孔板和底部配重板的斜向槽钢支撑架组成的试验台架，在顶部开孔板的下方悬挂有船模，顶部开孔板上安装有摆球加载机构，所述摆球加载机构包括水平板、安装在水平板上的立板、安装在水平板两端的U型夹具板、通过转轴安装在水平板下方的旋转梁，所述U型夹具板安装在顶部开孔板上，所述旋转梁上设置有导轨，导轨中设置有电磁铁，所述转轴的端部连接有摆绳，摆绳的端部设置摆球，所述水平板上设置有手摇滚轮，立板上端设置有中间滚轮，调节绳的一端卷绕在手摇滚轮上、另一端绕过中间滚轮后与旋转梁的下端固连。2.根据权利要求1所述的一种船舶结构冲击试验系统，其特征在于:所述转轴的端部还安装有测量旋转梁摆动角度的角度刻度盘。3.根据权利要求1或2所述的一种船舶结构冲击试验系统，其特征在于:所述摆球在电磁铁通电时被电磁铁吸附并随旋转梁运动。
【文档编号】G01M7/02GK205719460SQ201620400306
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年5月5日
【发明人】郭君, 范斌, 李晓文, 王丽楠, 张阿漫
【申请人】哈尔滨工程大学