一种船舶系泊物理模型试验中的系缆力模拟装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种物理模型试验的模拟装置，具体涉及一种船舶系泊物理模型试验中的系缆力模拟装置。
【背景技术】
[0002]经济全球化给物流行业带来了远大的前景，海运以其低廉的价格和巨大的运载量成为国际贸易中的主要运输方式。进入二十一世纪，中国海运业蓬勃发展，取得了显著的成绩。中国开始在国际贸易中扮演着重要角色，在高速发展的同时也对码头的安全提出了新的挑战。停靠靠码头的船舶在风、浪、水流等因素的作用下，若运动量过大，不仅影响装卸作业安全，还影响自身以及码头结构的安全。通常停靠在码头的船舶需要用缆绳与码头上的系船柱或系船墩连接，以限制船舶的运动。船舶由于受自然、人工等因素作用使缆绳产生的拉力，即为系缆力。系缆力与船舶特性以及受到的风、浪、水流荷载有关。系缆力的大小直接影响船舶停泊、作业以及码头结构的安全。
[0003]为了更方便更迅速地了解船舶的运动情况，常常需要借助物理模型试验模拟。系缆力也是船模试验需要重点关注的的因素。现阶段的模拟系缆力的主要方法是在某一特定比尺下，寻找与实际缆绳物理性质类似的材料。这种方法比较麻烦，因为实际的缆绳是一种弹性形变，既有力又有位移，而且这种变形是非线性的，缆绳的性质往往很难完全模拟出，容易扩大试验的误差。而且特意去寻找材料或者合成材料，都需要不断地试验验证，成功率低，浪费时间与人力。并且在模拟船舶初始状态时，由于缆绳的长度变化较大，拉力的大小很难准确控制。而且考虑到绳的变形，初始角度变化也很剧烈，试验误差又进一步扩大。
【实用新型内容】
[0004]为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种船舶系泊物理模型试验中的系缆力模拟装置。
[0005]为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是:
[0006]—种船舶系泊物理模型试验中的系缆力模拟装置，包括码头、设置在码头上的两组模拟组件以及分别设置在模型船船艏和船艉的拉力传感器；所述模拟组件包括铁夹、垫块、钢丝绳、钢片组和滑轮组，所述铁夹固定在码头的顶面上，所述钢片组分成上层钢片组和下层钢片组，所述上层钢片组、垫块和下层钢片组依次堆叠被夹于铁夹的上下夹片之间，通过紧固件紧固上下夹片，使上层钢片组、垫块和下层钢片组固定，所述上层钢片组和下层钢片组中的钢片均与码头的侧边平行，所述上层钢片组最上层的钢片一端突出，并且突出的一端上设置有调节钢丝绳长短的调节机构，所述滑轮组固定在码头顶面上，所述滑轮组包括两个滑轮，两个滑轮的滚动面帖靠，所述钢丝绳的一端与拉力传感器连接，另一端穿过滑轮组的中心与调节机构连接。
[0007]位于滑轮组和调节机构之间的钢丝绳不与码头侧边垂直。
[0008]所述调节机构包括匹配的螺丝和螺母，所述螺丝的螺杆上开有通孔，所述螺丝拧于突出钢片的端部，所述螺母拧于螺丝的螺杆上，所述钢丝绳的端部穿过通孔，通过松紧螺母调节钢丝绳的长短。
[0009]所述钢丝绳的端部通过铁钩与拉力传感器连接。
[0010]两滑轮的中心轴所在的平面与钢片平行。
[0011]所述垫块的宽度与钢片的宽度一致。
[0012]本实用新型所达到的有益效果:1、本实用新型利用钢片的弹性去模拟缆绳的线性和拉力，因而在不同的比尺下或在不同的缆绳性质下只需增加或减少钢片的数量，改变钢片的前后位移，能又快又准确地模拟出我们需要的缆绳物理性质；2、在模拟船舶初始状态时，通过调节机构调节钢丝绳长短，来调节船舶初张力，相较于传统的系缆绳打结可靠方便；3、本实用新型结构简单，可拆卸重复使用；4、由滑轮定理，钢丝绳左右两端的力是一致的，可以根据需要调整滑轮组的位置以快速准确地改变初始夹角；5、本实用新型模拟系缆力不需要模拟出整根缆绳的性质，只需在缆绳实际受到拉力的范围内进行模拟，节省大量时间；6、本实用新型可模拟多种不同物理性的缆绳性质。
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型的结构示意图。
[0014]图2为滑轮组的结构示意图。
[0015]图3为开有通孔的螺丝的结构示意图。
[0016]图4为钢片率定不意图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
[0018]如图1所示，一种船舶系泊物理模型试验中的系缆力模拟装置，包括码头1、设置在码头I上的两组模拟组件2以及分别设置在模型船3船艏和船艉的拉力传感器4。
[0019]上述模拟组件2包括铁夹5、垫块8、钢丝绳9、钢片组和滑轮组10，铁夹5固定在码头I的顶面上，钢片组分成上层钢片组6和下层钢片组7，上层钢片组6、垫块8和下层钢片组7依次堆叠被夹于铁夹5的上下夹片之间，通过紧固件紧固上下夹片，使上层钢片组6、垫块8和下层钢片组7固定，垫块8的宽度与钢片的宽度一致，这里的垫块8采用的是有机塑料块，上层钢片组6和下层钢片组7中的钢片均与码头I的侧边平行，上层钢片组6最上层的钢片一端突出，并且突出的一端上设置有调节钢丝绳9长短的调节机构，滑轮组10固定在码头I顶面上，滑轮组10结构如图2所示，包括两个滑轮12，两个滑轮12的滚动面帖靠，两滑轮12的中心轴所在的平面与钢片平行，钢丝绳9的一端与拉力传感器4连接，这里通过铁钩11与拉力传感器4连接，另一端穿过滑轮组10的中心与调节机构连接，位于滑轮组10和调节机构之间的钢丝绳9不与码头I侧边垂直。
[0020]上述调节机构包括匹配的螺丝13和螺母15，如图3所示，螺丝13的螺杆上开有通孔14，螺丝13拧于突出钢片的端部，螺母15拧于螺丝13的螺杆上，钢丝绳9的端部穿过通孔14，通过松紧螺母15调节钢丝绳9的长短。
[0021]上述系缆力模拟装置，在使用之前需要进行钢片率定(率定为现有技术，这里不详细叙述了，具体结构参照图4所示)。
[0022]上述系缆力模拟装置，在使用时，根据上述结构连接，当采集到拉力传感器4上的拉力偏小时，松动螺母15，缩短钢丝绳9后拧紧螺母15固定；当偏大时，松动螺母15，伸长钢丝绳9后拧紧螺母15固定；如此反复，直至得到我们需要的数值。
[0023]上述系缆力模拟装置利用钢片的弹性去模拟缆绳的线性和拉力，因而在不同的比尺下或在不同的缆绳性质下只需增加或减少钢片的数量，改变钢片的前后位移，能又快又准确地模拟出我们需要的缆绳物理性质；并且在模拟船舶初始状态时，通过调节机构调节钢丝绳9长短，来调节船舶初张力，相较于传统的系缆绳打结可靠方便；而且结构简单，可拆卸重复使用；另一方面，由滑轮定理，钢丝绳9左右两端的力是一致的，可以根据需要调整滑轮组10的位置以快速准确地改变初始夹角；而且模拟系缆力不需要模拟出整根缆绳的性质，只需在缆绳实际受到拉力的范围内进行模拟，节省大量时间。
[0024]综上所述这种系缆力模拟装置，简单轻便，成本较低，准确率高，节约时间，可以循环使用，可模拟多种不同物理性的缆绳性质。
[0025]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种船舶系泊物理模型试验中的系缆力模拟装置，其特征在于:包括码头、设置在码头上的两组模拟组件以及分别设置在模型船船艏和船艉的拉力传感器； 所述模拟组件包括铁夹、垫块、钢丝绳、钢片组和滑轮组，所述铁夹固定在码头的顶面上，所述钢片组分成上层钢片组和下层钢片组，所述上层钢片组、垫块和下层钢片组依次堆叠被夹于铁夹的上下夹片之间，通过紧固件紧固上下夹片，使上层钢片组、垫块和下层钢片组固定，所述上层钢片组和下层钢片组中的钢片均与码头的侧边平行，所述上层钢片组最上层的钢片一端突出，并且突出的一端上设置有调节钢丝绳长短的调节机构，所述滑轮组固定在码头顶面上，所述滑轮组包括两个滑轮，两个滑轮的滚动面帖靠，所述钢丝绳的一端与拉力传感器连接，另一端穿过滑轮组的中心与调节机构连接。2.根据权利要求1所述的一种船舶系泊物理模型试验中的系缆力模拟装置，其特征在于:位于滑轮组和调节机构之间的钢丝绳不与码头侧边垂直。3.根据权利要求1或2所述的一种船舶系泊物理模型试验中的系缆力模拟装置，其特征在于:所述调节机构包括匹配的螺丝和螺母，所述螺丝的螺杆上开有通孔，所述螺丝拧于突出钢片的端部，所述螺母拧于螺丝的螺杆上，所述钢丝绳的端部穿过通孔，通过松紧螺母调节钢丝绳的长短。4.根据权利要求1所述的一种船舶系泊物理模型试验中的系缆力模拟装置，其特征在于:所述钢丝绳的端部通过铁钩与拉力传感器连接。5.根据权利要求1所述的一种船舶系泊物理模型试验中的系缆力模拟装置，其特征在于:两滑轮的中心轴所在的平面与钢片平行。6.根据权利要求1所述的一种船舶系泊物理模型试验中的系缆力模拟装置，其特征在于:所述垫块的宽度与钢片的宽度一致。
【专利摘要】本实用新型公开了一种船舶系泊物理模型试验中的系缆力模拟装置，包括码头、设置在码头上的两组模拟组件以及分别设置在模型船船艏和船艉的拉力传感器；模拟组件包括铁夹、垫块、钢丝绳、钢片组和滑轮组，铁夹固定在码头的顶面上，钢片组分成上层钢片组和下层钢片组，上层钢片组、垫块和下层钢片组依次堆叠被夹于铁夹的上下夹片之间，通过紧固件紧固上下夹片，上层钢片组最上层的钢片一端突出，并且突出的一端上设置有调节钢丝绳长短的调节机构，滑轮组固定在码头顶面上，钢丝绳的一端与拉力传感器连接，另一端穿过滑轮组的中心与调节机构连接。简单轻便，成本较低，准确率高，节约时间，可以循环使用，可模拟多种不同物理性的缆绳性质。
【IPC分类】G01M99/00
【公开号】CN204924689
【申请号】CN201520661442
【发明人】沈旭伟, 严士常, 钟雄华, 杨越, 范力阳
【申请人】河海大学
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年8月28日