船舶静水力性能实验装置及其实验方法与流程

本发明涉及一种船舶航行性能实验装置，尤其涉及一种船舶静水力性能实验装置及其实验方法。

背景技术：

船舶静水力是研究船舶航行性能的一门科学，只有了解船舶的静水力特性，才能真正设计、建造和营运起一艘船。船舶静水力特性包括浮性、稳性、抗沉性、快速性、适航性和操作性，是否了解他们对判断船舶是否具有合理的浮态和足够的稳性起着至关重要的作用。

当今对于船舶静水力性能的检测没有一个统一的设备，对检测船舶的要求也比较高，花费的时间长，成本高，操作起来也比较复杂。

因此，亟待解决上述问题。

技术实现要素：

发明目的：本发明的第一目的是提供一种可真实模拟船舶航行状态，检测船舶静水力特性的船舶静水力性能实验装置。

本发明的第二目的是提供该船舶静水力性能实验装置的实验方法。

技术方案：为实现以上目的，本发明公开了一种船舶静水力性能实验装置，包括水槽和放置在该水槽内的船体模型，所述水槽靠近船首的一侧设有测横倾力矩装置；所述船体模型包括用于保障船体模型不倾斜的压载系统和用于模拟船上承重的权重系统，该权重系统包括分别位于船体模型纵轴面上的船首权重、船中权重和船尾权重；所述船体模型的中间设有垂直于纵轴面的可调节权重，该船体模型的左右舷侧上设有至少一个甲板权重。

其中，所述船体模型尾部具有悬架，该悬架上悬吊有重物。

优选的，所述船体模型的中间具有货仓，该船体模型尾部具有甲板仓。

再者，所述压载系统由往货仓和/或甲板仓内灌注一定量的水构成。

进一步，所述船体模型的船身上设有吃水标志线。

优选的，所述船体模型的船身左右两侧设有用于增加船身横摇时的阻尼且减轻横摇的程度的可拆卸式舭龙骨。

进一步，所述测横倾力矩装置包括设置在水槽上的T型支架、设置在该T型支架纵杆上的标尺，该标尺的中心轴与船身相连接，且该标尺的中心上共轴设有指针；所述T型支架的横杆左右两侧设有定滑轮，左右定滑轮上的引线一端与标尺水平右侧相连，引线另一端绕过一动滑轮与标尺水平左端相连，该动滑轮的下方悬挂有砝码。

其中，所述船体模型内还设有用于感应船体倾斜的传感器，该传感器通过模拟数据转换器将检测数据传输至计算机。

优选的，所述船首权重、船中权重和船尾权重包括垂直立销和可沿该垂直立销上下移动的砝码。

本发明一种利用所述的船舶静水力性能实验装置进行静水力性能实验方法，包括如下步骤：

A、在进行静水力性能实验时，使船体模型静置于水槽，通过船体模型内的传感器传输到计算机中的数据，确定船舶的吃水及横倾情况，通过船体模型船中部位的吃水标记线和船首部位的吃水标记线确定船体模型的纵倾情况，进而确定船体模型在水槽(100)中的浮态；

B、通过调节船首权重、船中权重、船尾权重、甲板权重使船体模型达到实验需求的浮态；

C、在达到实验需求的浮态情况下，通过船尾部的悬架及悬架上悬吊的重物，人为的对其悬吊的重物进行角度不大于30度的摆动，然后通过观察船体模型内的传感器传输的数据得到船体模型的横倾角，以及根据船体模型船首部位和船中部位吃水标记线的变化，确定船体模型的纵倾情况，继而计算出船体模型在有悬挂重物条件下的稳性；

D、通过调节甲板权重和设置于船体模型中间部位垂直于纵轴面的可调节权重使船体模型达到小角度的横倾，继而计算出船体模型在小角度倾斜下船舶的稳定性，同时通过位于测横倾力矩装置上的标尺读数以及动滑轮悬挂的砝码进行横倾力矩的计算。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下显著优点：首先本发明实验装置通过搭建全真船体模型，模拟在水中的静水力特性，其中包括浮性、稳性、抗沉性、快速性、适航性和操作性，且操作简单；其次本发明的船体模型采用增强玻璃玻璃纤维塑料外壳，金属上层设备，制造价格低廉；最后该实验方法中船体性能的检测实验装置进行了系统的统一整合，从而使实验更加的简洁方便和提高实验的速度；实验装置利用传感器进行数据的传输，能更好的保障实验精确度。

附图说明

图1为本发明中权重系统的位置结构示意图；

图2为本发明中吃水标志线和可拆卸式舭龙骨的位置结构示意图；

图3为本发明中船体模型的俯视图；

图4为本发明的传感器数据传输的原理图；

图5为本发明中水槽的结构示意图；

图6为本发明中测横倾力矩装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

如图5所示，本发明一种船舶静水力性能实验装置，包括水槽100、船体模型200和测横倾力矩装置300。其中船体模型200自由放置在该水槽100内，测横倾力矩装置300设置在水槽100靠近船首的一侧，侧横倾力矩装置300的力矩中心轴与船体模型200的船身相连接。

如图3所示，本发明的船体模型200包括压载系统201、权重系统、船首权重202、船中权重203和船尾权重204、可调节权重205、甲板权重206、悬架207、货仓208、甲板仓209、吃水标志线210、可拆卸式舭龙骨211和传感器212。

其中，货仓208位于船体模型200的中间，甲板仓209位于该船体模型200的尾部。压载系统201是用于保障船体模型200不倾斜的，该压载系统201由往货仓208和/或甲板仓209内灌注一定量的水构成，同时可用于研究流体的重量对船舶初稳性的影响。

如图1所示，权重系统是用于模拟船上承重的，该权重系统包括分别位于船体模型200纵轴面上的船首权重202、船中权重203和船尾权重204，船首权重202、船中权重203和船尾权重204包括垂直立销和可沿该垂直立销上下移动的砝码。砝码可在垂直立销上上下移动，用于调节船体模型的吃水情况，改变模型的浮态。其中船中权重203设置在船中的货仓208内，且该货仓208内还设有用于感应船体倾斜的传感器212，且传感器212放置在货仓内有助于传感器本身保持干燥，保障传感器的性能。

本发明中船体模型200的中间设有垂直于纵轴面的可调节权重205，该可调节权重205确保在调节重量后，船体模型能在平静的水面上保持水准或者小倾角。

该船体模型200的左右舷侧上设有至少一个甲板权重206。本发明中位于船体模型的左右舷侧的甲板权重206分别有6个，可保障船体模型在平静的水面上的初稳性以及确保实现倾斜实验的过程。

本发明的悬架207位于船体模型200的尾部，该悬架207上悬吊有重物，用于研究悬架重量对船体模型的初稳性的影响。

如图2所示，本发明船体模型200的船身上设有吃水标志线210，为船体模型的吃水标注增加视觉性。所述船体模型200的船身左右两侧设有用于增加船身横摇时的阻尼且减轻横摇的程度的可拆卸式舭龙骨211。船体模型的船首和/或船尾分别设有水槽，将水槽内水放出，可用于模拟船舶的抗沉性实验。船体模型200内还设有传感器212，该传感器212通过模拟数据转换器400将检测数据传输至计算机500，还可连接打印机600，将实验数据同步打印出，如图4所示。

如图6所示，本发明的测横倾力矩装置300包括设置在水槽100上的T型支架301、设置在该T型支架301纵杆上的标尺302，该标尺的中心轴与船身相连接，且该标尺302的中心上共轴设有指针303；所述T型支架301的横杆左右两侧设有定滑轮304，左右定滑轮304上的引线一端与标尺水平右侧相连，引线另一端绕过一动滑轮305与标尺水平左端相连，该动滑轮305的下方悬挂有砝码。

本发明一种利用上述船舶静水力性能实验装置进行静水力性能实验方法，其特征在于，包括如下步骤：

A、在进行静水力性能实验时，使船体模型200静置于水槽100，通过船体模型200内的传感器212传输到计算机500中的数据，确定船舶的吃水及横倾情况，通过船体模型200船中部位的吃水标记线210和船首部位的吃水标记线210确定船体模型200的纵倾情况，进而确定船体模型200在水槽100中的浮态；

B、通过调节船首权重202、船中权重203、船尾权重204、甲板权重206使船体模型200达到实验需求的浮态；

C、在达到实验需求的浮态情况下，通过船尾部的悬架207及悬架207上悬吊的重物，人为的对其悬吊的重物进行角度不大于30度的摆动，然后通过观察船体模型200内的传感器212传输的数据得到船体模型200的横倾角，以及根据船体模型200船首部位和船中部位吃水标记线210的变化确定船体模型200的纵倾情况，继而计算出船体模型200在有悬挂重物条件下的稳性；

D、通过调节甲板权重206和设置于船体模型200中间部位垂直于纵轴面的可调节权重205使船体模型200达到小角度的横倾，继而计算出船体模型200在小角度倾斜下船舶的稳定性，同时通过位于测横倾力矩装置300上的标尺302读数以及动滑轮305悬挂的砝码进行横倾力矩的计算。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实验方法，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。