[發(fā)明專利]一種模擬極地船冰碰撞的特征冰阻力試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010138817.0
• 申請日: 2020-03-03
• 公開（公告）號: CN111307391B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡冰;赫偉建
• 申請（專利權(quán)）人: 交通運(yùn)輸部水運(yùn)科學(xué)研究所
• 主分類號: G01M7/08
• 分類號: G01M7/08
• 代理公司: 上海創(chuàng)開專利代理事務(wù)所(普通合伙) 31374
• 代理人: 汪發(fā)成

1.一種模擬極地船冰碰撞的特征冰阻力試驗(yàn)裝置，其特征在于，包括：

模擬極地低溫池(1)：用于展現(xiàn)等比例縮小的極地浮冰效果，搭載用于記錄破冰所需臨界動力值的測量機(jī)構(gòu)，以及用于實(shí)時監(jiān)控船冰碰撞過程中的船體與浮冰結(jié)構(gòu)狀態(tài)的圖像數(shù)據(jù)采集機(jī)構(gòu)，來模擬極地環(huán)境下船冰碰撞試驗(yàn)，直觀地展現(xiàn)并記錄模型船(111)與表面不同特征浮冰的碰撞試驗(yàn)情況與結(jié)果；

極地浮冰制備系統(tǒng)：包括PLC控制柜(6)、制冰機(jī)構(gòu)、浮冰表面圖紋生成機(jī)構(gòu)、制備原料供應(yīng)機(jī)構(gòu)，用于在模擬極地低溫池(1)制造等比例縮小的極地浮冰效果；所述PLC控制柜(6)用于對制冰系統(tǒng)進(jìn)行制冰功率控制，制造浮冰碰撞試驗(yàn)所需要的冰，所述PLC控制柜(6)內(nèi)部建立有可被雕刻機(jī)空間加工的三維模型和對應(yīng)的浮冰環(huán)境數(shù)據(jù)模型；

輔助連接機(jī)構(gòu)：用于支撐模擬極地低溫池(1)、PLC控制柜(6)、極地浮冰制備系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)模擬極地低溫池(1)與極地浮冰制備系統(tǒng)的之間的位置平順過渡，完成模擬極地低溫池(1)的浮冰由制造至測試工位的位移；

碰撞試驗(yàn)?zāi)M控制系統(tǒng)(112)：用于根據(jù)試驗(yàn)?zāi)M極地地區(qū)的浮冰的硬度和厚度信息，以及加載于模擬極地低溫池(1)內(nèi)的模型船(111 )的結(jié)構(gòu)和材料特征，精準(zhǔn)控制測量機(jī)構(gòu)與模型船(111 )的牽引配合產(chǎn)生動力輸出，以及圖像數(shù)據(jù)采集機(jī)構(gòu)實(shí)時采集的碰撞過程中船冰碰撞圖像數(shù)據(jù)后，建立由試驗(yàn)?zāi)M極地地區(qū)浮冰的硬度和厚度信息以及加載于模擬極地低溫池(1)內(nèi)的模型船(111 )的結(jié)構(gòu)和材料特征相結(jié)合的由船冰碰撞圖像數(shù)據(jù)形成的模擬碰撞模型。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬極地船冰碰撞的特征冰阻力試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述模擬極地低溫池(1)一內(nèi)側(cè)部連通安裝有電磁閥的進(jìn)出水管(113)，另一側(cè)部開設(shè)有一缺口并與容納模型船(111)的船體水池(2)上的缺口相對應(yīng)且通過側(cè)部設(shè)置橡膠壓條相連接形成注水后的通路；所述船體水池(2)的側(cè)部連接有安裝電磁閥的水管(201)，所述模型船(111)初始狀態(tài)下由船體水池(2)經(jīng)缺口形成的通路駛?cè)肽M極地低溫池(1)進(jìn)行碰撞試驗(yàn)；

所述測量機(jī)構(gòu)包括拽曳拉力傳感器(114)以及分別轉(zhuǎn)動安裝于模擬極地低溫池(1)端部和船體水池(2)端部兩側(cè)的第一轉(zhuǎn)輥(103)和第二轉(zhuǎn)輥(202)，所述第一轉(zhuǎn)輥(103)和第二轉(zhuǎn)輥(202)上分別通過第一位置調(diào)節(jié)限位環(huán)(105)和第二位置調(diào)節(jié)限位環(huán)(2021)安裝有定滑輪(104)和卷輪(2021)，所述模型船(111)通過剛性繩(106)經(jīng)拽曳拉力傳感器(114)后與定滑輪(104)相連并上卷繞回轉(zhuǎn)至卷輪(2021)進(jìn)行傳動相連，所述第二轉(zhuǎn)輥(202)端部安裝有減速器的電機(jī)總成(205)提供衡定力且穩(wěn)定的拉力輸出，使模型船(111)在需要的橫向位置角度進(jìn)行浮冰的定速碰撞試驗(yàn)；

所述圖像數(shù)據(jù)采集機(jī)構(gòu)包括設(shè)置于支撐柱(8)頂端的第一平行滑軌(115)以及滑移配合的倒“凵”形滑移架(107)，所述倒“凵”形滑移架(107)上滑動配合有通過光電傳感器與模型船(111)位置實(shí)時追蹤進(jìn)行圖形采集的安裝有前攝像頭(110)和側(cè)攝像頭(109)的第一承載滑塊(108)，分別對模型船(111)與浮冰的前部和側(cè)部碰撞位置圖像實(shí)時采集和記錄；所述船體水池(2)與第一轉(zhuǎn)輥(103)相對的側(cè)部設(shè)置有橫向位置可調(diào)節(jié)的與模型船(111)尾部正對的距離測量模塊(204)。