一种三体船落体砰击试验主体弱化模型

摘要

本发明提出了一种三体船落体砰击试验主体弱化模型，属于船体结构强度领域，特别是涉及一种三体船落体砰击试验主体弱化模型。解决了现有实船模型落体抨击试验中得到的连接桥部砰击压力时历曲线存在两个峰值与实际情况不符，影响试验结果的问题。能够更有针对性的研究主船体部未出水情况下连接桥部的砰击载荷。它包括包括主船体部、连接桥部和片体部，所述连接桥部和片体部型线与实船模型相同，所述连接桥部的尺寸AB与实船模型连接桥部的尺寸EF相同，所述主船体部的高度D大于实船模型主船体部的高度H，所述主船体部两侧与连接桥部和片体部依次相连形成主体弱化模型，所述主体弱化模型为一体结构。它主要用于落体砰击试验中预报连接桥砰击载荷。

说明书

技术领域

本发明属于船体结构强度领域，特别是涉及一种三体船落体砰击试验主体弱化模型。

背景技术

三体船在恶劣的海况下高速航行时，海浪会涌上三体船主体与片体之间的连接桥结构处，发生砰击现象。每个砰击过程虽然持续时间较短，但海浪持续不断地砰击船体，并且砰击压力的峰值极大。对于三体船来说，连接桥结构本就较为脆弱，如若一直受到持续不断的高强度砰击载荷，其结构会遭到破坏，甚至对总纵强度造成威胁。此外，砰击作用还会使作用区域产生局部动态响应，造成船体结构的疲劳损伤，破坏船体结构材料的安全性能，导致船舶使用寿命减少，并且容易发生安全事故。由于砰击载荷是量值较大的瞬态冲击载荷,对船体结构的安全性威胁较大。并且连接桥湿甲板砰击发生于三体船主体与片体之间的狭小区域，流场较常规单体更为复杂，预报起来与更加困难，目前还没有一套成熟的规范体系针对性的给出三体船连接桥砰击载荷的确定方法。

模型落体砰击试验是最实用最常见的研究砰击载荷的方法，通过建立实船二维剖面模型，进行落体试验，，监测结构入水过程中船体表面的砰击压力、入水速度及加速度，通过分析试验数据提出了预报连接桥砰击压力的公式。

在分析实船模型入水砰击时历曲线时可以发现，连接桥处砰击压力时历曲线会出现非常明显的双峰现象。这是由于模型在下落过程中，主船体入水时，与水面发生剧烈的相互作用，使主船体附近的水面排开并沿主船体底部型线的切线方向溅射，最终到达连接桥区域发生砰击，也就是砰击压力时历曲线上的第一个小峰值。随后连接桥入水，发生剧烈砰击，砰击压力时历曲线出现第二个大峰值。但船舶实际航行过程中，除了极其恶劣的海况下，主船体部分一直是位于水下的，船体受到的砰击压力主要是由于片体以及连接桥不断的出入水造成的，因此模型试验中砰击压力时历曲线出现的双峰值现象与实际情况有所出入。为了更加准确的预报主船体未出水时连接桥处所受到的砰击压力，需设计一种全新的模型，在保证连接桥处结构一致的情况下同时能消除主船体溅射对连接桥区域的影响。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的问题，提出一种三体船落体砰击试验主体弱化模型。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种三体船落体砰击试验主体弱化模型，它包括主船体部、连接桥部和片体部，所述连接桥部和片体部型线与实船模型相同，所述实船模型为实船按比例缩小后的模型，所述连接桥部的尺寸AB与实船模型连接桥部的尺寸EF相同，所述主船体部的高度D大于实船模型主船体部的高度H，所述主船体部的宽度小于实船模型主船体部的宽度，所述主船体部底部型线与水平面夹角大于实船模型主船体部与水平面夹角，所述主船体部底部型线为光滑曲线，所述主船体部两侧与连接桥部和片体部依次相连形成主体弱化模型，所述主体弱化模型为一体结构。

更进一步的，所述主体弱化模型的宽度C小于实船模型的宽度G。

更进一步的，所述主体弱化模型内均匀填装压载块。

更进一步的，所述主体弱化模型为玻璃钢材质。

更进一步的，所述主体弱化模型厚度为10mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明解决了现有实船模型落体抨击试验中得到的连接桥部砰击压力时历曲线存在两个峰值与实际情况不符，影响试验结果的问题。能够更有针对性的研究主船体部未出水情况下连接桥部的砰击载荷。本发明中主体弱化模型的主船体部比实船模型主船体部更加修长，且增大了主船体部底部型线与水平面的夹角，当主体弱化模型进行入水砰击时可以发现，首先，由于主船体部底部型线与水平面的夹角较大且为光滑曲线，因此，当主船体部入水时，水流沿底部型线的溅射作用不如实船模型剧烈，减小了溅射范围；其次，由于垂向上修长的主船体部的作用，即使发生了溅射现象，在连接桥部入水前，溅射的水流在主船体部加长部分入水的这段时间也早已落回水面，因此，主体弱化模型的砰击压力时历曲线只有一个峰值，是连接桥部入水时与水面砰击测得的；最后，由于连接桥部和片体部型线与实船模型一致，在去除掉主船体部溅射的影响后，主体弱化模型的试验结果更加符合实船受到的砰击压力情况。本发明是专门用于研究三体船主船体部未出水时连接桥部受到的砰击载荷的，其特殊的形状虽不能用于实船的建造，但是主体弱化模型在落体试验中测得的砰击压力时历曲线更加符合实船航行的情况，对于研究三体船砰击载荷的预报方法有着极大的辅助作用。

附图说明

图1为本发明所述的一种三体船落体砰击试验主体弱化模型横剖面型线图；

图2为本发明所述的实船模型横剖面型线图。

1-主船体部，2-连接桥部，3-片体部，4-实船模型主船体部，5-实船模型连接桥部，6-实船模型片体部。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。

参见图1-2说明本实施方式，一种三体船落体砰击试验主体弱化模型，它包括主船体部1、连接桥部2和片体部3，所述连接桥部2和片体部3型线与实船模型相同，所述实船模型为实船按比例缩小后的模型，所述连接桥部2的尺寸AB与实船模型连接桥部5的尺寸EF相同，所述主船体部1的高度D大于实船模型主船体部4的高度H，所述主船体部1的宽度小于实船模型主船体部4的宽度，所述主船体部1底部型线与水平面夹角大于实船模型主船体部4与水平面夹角，所述主船体部1底部型线为光滑曲线，所述主船体部1两侧与连接桥部2和片体部3依次相连形成主体弱化模型，所述主体弱化模型为一体结构。

本实施例主要设计思路是保持连接桥部2尺寸与实船模型相同，将主船体部1底部型线设计成与水平面夹角较大的光滑曲线，主船体部1与实船模型主船体部4相比更为修长，在进行落体砰击试验时，应尽可能保证落体试验前主船体部1底部已浸没在水中，从而尽量避免落体试验时主船体部1首先入水砰击对流场造成的巨大干扰，并在主船体部1的垂向上对其进行适当延伸，以保证通过落体运动的方式能够获得足够的砰击速度，在主船体部1的作用下水流沿底部型线的溅射作用不如实船模型剧烈，即使发生溅射现象，溅射的水流在主船体部1加长部分入水的这段时间也早已落回水面，保证主体弱化模型的砰击压力时历曲线只有一个峰值，连接桥部2尺寸与实船模型相同，使主体弱化模型的试验结果更加符合实船受到的砰击压力情况。

本实施例为了减小主体弱化模型对流场的扰动，使主体弱化模型的宽度C小于实船模型的宽度G；实船模型与主体弱化模型除了连接桥部2和片体部3结构一致外，主船体部1结构相差较大，为了保证两个模型在相同工况下试验数据的准确性，需控制变量使两个模型重量一致，保证模型在落体架上的加速度一致，控制两个模型的初始落体高度使模型的入水速度一致，具体做法是在主体弱化模型内均匀填装压载块，使主体弱化模型的初始落点高度比实船模型高出垂向方向上主船体延伸的距离；由于主体弱化模型尺寸较小，结构复杂，很难严格保证主体弱化模型与实船局部结构满足刚度相似，因此在利用落体砰击试验预报连接桥部2砰击载荷时，忽略船体结构弹性，使主体弱化模型为玻璃钢材质，将模型加工的足够强，近似当刚体处理，主体弱化模型厚度为10mm。

以上对本发明所提供的一种三体船落体砰击试验主体弱化模型，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。