本發(fā)明涉及一種船舶航行性能實驗裝置，尤其涉及一種船舶靜水力性能實驗裝置及其實驗方法。

背景技術(shù)：

船舶靜水力是研究船舶航行性能的一門科學，只有了解船舶的靜水力特性，才能真正設(shè)計、建造和營運起一艘船。船舶靜水力特性包括浮性、穩(wěn)性、抗沉性、快速性、適航性和操作性，是否了解他們對判斷船舶是否具有合理的浮態(tài)和足夠的穩(wěn)性起著至關(guān)重要的作用。

當今對于船舶靜水力性能的檢測沒有一個統(tǒng)一的設(shè)備，對檢測船舶的要求也比較高，花費的時間長，成本高，操作起來也比較復(fù)雜。

因此，亟待解決上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明的第一目的是提供一種可真實模擬船舶航行狀態(tài)，檢測船舶靜水力特性的船舶靜水力性能實驗裝置。

本發(fā)明的第二目的是提供該船舶靜水力性能實驗裝置的實驗方法。

技術(shù)方案：為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明公開了一種船舶靜水力性能實驗裝置，包括水槽和放置在該水槽內(nèi)的船體模型，所述水槽靠近船首的一側(cè)設(shè)有測橫傾力矩裝置；所述船體模型包括用于保障船體模型不傾斜的壓載系統(tǒng)和用于模擬船上承重的權(quán)重系統(tǒng)，該權(quán)重系統(tǒng)包括分別位于船體模型縱軸面上的船首權(quán)重、船中權(quán)重和船尾權(quán)重；所述船體模型的中間設(shè)有垂直于縱軸面的可調(diào)節(jié)權(quán)重，該船體模型的左右舷側(cè)上設(shè)有至少一個甲板權(quán)重。

其中，所述船體模型尾部具有懸架，該懸架上懸吊有重物。

優(yōu)選的，所述船體模型的中間具有貨倉，該船體模型尾部具有甲板倉。

再者，所述壓載系統(tǒng)由往貨倉和/或甲板倉內(nèi)灌注一定量的水構(gòu)成。

進一步，所述船體模型的船身上設(shè)有吃水標志線。

優(yōu)選的，所述船體模型的船身左右兩側(cè)設(shè)有用于增加船身橫搖時的阻尼且減輕橫搖的程度的可拆卸式舭龍骨。

進一步，所述測橫傾力矩裝置包括設(shè)置在水槽上的T型支架、設(shè)置在該T型支架縱桿上的標尺，該標尺的中心軸與船身相連接，且該標尺的中心上共軸設(shè)有指針；所述T型支架的橫桿左右兩側(cè)設(shè)有定滑輪，左右定滑輪上的引線一端與標尺水平右側(cè)相連，引線另一端繞過一動滑輪與標尺水平左端相連，該動滑輪的下方懸掛有砝碼。

其中，所述船體模型內(nèi)還設(shè)有用于感應(yīng)船體傾斜的傳感器，該傳感器通過模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器將檢測數(shù)據(jù)傳輸至計算機。

優(yōu)選的，所述船首權(quán)重、船中權(quán)重和船尾權(quán)重包括垂直立銷和可沿該垂直立銷上下移動的砝碼。

本發(fā)明一種利用所述的船舶靜水力性能實驗裝置進行靜水力性能實驗方法，包括如下步驟：

A、在進行靜水力性能實驗時，使船體模型靜置于水槽，通過船體模型內(nèi)的傳感器傳輸?shù)接嬎銠C中的數(shù)據(jù)，確定船舶的吃水及橫傾情況，通過船體模型船中部位的吃水標記線和船首部位的吃水標記線確定船體模型的縱傾情況，進而確定船體模型在水槽(100)中的浮態(tài)；

B、通過調(diào)節(jié)船首權(quán)重、船中權(quán)重、船尾權(quán)重、甲板權(quán)重使船體模型達到實驗需求的浮態(tài)；

C、在達到實驗需求的浮態(tài)情況下，通過船尾部的懸架及懸架上懸吊的重物，人為的對其懸吊的重物進行角度不大于30度的擺動，然后通過觀察船體模型內(nèi)的傳感器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)得到船體模型的橫傾角，以及根據(jù)船體模型船首部位和船中部位吃水標記線的變化，確定船體模型的縱傾情況，繼而計算出船體模型在有懸掛重物條件下的穩(wěn)性；

D、通過調(diào)節(jié)甲板權(quán)重和設(shè)置于船體模型中間部位垂直于縱軸面的可調(diào)節(jié)權(quán)重使船體模型達到小角度的橫傾，繼而計算出船體模型在小角度傾斜下船舶的穩(wěn)定性，同時通過位于測橫傾力矩裝置上的標尺讀數(shù)以及動滑輪懸掛的砝碼進行橫傾力矩的計算。

有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下顯著優(yōu)點：首先本發(fā)明實驗裝置通過搭建全真船體模型，模擬在水中的靜水力特性，其中包括浮性、穩(wěn)性、抗沉性、快速性、適航性和操作性，且操作簡單；其次本發(fā)明的船體模型采用增強玻璃玻璃纖維塑料外殼，金屬上層設(shè)備，制造價格低廉；最后該實驗方法中船體性能的檢測實驗裝置進行了系統(tǒng)的統(tǒng)一整合，從而使實驗更加的簡潔方便和提高實驗的速度；實驗裝置利用傳感器進行數(shù)據(jù)的傳輸，能更好的保障實驗精確度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中權(quán)重系統(tǒng)的位置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明中吃水標志線和可拆卸式舭龍骨的位置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明中船體模型的俯視圖；

圖4為本發(fā)明的傳感器數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑韴D；

圖5為本發(fā)明中水槽的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明中測橫傾力矩裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步說明。

如圖5所示，本發(fā)明一種船舶靜水力性能實驗裝置，包括水槽100、船體模型200和測橫傾力矩裝置300。其中船體模型200自由放置在該水槽100內(nèi)，測橫傾力矩裝置300設(shè)置在水槽100靠近船首的一側(cè)，側(cè)橫傾力矩裝置300的力矩中心軸與船體模型200的船身相連接。

如圖3所示，本發(fā)明的船體模型200包括壓載系統(tǒng)201、權(quán)重系統(tǒng)、船首權(quán)重202、船中權(quán)重203和船尾權(quán)重204、可調(diào)節(jié)權(quán)重205、甲板權(quán)重206、懸架207、貨倉208、甲板倉209、吃水標志線210、可拆卸式舭龍骨211和傳感器212。

其中，貨倉208位于船體模型200的中間，甲板倉209位于該船體模型200的尾部。壓載系統(tǒng)201是用于保障船體模型200不傾斜的，該壓載系統(tǒng)201由往貨倉208和/或甲板倉209內(nèi)灌注一定量的水構(gòu)成，同時可用于研究流體的重量對船舶初穩(wěn)性的影響。

如圖1所示，權(quán)重系統(tǒng)是用于模擬船上承重的，該權(quán)重系統(tǒng)包括分別位于船體模型200縱軸面上的船首權(quán)重202、船中權(quán)重203和船尾權(quán)重204，船首權(quán)重202、船中權(quán)重203和船尾權(quán)重204包括垂直立銷和可沿該垂直立銷上下移動的砝碼。砝碼可在垂直立銷上上下移動，用于調(diào)節(jié)船體模型的吃水情況，改變模型的浮態(tài)。其中船中權(quán)重203設(shè)置在船中的貨倉208內(nèi)，且該貨倉208內(nèi)還設(shè)有用于感應(yīng)船體傾斜的傳感器212，且傳感器212放置在貨倉內(nèi)有助于傳感器本身保持干燥，保障傳感器的性能。

本發(fā)明中船體模型200的中間設(shè)有垂直于縱軸面的可調(diào)節(jié)權(quán)重205，該可調(diào)節(jié)權(quán)重205確保在調(diào)節(jié)重量后，船體模型能在平靜的水面上保持水準或者小傾角。

該船體模型200的左右舷側(cè)上設(shè)有至少一個甲板權(quán)重206。本發(fā)明中位于船體模型的左右舷側(cè)的甲板權(quán)重206分別有6個，可保障船體模型在平靜的水面上的初穩(wěn)性以及確保實現(xiàn)傾斜實驗的過程。

本發(fā)明的懸架207位于船體模型200的尾部，該懸架207上懸吊有重物，用于研究懸架重量對船體模型的初穩(wěn)性的影響。

如圖2所示，本發(fā)明船體模型200的船身上設(shè)有吃水標志線210，為船體模型的吃水標注增加視覺性。所述船體模型200的船身左右兩側(cè)設(shè)有用于增加船身橫搖時的阻尼且減輕橫搖的程度的可拆卸式舭龍骨211。船體模型的船首和/或船尾分別設(shè)有水槽，將水槽內(nèi)水放出，可用于模擬船舶的抗沉性實驗。船體模型200內(nèi)還設(shè)有傳感器212，該傳感器212通過模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器400將檢測數(shù)據(jù)傳輸至計算機500，還可連接打印機600，將實驗數(shù)據(jù)同步打印出，如圖4所示。

如圖6所示，本發(fā)明的測橫傾力矩裝置300包括設(shè)置在水槽100上的T型支架301、設(shè)置在該T型支架301縱桿上的標尺302，該標尺的中心軸與船身相連接，且該標尺302的中心上共軸設(shè)有指針303；所述T型支架301的橫桿左右兩側(cè)設(shè)有定滑輪304，左右定滑輪304上的引線一端與標尺水平右側(cè)相連，引線另一端繞過一動滑輪305與標尺水平左端相連，該動滑輪305的下方懸掛有砝碼。

本發(fā)明一種利用上述船舶靜水力性能實驗裝置進行靜水力性能實驗方法，其特征在于，包括如下步驟：

A、在進行靜水力性能實驗時，使船體模型200靜置于水槽100，通過船體模型200內(nèi)的傳感器212傳輸?shù)接嬎銠C500中的數(shù)據(jù)，確定船舶的吃水及橫傾情況，通過船體模型200船中部位的吃水標記線210和船首部位的吃水標記線210確定船體模型200的縱傾情況，進而確定船體模型200在水槽100中的浮態(tài)；

B、通過調(diào)節(jié)船首權(quán)重202、船中權(quán)重203、船尾權(quán)重204、甲板權(quán)重206使船體模型200達到實驗需求的浮態(tài)；

C、在達到實驗需求的浮態(tài)情況下，通過船尾部的懸架207及懸架207上懸吊的重物，人為的對其懸吊的重物進行角度不大于30度的擺動，然后通過觀察船體模型200內(nèi)的傳感器212傳輸?shù)臄?shù)據(jù)得到船體模型200的橫傾角，以及根據(jù)船體模型200船首部位和船中部位吃水標記線210的變化確定船體模型200的縱傾情況，繼而計算出船體模型200在有懸掛重物條件下的穩(wěn)性；

D、通過調(diào)節(jié)甲板權(quán)重206和設(shè)置于船體模型200中間部位垂直于縱軸面的可調(diào)節(jié)權(quán)重205使船體模型200達到小角度的橫傾，繼而計算出船體模型200在小角度傾斜下船舶的穩(wěn)定性，同時通過位于測橫傾力矩裝置300上的標尺302讀數(shù)以及動滑輪305懸掛的砝碼進行橫傾力矩的計算。

除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其他實驗方法，凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護范圍內(nèi)。