一種液壓作動(dòng)式液艙晃蕩試驗(yàn)裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種液壓作動(dòng)式液艙晃蕩試驗(yàn)裝置，包括地基、液壓作動(dòng)器、剪力墻、拖動(dòng)臺(tái)、滑道、螺栓樁、壓力傳感器、浪高儀、信號(hào)采集處理器、動(dòng)載控制器、計(jì)算機(jī)。剪力墻與地基固定，液壓作動(dòng)器與剪力墻固定，液壓作動(dòng)器與拖動(dòng)臺(tái)連接，拖動(dòng)臺(tái)在水平滑道上，每個(gè)滑道與地基通過(guò)兩個(gè)螺栓樁連接。浪高儀與壓力傳感器在液艙內(nèi)與計(jì)算機(jī)相連。本實(shí)用新型試驗(yàn)裝置，利用液壓作動(dòng)器數(shù)控加載，可以準(zhǔn)確的輸入復(fù)雜的激勵(lì)方式，可以在一定范圍內(nèi)任意輸入激勵(lì)的頻率與振幅，與現(xiàn)有的技術(shù)設(shè)備相比，設(shè)備投資少、操作簡(jiǎn)便、控制精度高，為主動(dòng)式液艙晃蕩的模擬試驗(yàn)提供了簡(jiǎn)便的方案。
【專利說(shuō)明】
-種液壓作動(dòng)式液艙晃蕩試驗(yàn)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及一種試驗(yàn)裝置，尤其設(shè)及一種液壓作動(dòng)式液艙晃蕩試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)于液化天然氣化NG)、液化石油氣化PG)等能源的消費(fèi)需 求也在快速增長(zhǎng)，運(yùn)大大刺激了船舶運(yùn)輸技術(shù)的不斷提高，從而開(kāi)發(fā)了大型液化天然氣船 (LNG船）、超大型液化氣船(VLGC船)等液貨船。大型LNG、VLGC船液艙寬度大，裝載深度高，在 帶來(lái)更大裝載能力的同時(shí)，也帶來(lái)了一定的安全隱患，其在航行過(guò)程中可能發(fā)生更劇烈的 晃蕩，產(chǎn)生的沖擊壓力會(huì)威脅到艙壁W及船體結(jié)構(gòu)的安全。因此，晃蕩載荷已經(jīng)成為大型液 貨船安全性評(píng)估的重要內(nèi)容之一，如何降低晃蕩載荷、保證船舶結(jié)構(gòu)的安全，是當(dāng)今迫切需 要解決的問(wèn)題。
[0003] 因此，研究清楚裝載率、激勵(lì)頻率等參數(shù)對(duì)于晃蕩沖擊壓力的影響W及艙內(nèi)水平 巧、強(qiáng)肋框和制蕩艙壁等內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)于沖擊壓力的影響對(duì)于液貨船安全性評(píng)估具有重要意 義。而模型試驗(yàn)是此問(wèn)題比較可靠的研究手段。通過(guò)模型試驗(yàn)，可W得到不同激勵(lì)情況下， 晃蕩載荷對(duì)于艙壁的壓力，可W用來(lái)與理論數(shù)值計(jì)算作比較。對(duì)于目前的主動(dòng)式液艙晃蕩 模擬試驗(yàn)設(shè)備，要么結(jié)構(gòu)復(fù)雜，投資成本太高，要么控制精度差，運(yùn)給問(wèn)題研究帶來(lái)了一定 的困難與誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本實(shí)用新型的目的是為了可W研究激振載荷不同的振幅與頻率對(duì)艙內(nèi)液體的晃 蕩情況，進(jìn)而了解晃蕩與激勵(lì)之間的關(guān)系，W及晃蕩與艙壁壓力之間的關(guān)系而提供一種結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確度高的主動(dòng)式的液壓作動(dòng)式液艙晃蕩試驗(yàn)裝置。
[0005] 本實(shí)用新型的目的是運(yùn)樣實(shí)現(xiàn)的：在地基的一端安裝有剪力墻，地基的另一端對(duì) 稱設(shè)置有四個(gè)螺栓粧，每?jī)蓚€(gè)螺栓粧上安裝有一個(gè)滑道，每個(gè)滑道中間和側(cè)面均安裝有轉(zhuǎn) 動(dòng)軸承，拖動(dòng)臺(tái)的水平面與兩個(gè)滑道的中間的轉(zhuǎn)動(dòng)軸承接觸、拖動(dòng)臺(tái)的兩個(gè)豎直面與兩個(gè) 滑道的側(cè)面的轉(zhuǎn)動(dòng)軸承接觸，拖動(dòng)臺(tái)上安裝有液艙，液艙內(nèi)設(shè)置有浪高儀和壓力傳感器，拖 動(dòng)臺(tái)的端部設(shè)置有連桿，剪力墻上安裝有液壓作動(dòng)器，液壓作動(dòng)器的輸出端與連桿的端部 連接，浪高儀和壓力傳感器通過(guò)信號(hào)采集處理器與計(jì)算機(jī)連接，液壓作動(dòng)器通過(guò)動(dòng)載控制 器與計(jì)算機(jī)連接。
[0006] 本實(shí)用新型還包括運(yùn)樣一些結(jié)構(gòu)特征：
[0007] 1.所述螺栓粧是兩個(gè)螺栓通過(guò)一個(gè)螺帽連接組成。
[000引2.所述螺栓粧的兩個(gè)螺栓一個(gè)是左旋、另一個(gè)是右旋。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型試驗(yàn)裝置，利用液壓作動(dòng) 器數(shù)控加載，可W精確的輸入復(fù)雜的激勵(lì)方式，可W在一定范圍內(nèi)任意輸入激勵(lì)的頻率與 振幅，與現(xiàn)有的技術(shù)設(shè)備相比，設(shè)備投資少、操作簡(jiǎn)便、控制精度高，為主動(dòng)式液艙晃蕩的模 擬試驗(yàn)提供了簡(jiǎn)便而精確的方案。
【附圖說(shuō)明】

[0010] 圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011] 圖2是本實(shí)用新型的主視方向的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012] 圖3是本實(shí)用新型的俯視方向的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013] 圖4是本實(shí)用新型的滑道的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014] 圖5是圖4的俯視方向示意圖；
[0015] 圖6是本實(shí)用新型的螺栓粧與滑道連接的示意圖；
[0016] 圖中：1、地基;2、剪力墻;3、液壓作動(dòng)器;4、拖動(dòng)臺(tái)；5、液艙;6、滑道;7、螺栓粧;8、 浪高儀;9、壓力傳感器；10、動(dòng)載控制器；11、信號(hào)采集處理器；12、計(jì)算機(jī);a、右旋螺紋栓;b、 螺母;C、左旋螺紋栓。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0018] 結(jié)合圖1至圖6,本實(shí)用新型的一種液壓作動(dòng)式液艙晃蕩試驗(yàn)裝置包括:地基1、液 壓作動(dòng)器3、剪力墻2、拖動(dòng)臺(tái)4、滑道6、螺栓粧7、壓力傳感器9、浪高儀8、信號(hào)采集處理器11、 動(dòng)載控制器10、計(jì)算機(jī)12。剪力墻與地基通過(guò)地腳螺栓固定，液壓作動(dòng)器水平放置與剪力墻 通過(guò)螺栓固定，液壓作動(dòng)器的加載端與拖動(dòng)臺(tái)的拉桿端連接，拖動(dòng)臺(tái)在水平滑道上，與滑道 的上面及側(cè)面通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)軸承接觸，每個(gè)滑道與地基通過(guò)兩個(gè)螺栓粧連接，螺栓粧是兩個(gè)螺 栓通過(guò)一個(gè)螺帽連接組成，螺栓粧一端連接地基，一端連接滑道。浪高儀與壓力傳感器在液 艙內(nèi)，并通過(guò)信號(hào)采集處理器與計(jì)算機(jī)相連，液壓作動(dòng)器通過(guò)動(dòng)載控制器與計(jì)算機(jī)相連。
[0019] 所述的滑道的中央凹槽中裝有轉(zhuǎn)動(dòng)軸承，滑道側(cè)面也裝有轉(zhuǎn)動(dòng)軸承，滑道水平放 置。兩個(gè)螺栓的螺紋一個(gè)為右旋螺紋，一個(gè)為左旋螺紋。
[0020] 所述的計(jì)算機(jī)按照需要模擬的運(yùn)動(dòng)輸入載荷振幅與周期，通過(guò)動(dòng)載控制器使液壓 作動(dòng)筒對(duì)拖動(dòng)臺(tái)在滑道上進(jìn)行往復(fù)拖動(dòng)，液艙內(nèi)的液體因液艙的運(yùn)動(dòng)開(kāi)始晃蕩，懸掛在液 艙內(nèi)部的浪高儀記錄浪高波動(dòng)過(guò)程通過(guò)信號(hào)處理器傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，浪沖擊在艙壁上，艙壁 的壓力傳感器將壓力信號(hào)通過(guò)信號(hào)處理器傳輸?shù)接?jì)算機(jī)。
[0021] 所述激勵(lì)的函數(shù)表達(dá)式^
，其中A為幅值，為第i個(gè)正弦波的 固有頻率
T為周期，
If為頻率。幅值與頻率有實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩?，可W直接輸入 到動(dòng)載控制器中。對(duì)于一定的載荷激勵(lì)表達(dá)式，可W調(diào)整液艙裝載率，來(lái)研究不同裝載率對(duì) 于晃蕩沖擊的影響。假設(shè)晃蕩引起的波浪的波高一時(shí)間歷程為，艙壁壓力的幅值一時(shí)間 歷程為Ut),就可W得到激勵(lì)一液艙晃蕩一艙壁壓力之間的傳遞關(guān)系?？蒞通過(guò)頻域分析 來(lái)得到S者之間的傳遞函數(shù)。首先通過(guò)傅里葉變換得到x(t)、^<〇、Ut)的頻域功率譜密度 函數(shù)^(門、《(/%|(門，激勵(lì)到液艙晃蕩之間的傳遞函數(shù)可^根據(jù)公式'
得到， 液艙晃蕩到艙壁壓力之間的傳遞函數(shù)可W根據(jù)公式
得到。將兩個(gè)傳遞函數(shù) 相乘，就可W得到激勵(lì)到艙壁壓力之間的傳遞函數(shù)，即1
[0022] 現(xiàn)將本實(shí)用新型具體的說(shuō)：
[0023] 1、試驗(yàn)裝置的安裝；
[0024] 根據(jù)所采用的技術(shù)方案，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)搭載沖擊試驗(yàn)裝置。首先用箱型粧組成剪力 墻2,剪力墻2與地基1通過(guò)地腳螺栓固定，液壓作動(dòng)器3水平放置與剪力墻2通過(guò)螺栓固定。 然后將螺栓粧7的左旋螺紋栓固定到地基1的粧眼中，將右旋螺紋栓固定到滑道中的粧眼 中，用螺母將正反螺紋栓接在一起，將拖動(dòng)臺(tái)4置于滑道上，再將液艙5固定在拖動(dòng)臺(tái)4中央， 連接拖動(dòng)臺(tái)4與液壓作動(dòng)器3,接著將浪高儀8W及艙壁的壓力傳感器9通過(guò)信號(hào)采集器11連 接到計(jì)算機(jī)12,將液壓作動(dòng)器3通過(guò)動(dòng)載控制器10連接到計(jì)算機(jī)12。
[00巧]2、試驗(yàn)步驟；
[0026] 通過(guò)數(shù)值仿真方法，在艙壁面內(nèi)側(cè)關(guān)屯、區(qū)域貼壓力傳感器，將浪高儀置于艙壁內(nèi) 側(cè)上面中央。在無(wú)外載荷的情況下對(duì)動(dòng)態(tài)應(yīng)變采集系統(tǒng)平衡清零，然后對(duì)液壓作動(dòng)器的位 變反饋系統(tǒng)清零。在不同的液艙裝載率下，輸入所需激振載荷的振幅W及頻率，通過(guò)動(dòng)載控 制器使液壓作動(dòng)筒對(duì)拖動(dòng)臺(tái)在滑道上進(jìn)行強(qiáng)制往復(fù)運(yùn)動(dòng)，液艙內(nèi)的液體因液艙的運(yùn)動(dòng)開(kāi)始 晃蕩，懸掛在液艙內(nèi)部的浪高儀記錄浪高信息通過(guò)信號(hào)處理器傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，浪沖擊在艙 壁上，艙壁的壓力傳感器將壓力信號(hào)通過(guò)信號(hào)處理器傳輸?shù)接?jì)算機(jī)。調(diào)整激勵(lì)載荷的幅值、 頻率W及液艙的裝載率繼續(xù)進(jìn)行下一組實(shí)驗(yàn)。
[0027] 3、數(shù)據(jù)處理：
[0028] 晃蕩引起的波浪的波高一時(shí)間歷程為f(t)，船壁壓力的幅值一時(shí)間歷程為Ut),就 可W得到激勵(lì)一液艙晃蕩一艙壁壓力之間的傳遞關(guān)系。可W通過(guò)頻域分析來(lái)得到S者之 間的傳遞函數(shù)。首先通過(guò)傅里葉變換得到x(t)、f(〇、C(t)的頻域功率譜密度函數(shù)x(f)、 d /) Uf)，激勵(lì)到液艙晃蕩之間的傳遞函數(shù)可W根據(jù)公
I到，液艙晃蕩到 艙壁壓力之間的傳遞函數(shù)可W根據(jù)公;ES
得到。將兩個(gè)傳遞函數(shù)相乘，就可W 得到激勵(lì)到艙壁壓力之間的傳遞函數(shù)，即
。由此可W分析 不同裝載率下，激勵(lì)一液艙晃蕩一艙壁壓力之間的傳遞關(guān)系。
[0029] 本實(shí)用新型提供的是一種液壓作動(dòng)式液艙晃蕩試驗(yàn)裝置。目的在于提供一種結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確度高的主動(dòng)式液壓作動(dòng)液艙晃蕩試驗(yàn)裝置，包括地基、液壓作動(dòng)器、剪 力墻、拖動(dòng)臺(tái)、滑道、螺栓粧、壓力傳感器、浪高儀、信號(hào)采集處理器、動(dòng)載控制器、計(jì)算機(jī)。剪 力墻與地基固定，液壓作動(dòng)器與剪力墻固定，液壓作動(dòng)器與拖動(dòng)臺(tái)連接，拖動(dòng)臺(tái)在水平滑道 上，每個(gè)滑道與地基通過(guò)兩個(gè)螺栓粧連接。浪高儀與壓力傳感器在液艙內(nèi)與計(jì)算機(jī)相連。本 實(shí)用新型試驗(yàn)裝置，利用液壓作動(dòng)器數(shù)控加載，可W準(zhǔn)確的輸入復(fù)雜的激勵(lì)方式，可W在一 定范圍內(nèi)任意輸入激勵(lì)的頻率與振幅，與現(xiàn)有的技術(shù)設(shè)備相比，設(shè)備投資少、操作簡(jiǎn)便、控 制精度高，為主動(dòng)式液艙晃蕩的模擬試驗(yàn)提供了簡(jiǎn)便的方案。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種液壓作動(dòng)式液艙晃蕩試驗(yàn)裝置，其特征在于:在地基的一端安裝有剪力墻，地基 的另一端對(duì)稱設(shè)置有四個(gè)螺栓粧，每?jī)蓚€(gè)螺栓粧上安裝有一個(gè)滑道，每個(gè)滑道中間和側(cè)面 均安裝有轉(zhuǎn)動(dòng)軸承，拖動(dòng)臺(tái)的水平面與兩個(gè)滑道的中間的轉(zhuǎn)動(dòng)軸承接觸、拖動(dòng)臺(tái)的兩個(gè)豎 直面與兩個(gè)滑道的側(cè)面的轉(zhuǎn)動(dòng)軸承接觸，拖動(dòng)臺(tái)上安裝有液艙，液艙內(nèi)設(shè)置有浪高儀和壓 力傳感器，拖動(dòng)臺(tái)的端部設(shè)置有連桿，剪力墻上安裝有液壓作動(dòng)器，液壓作動(dòng)器的輸出端與 連桿的端部連接，浪高儀和壓力傳感器通過(guò)信號(hào)采集處理器與計(jì)算機(jī)連接，液壓作動(dòng)器通 過(guò)動(dòng)載控制器與計(jì)算機(jī)連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液壓作動(dòng)式液艙晃蕩試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述螺栓粧 是兩個(gè)螺栓通過(guò)一個(gè)螺帽連接組成。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種液壓作動(dòng)式液艙晃蕩試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述螺栓粧 的兩個(gè)螺栓一個(gè)是左旋、另一個(gè)是右旋。
【文檔編號(hào)】G01M7/02GK205719461SQ201620400332
【公開(kāi)日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年5月5日
【發(fā)明人】謝耀國(guó), 崔洪斌, 秦培江, 曲先強(qiáng), 李新飛, 朱德強(qiáng)
【申請(qǐng)人】哈爾濱工程大學(xué)