(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210948040.3 (22)申请日 2022.08.09 (71)申请人 河北汉光重 工有限责任公司 地址 056002 河北省邯郸市经济开发区和 谐大街8号 (72)发明人 孙志勉　可伟　潘晋　 (74)专利代理 机构 北京艾纬铂知识产权代理有 限公司 16101 专利代理师 梁倩 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种双体船落体砰击试验弹性缩尺模型设 计方法 (57)摘要 本发明公开了一种双体船落体砰击试验弹 性缩尺模型设计方法， 首先选 取双体船实船的典 型横剖面； 确定缩尺比， 并对待构建的弹性缩尺 模型进行简化设计； 然后根据相似准则对待构建 的弹性缩尺模 型的结构尺寸进行分区域确定， 在 弹性缩尺模型的连接桥湿甲板区域的结构尺寸 完全按照弹性相似准则确定， 非连接桥湿甲板区 域的结构尺寸 以保证模型整体的结构强度和满 足加工要求为原则进行确定； 最后构建弹性缩尺 模型； 本发 明既能保证弹性缩尺模 型的连接桥湿 甲板区域结构与双体船实船之间弹性相似， 从而 可以通过模型试验有效的预测砰击载荷与结构 响应， 又能使得弹性缩尺模型整体的结构强度达 到试验要求， 指导 提升双体船 结构的安全性。 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 CN 115455556 A 2022.12.09 CN 115455556 A 1.一种双体船落体砰击试验弹性缩尺模型设计方法， 其特征在于， 该弹性缩尺模型的 设计方法的具体步骤如下： 步骤一， 选取双体船实船的典型横剖面； 步骤二， 确定双体船实船与待构建的弹性缩尺模型的缩尺比和弹性缩尺模型的材料， 并对待构建的弹性缩尺模型进行简化设计； 步骤三， 根据相似准则对待构建的弹性缩尺模型的结构尺寸进行分区域确定， 在弹性 缩尺模型的连接桥湿甲板区域的结构尺寸完全按照弹性相似准则确定， 非连接桥湿甲板区 域的结构尺寸以保证模型整体的结构强度和满足加工要求 为原则进行确定； 步骤四， 根据步骤一得到的典型横剖面、 步骤二确定的缩尺比和简化设计及步骤三设 计的连接桥湿甲板及其他区域的结构尺寸构建弹性缩尺模型， 该弹性缩尺模型为二 维试验 模型， 该二维试验 模型以典型横剖面作为弹性缩尺模型的横截面， 并进行纵向延伸成型。 2.如权利要求1所述的一种双体船落体砰击试验弹性缩尺模型设计方法， 其特征在于， 在步骤一中， 选择双体船实船的船体平行中体区域的横剖面作为典型横剖面。 3.如权利要求1所述的一种双体船落体砰击试验弹性缩尺模型设计方法， 其特征在于， 在步骤二中， 所述缩尺比根据试验场地尺寸与试验条件的限制确定， 缩尺比为几何相似比。 4.如权利要求1所述的一种双体船落体砰击试验弹性缩尺模型设计方法， 其特征在于， 在步骤二中， 所述弹性缩尺模型采用钢制材 料。 5.如权利要求1 ‑4任一项所述的一种双体船落体砰击试验弹性缩尺模型设计方法， 其 特征在于， 在步骤二中， 根据弹性缩尺模型的加工工艺、 加工残余应力及模型构造应力水 平、 双体船实船的横、 纵剖面上的结构分布进行简化设计； 简化设计时， 在弹性缩尺模型上 去掉双体船实船 的上层建筑部分； 对于纵向结构， 在弹性缩尺模型 的连接桥区域保留纵向 舱壁及多层甲板结构， 且纵向密骨材按照 弹性相似准则简化， 在弹性缩尺模型 的非连接桥 区域去除多层甲板结构与纵舱壁结构， 纵向密骨材依据实船骨材分布情况进行简化， 甲板 纵桁及附近普通 纵骨简化为扁钢结构， 设置在纵桁位置； 对于横向结构， 将横舱壁简化为角 钢， 强横粱和附近普通横梁简化 为扁钢， 设置在强横粱处。 6.如权利要求1 ‑4任一项所述的一种双体船落体砰击试验弹性缩尺模型设计方法， 其 特征在于， 在步骤三中， 连接桥湿甲板区域的骨材与外板尺寸确定时， 首先， 根据弹性相似 准则结合双体船实船尺寸， 初步计算出连接桥湿甲板区域的板厚与骨材尺寸， 再结合实际 加工要求确定合理的板厚值， 最后再根据弹性相似准则结合 新的板厚尺寸确定骨材尺寸； 非湿甲板区域的骨材与外板尺寸确定时， 根据弯板加工实际要求、 模型整体结构强度、 以及与连接桥湿甲板焊接 工艺要求 来确定。 7.如权利要求6所述的一种双体船落体砰击试验弹性缩尺模型设计方法， 其特征在于， 在步骤三中， 所述弹性相似准则要求弹性缩尺模型与双体船实船满足 弹性相似， 即 其中， Is为双体船实船的截面惯性矩， Im为弹性缩尺模型的截面惯性 矩， ts为双体船实船的板厚， tm为弹性缩尺模 型的板厚， Ls为双体船实船的板厚外其他尺 寸， Lm为弹性缩尺模型的板厚外其 他尺寸。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115455556 A 2一种双体 船落体砰击 试验弹性缩 尺模型设计方 法 技术领域 [0001]本发明属于船舶结构工程技术领域， 具体涉及一种双体船落体砰击试验弹性缩尺 模型设计方法。 背景技术 [0002]双体船近年来在军用舰船， 海洋运输， 科考勘探等领域的应用日益广泛， 随着对双 体船的研究不断增加发现当其航行于恶劣海况下时， 波浪及射流会对船体尤其连接桥湿甲 板区域造成剧烈的冲击作用， 虽然冲击过程持续时间很 短， 但其压力峰值很大， 严重时会对 双体船局部结构强度甚至总纵强度造成威胁。 砰击作用还会引发瞬时水动力作用使得双体 船的船体梁出现短暂的颤振， 使船舯横剖面的强力甲板及船底板出现瞬间的高应力， 颤振 及局部动态响应还会对船体结构的疲劳寿命造成极大的损伤。 因此需要 更加准确地预报双 体船连接桥区域的砰 击载荷与结构响应， 保障船体结构的安全性。 [0003]模型落体砰击试验是模拟双体船的入水砰击过程、 研究砰击现象、 砰击载荷与响 应的最有效途径。 但在已开展的双体船砰击预报试验中模型多为刚性体， 既忽略了水弹性 作用对砰击载荷的影响又缺少对于结构响应的预报。 其主要原因是根据相似准则设计双体 船弹性缩尺模型时缩尺比大时， 虽能够保证模型结构与实船结构更贴近， 但其尺寸较大， 结 构复杂， 加工成本高、 周期长， 模型操纵性差， 大大提升了试验难度。 缩尺比小时， 试验模型 可根据实船进行简化， 加工容易， 可控性强， 但其外板板厚尺寸太小， 会导致模型整体结构 强度不足， 易在试验过程中发生损坏。 因此， 目前还缺少良好的双体船落体砰击试验弹性缩 尺模型的设计方法， 给此船型在砰击作用下 的载荷与结构响应预报造成了限制， 不利于船 舶行业发展。 发明内容 [0004]有鉴于此， 本发明提供了一种双体船落体砰击试验弹性缩尺模型设计方法， 既能 保证弹性缩尺模型的连接桥湿甲板区域结构与双体船实船之间弹性相似， 从而可以通过模 型试验有效的预测砰击载荷与结构响应， 又能使得弹性缩尺模型整体的结构强度达到试验 要求， 指导 提升双体船 结构的安全性。 [0005]本发明是通过 下述技术方案实现的： [0006]一种双体船落体砰击试验 弹性缩尺模型设计方法， 该弹性缩尺模型的设计方法的 具体步骤如下： [0007]步骤一， 选取双体船实船的典型横剖面； [0008]步骤二， 确定双体船实船与待构建的弹性缩尺模型的缩尺比和弹性缩尺模型的材 料， 并对待构建的弹性缩尺模型进行简化设计； [0009]步骤三， 根据相似准则对待构建的弹性缩尺模型的结构尺寸进行分区域确定， 在 弹性缩尺模型的连接桥湿甲板区域的结构尺寸完全按照弹性相似准则确定， 非连接桥湿甲 板区域的结构尺寸以保证模型整体的结构强度和满足加工要求 为原则进行确定；说　明　书 1/4 页 3 CN 115455556 A 3