一种有级调节可升降试验假底装置及方法

本发明属于海洋工程船模试验，尤其涉及一种有级调节可升降试验假底装置及方法。

背景技术：

1、模型试验是船舶与海洋工程科研领域中的重要组成部分，而试验中往往需要考虑水深对试验结果的影响，因此，为按模型缩尺比准确模拟水深，通常会在试验水池中配置具有升降高度功能的假底来模拟试验工况对应的不同水深。目前的试验水池可升降假底大致分为两种：机械式和漂浮式假底。对于具有深井的深水池，主要采用深井张紧式假底；对于水深较浅的水池，主要采用立柱固定于水池底部的抱箍锁紧式假底；而对于尺度较大的水池则主要采用漂浮式假底。

2、但目前的机械式假底对水池结构具有一定要求而普适性较低，且多数采用张紧式高度调节结构，在试验过程中假底易因自重而产生滑动，从而影响试验结果的准确性，而漂浮式假底无法承重，适用范围较窄。因此有必要提出一种假底结构，使其既适配于不同水池，同时可精确稳定地调节假底升降高度。

技术实现思路

1、为克服相关技术中存在的问题，本发明公开实施例提供了一种有级调节可升降试验假底装置及方法。

2、所述技术方案如下：一种有级调节可升降试验假底装置，包括可拆卸分块假底、有级调节立柱、起吊试验架、水密双作用气缸、电动葫芦、假底吊耳、水池吊机，所述可拆卸分块假底由分块钢板拼接组成，便于其应用于不同试验水池时的运输和组装；假底下方用假底支撑钢架加固，四角处切割有矩形孔，上方焊接假底吊耳，下方焊接l型钢板，l型钢板上固定气缸，有级调节立柱贯穿预切割出的矩形孔；有级调节立柱最上方安装有电动葫芦，侧向用工装固定在起吊试验架上，试验架上方焊接吊耳，通过钢丝绳与水池吊机连接。

3、进一步的，所述可拆卸分块假底上层为分块钢板，下层为支撑钢架，安装时将上层分块钢板平铺在支撑钢架上，并采用连接用螺栓连接。

4、进一步的，所述可拆卸分块假底在分块钢板处用气割枪切割出宽于有级调节立柱的矩形孔，下方矩形孔边缘对应位置焊接有l型钢板，上方矩形孔边缘一侧焊接有吊耳。

5、进一步的，所述支撑钢架为提供给可拆卸分块假底浮力的封闭空心矩形管，在矩形管的特定部位开设有连接假底的螺栓孔，同时在多个空心矩形管交叉处以螺栓固连局部加强钢板。

6、进一步的，所述l型钢板上连接有活塞方向朝向有级调节立柱的水密双作用气缸，气缸与水面上的电磁阀和plc连接，调节高度时直接控制气缸。

7、进一步的，所述水密双作用气缸共四组，每组包含两个气缸，每根有级调节立柱搭配一组气缸，每组气缸均与水面上的电磁阀和plc相连接，水面上的控制设备由plc和外接开关两部分组成，外接开关作为信号输入的元器件，在进行假底高度调节时，打开或关闭开关，将对应工况下的开关量信号输入到plc的输入模块中，进行数字信号转化，plc内部有预编写的电磁阀控制程序来识别开关量信号，同时生成相应的控制信号输出到被控设备的执行元件内部，以实现对相应设备的控制；具体包括：

8、调节可拆卸分块假底高度时，开启电动葫芦对可拆卸分块假底进行预起吊，气缸活塞杆缩回后，可拆卸分块假底不产生下滑或偏移，随后关闭开关，向plc输入相应信号，通过逻辑程序向电磁阀输出对应信号，打开与气缸相连的气阀，同时与有杆腔连接的气阀注入空气，与无杆腔连接的气阀排出空气，以此控制活塞杆收缩，在活塞杆完全收缩后，关闭气阀，使得活塞杆固定在原位置，同时操纵四根有级调节立柱上方的电动葫芦对可拆卸分块假底进行起吊或下放，使得可拆卸分块假底沿有级调节立柱匀速移动；

9、当可拆卸分块假底高度调节至所需位置时，开启开关，向plc输入相应信号，通过逻辑程序向电磁阀输出对应信号，打开与气缸相连的气阀，同时与无杆腔连接的气阀注入空气，与有杆腔连接的气阀排出空气，控制活塞杆伸出并插入有级调节立柱上对应的高度调节圆形槽中，固定可拆卸分块假底位置，当活塞杆达到最大行程后，关闭气阀，使得活塞杆固定在原位置，卡住可拆卸分块假底。

10、进一步的，所述有级调节有级调节立柱贯穿矩形孔，在l型钢板对应的两侧开设高度调节圆形槽，利用气缸活塞杆伸入圆形槽来卡住可拆卸分块假底，有级调节立柱上方通过螺栓连接固定电动葫芦，与假底吊耳间利用钢丝绳连接，调节高度时控制气缸缩回活塞杆，同时开启立柱上的电动葫芦，使得可拆卸分块假底沿有级调节立柱移动，实现高度的有级调节，有级调节立柱外侧焊接工装来连接起吊试验架。

11、进一步的，所述起吊试验架由槽钢和矩形钢焊接而成，在起吊试验架上方对称焊接试验架吊耳，利用钢丝绳与水池吊机连接。

12、本发明的另一目的在于提供一种有级调节可升降试验假底装置的调控方法，该方法包括：

13、当可拆卸分块假底安装完成后，开启电动葫芦将可拆卸分块假底进行预起吊，防止假底滑落，随后关闭开关，向plc输入相应信号，通过逻辑程序向电磁阀输出对应信号，打开与气缸相连的气阀，同时与有杆腔连接的气阀注入空气，与无杆腔连接的气阀排出空气，以此控制活塞杆收缩，在其完全收缩后，关闭气阀，使得活塞杆固定在原位置，待可拆卸分块假底脱离有级调节立柱后，打开四组有级调节立柱上方的电动葫芦，起吊可拆卸分块假底，待可拆卸分块假底高度到达指定位置时，开启开关，向plc输入相应信号，通过逻辑程序向电磁阀输出对应信号，打开与气缸相连的气阀，同时与无杆腔连接的气阀注入空气，与有杆腔连接的气阀排出空气，以此控制活塞杆伸出并插入有级调节立柱上对应的高度调节圆形槽中，固定可拆卸分块假底位置，当活塞杆达到最大行程后，关闭气阀，使得活塞杆固定在原位置，卡住可拆卸分块假底。

14、进一步的，所述有级调节可升降试验假底装置的调控方法在不同海洋水深假底功能试验上应用。

15、结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明针对现有试验假底装置的局限性，提供一种有级调节可升降试验假底装置，该装置可适配于不同水池，同时通过有级调节的方式精确稳定地调节假底高度。

16、本发明通过可拆卸小型钢板拼接整体假底，便于其应用于不同试验水池时的运输和组装；通过在假底下方用螺栓固连由封闭空心矩形管组成的支撑钢架以保证假底结构整体强度；通过有级调节立柱，水密双作用电动葫芦的配合使用，避免了因假底过重而产生滑动，增强了假底升降高度的准确性；通过水池吊机起吊试验架的方式，可灵活调整假底位置，而对于尺度较小的水池，试验架则可直接置于池壁之上，扩大了此装置的适用范围；本发明适用范围广，结构强度高，整体变形小，调节准确，便于拆装，具有较高的推广应用价值

17、本发明解决了假底因高度调节而产生的倾斜问题，提高了调节精度，规避了试验过程中因此类问题导致的误差；本发明可安装应用于不同尺度的水池，提高水池试验能力，增加可在水池进行的试验类型，同时由于其结构简单，便于拆卸的特性，可显著降低水池建造成本。

18、在船舶与海洋工程试验中需模拟对应工况的水深，因此试验水池中应配备假底以模拟水深，而传统试验假底仅适配于对应水池，建造成本高，泛用度低，且多数为张紧式和漂浮式，易倾斜变形，本发明变形程度小，不易倾斜，适用范围广，可满足各类船舶与海洋工程试验要求，有效规避假底装置本身引起的试验误差。

19、为保证船舶与海洋工程水池试验的准确性，水池假底应在尽量避免倾斜和滑移的基础上，准确灵活地调节到试验所需水深。本发明专利采用有级调节方式，利用自动控制气缸对假底进行固定，同时利用立柱上方的电动葫芦对假底高度进行调节，以有级调节为理念，自动控制为基础，将两种装置有机结合，从而实现本发明专利的相应功能。