用于船舶模型试验的适用了空气轴承的测阻力仪及其测量方法与流程

用于船舶模型试验的适用了空气轴承的测阻力仪及其测量方法
【技术领域】
1.本发明揭示一种测阻力仪及其测量方法，更具体地，本发明揭示一种用于船舶模型试验的适用了空气轴承的测阻力仪及其测量方法，其在测阻力仪设备内部的传递力量的拖曳杆周边形成空气层使得拖曳杆不倾斜而保持水平地精密传递力量。


背景技术：

2.决定船舶船体强度、装载能力、船舶所需发动机引擎马力的主要因素是船舶的吃水线与船舶下部船形，因此在设计船舶时需要将他考虑进去。
3.然而，构成船舶航路的海水之类的水具有较高自由度，设计时将其考虑进去的话需要庞大的计算量。因此，设计船舶时比较不采用基于演算的数值方法而是采用了下述方法，即，建造将该船舶予以缩小的模型船舶后在水槽内进行试验，通过相似法则将其予以放大而预测实际船舶的流体力后进行设计。
4.而且，用于模型船舶试验的水槽主要分为拖曳水槽(towing tank)和环流水槽。拖曳水槽在没有运动的流场拖曳模型船舶并测量阻力，环流水槽则在模型船舶固定的状态下诱导流场的流动并测量阻力。
5.由于该差异点，拖曳水槽试验测量拖曳模型船舶时的阻力后推测基于实际船舶速度的所需马力，因此主要用来掌握船舶的发动机输出及船形有效性之类的推进性能。
6.环流水槽试验不适合测量施加在船舶的整体流体力而比较适合测量随着操舵等因素变化的流体力，因此主要用来掌握船舶的调节能力。
7.为了进行模型试验而以相同于实际船舶的形状缩小制作模型船，然后以按照比例尺进行了计算的速度针对该模型船进行试验，通过无量纲化的试验数据评估船舶的流体性能。为了获得高精度数据及进行结果解析时所需要的计测数据的特性与计测范围而使用适合的各种传感器进行试验。
8.为了验证船舶的设计而使用制作成相似于实际船舶形态的模型船在拖曳水槽之类的试验设施进行各种模型试验。其代表性的试验之一是船舶的阻力试验。该试验测量施加在船体的阻力，通过测阻力仪测量其数据。
9.测阻力仪通常以安装在拖车(测量用框架)的状态固定于模型船。模型船与测阻力仪以拖曳杆连接。为了精密测量阻力，需要不倾斜而平坦地安装拖曳杆。为此，在拖曳杆上安置水平仪后通过调整测阻力仪的高度来调整水平或者在拖曳点相反侧安装衡重体(counter weight)调整水平。
10.拖曳杆会随着模型船的长度而不同。拖曳杆变长时安装衡重体(counter weight)的话由于其力矩而需要施加较大的重量，从而导致对应它的空间不足。而且，每次都需要根据拖曳杆长度计算出相应的衡重体后安装。
11.【现有技术文献】
12.【专利文献】
13.(专利文献1)大韩民国公开专利第10-2015-0066800号
14.【解决的技术课题】
15.因此本发明旨在解决前述问题，本发明拟解决的技术课题是提供一种用于船舶模型试验的适用了空气轴承的测阻力仪及其测量方法，其设有在大幅减少作业人员不便利性的情形下大幅减少设备安装误差而得以提高船舶的流体性能评估精度与可靠度的测阻力仪。
16.然而，本发明需要解决的技术课题不限于前述课题，本发明所属领域中具备一般知识者可以在下面的记载中明确地了解到前面没有提到的其它课题。
17.【解决课题的技术方案】
18.本发明旨在解决所述现有技术的问题，本发明揭示一种以拖曳杆连接到模型船舶并且在拖曳水槽测试施加到模型船舶的阻力的测阻力仪，包括：测阻力仪本体，通过设于所述拖曳水槽的拖车安装到所述模型船舶，内部设有空气室；负荷传感器，设于所述测阻力仪本体的一部分区域；空气注入口，设于所述测阻力仪本体的一部分区域，提供用于向所述空气室注入空气的流路；及，拖曳杆连接钩，设于所述测阻力仪本体的一部分区域，连通所述空气室并连接所述拖曳杆；所述测阻力仪本体让所述拖曳杆贯穿所述空气室地安装而能保持所述拖曳杆的水平。
19.而且，还可以包括球形接头，其安装在所述测阻力仪本体的一部分区域，为了以预设的精度等级传递施加在所述模型船舶的力量而以点接触方式把力量传递到所述负荷传感器。
20.而且，能以拖曳杆固定用销把连接到所述拖曳杆连接钩的所述拖曳杆予以固定。
21.而且，所述测阻力仪本体让所述拖曳杆贯穿所述空气室地安装，通过由所述空气注入口注入所述空气室的空气的空气轴承作用而能够凭借重力保持所述拖曳杆的水平。
22.而且，可以通过设于所述测阻力仪本体的一部分区域的无线通信模块连接外部的移动终端而提供对于所述负荷传感器与所述空气室的信息。
23.使用前述用于船舶模型试验的适用了空气轴承的测阻力仪的测量方法可以包括下列步骤：测阻力仪安装步骤，在被设有拖车的拖曳水槽收容并且连接到所述拖车的模型船舶的一部分区域安装测阻力仪；拖曳杆插入步骤，在通过所述测阻力仪安装步骤安装到所述模型船舶的所述测阻力仪上所设的拖曳杆连接钩插入拖曳杆并且贯穿所述测阻力仪上所设的空气室地连接；空气注入步骤，通过安装在所述测阻力仪的一部分区域的空气注入口把空气注入通过所述拖曳杆插入步骤插入了拖曳杆的所述测阻力仪的所述空气室而调节所述拖曳杆的水平；拖曳杆连接步骤，把通过所述空气注入步骤调节了水平的所述拖曳杆的突出末端连接到设于所述模型船舶的一部分区域的拖曳点；及，阻力值测量步骤，利用设于所述测阻力仪的负荷传感器测量施加到所述拖曳杆的阻力值。
24.而且，在所述拖曳杆插入步骤中，所述拖曳杆贯穿所述空气室地安装，可以通过由所述空气注入口注入所述空气室的空气的空气轴承作用而凭借重力保持所述拖曳杆的水平。
25.而且，还可以包括球形接头，其安装在所述测阻力仪本体的一部分区域，为了以预设的精度等级传递施加在所述模型船舶的力量而以点接触方式把力量传递到所述负荷传感器。
26.【有益效果】
27.根据本发明一个实施例，通过空气注入口注入空气室的空气形成空气轴承而防止贯穿空气室地插入的拖曳杆倾斜并使其保持水平而能够精密地测量阻力。
28.而且，根据本发明一个实施例，在拖曳杆与负荷传感器之间安装球形接头而能够以点接触方式精密地测量力量。
29.然而，本发明的效果不限于前述效果，本发明所属领域中具备一般知识者可以在下面的记载中明确地了解到前面没有提到的其它效果。
【附图说明】
30.本说明书中的下列附图仅仅例示了本发明的优选实施例。这些附图配合后述的发明详细说明有助于进一步理解本发明的技术精神，但不得因此阐释为本发明局限于该附图所记载的事项。
31.图1是本发明一个实施例的用于船舶模型试验的适用了空气轴承的测阻力仪的概念图。
32.图2是所述测阻力仪的立体图。
33.图3是所述测阻力仪的俯视图。
34.图4是所述测阻力仪的主视图。
35.图5是所述测阻力仪的俯视剖视图。
36.图6是所述测阻力仪的主视剖视图。
37.图7是用于船舶模型试验的适用了空气轴承的测阻力仪的测量方法顺序图。
38.【实施方式】
39.为了让本发明所属技术领域中具有一般知识者能够轻易地实施本发明的实施例，下面结合附图详细说明。但本发明可以通过各种形态实现，因此不能限定于此处说明的实施例。即，实施例能进行各种修改并具有各种形态，本发明的保护范围应阐释为包含能实现本发明的技术精神的等值物。而且，本发明所揭示的目的或效果并不是一定要特定实施例包含本发明所提示的所有目的或效果或者只包含该目的或效果，本发明的保护范围不应阐释为被此限制。
40.本发明中记载的术语的意义应如下理解。
[0041]“第一”、“第二”之类的术语的使用目的仅在于使要素与其它要素区分开来，不得因这些术语而限制本发明的保护范围。例如，第一要素可以被命名为第二要素，与此相似地，第二要素也可以被命名为第一要素。某一要素被记载为“连接”到其它要素时，虽然可以被理解为直接连接或接入该其它要素，但也可以被理解为中间存在着其它的要素。与此相反的是，某一要素被记载为“直接连接”或“直接接入”其它要素时，应该被理解为中间不存在其它的要素。另一方面，描述要素之间的关系的其它表现方式，即，“～之间”与“就在～之间”或“和
…
相邻的”以及“和～直接相邻”也应该以相同方式阐释。
[0042]
除非在句子的脉理中可以明显地加以区分，否则单数表现方式也包括复数的情形。本发明的“包括”或“具有”等术语只是指定说明书上记载的特征、数字、步骤、动作、要素、零件或它们的组合的存在，不得视为事先排除了一个或一个以上的其它特征、数字、步骤、动作、要素、零件或它们的组合的存在或附加的可能性。
[0043]
除非另外给予不同的定义，否则此处所使用的一切术语所表示的意义和本发明所属技术领域中具有一般知识的人们通常了解的意义相同。在一般辞典中有所定义的术语的意义应该被解释为与根据相关技术的文章脉理所具有的意义一致，除非在本技术中明确地给予定义，否则不得异常地或过度形式主义地予以解释。
[0044]
图1是本发明一个实施例的用于船舶模型试验的适用了空气轴承的测阻力仪的概念图，图2是所述测阻力仪的立体图，图3是所述测阻力仪的俯视图，图4是所述测阻力仪的主视图，图5是所述测阻力仪的俯视剖视图，图6是所述测阻力仪的主视剖视图。
[0045]
如图1至图6所示，作为以拖曳杆连接到模型船舶并且在拖曳水槽测试施加到模型船舶的阻力的测阻力仪，本发明可以包括测阻力仪本体100、负荷传感器200、空气注入口300及拖曳杆连接钩400。
[0046]
一般来说，在设有拖车60的拖曳水槽(未图示)，在连接到拖车60的夹具70上连接了安装在模型船舶40的夹杆80后，实验者可以让模型船舶40在拖曳水槽(未图示)航行并进行各种模拟试验。
[0047]
测阻力仪本体100通过设于拖曳水槽(未图示)的拖车60安装到模型船舶40并且可以在内部设有空气室110。
[0048]
测阻力仪本体100让拖曳杆30贯穿空气室110地安装并且能保持拖曳杆30的水平。
[0049]
测阻力仪本体100让拖曳杆30贯穿空气室110地安装并且凭借着通过空气注入口300注入空气室110的空气的空气轴承作用而得以凭借重力保持拖曳杆30的水平。具体地，通过测阻力仪本体100的拖曳杆连接钩400连接的拖曳杆30贯穿空气室110并接触负荷传感器200而能够测量施加在模型船舶40的抵抗力，此时，为了保持拖曳杆30的水平，向空气室110注入空气并且通过注入空气室110的空气的空气轴承作用支撑拖曳杆30而能凭借重力自动保持水平。
[0050]
负荷传感器200可设于测阻力仪本体100的一部分区域。具体地，为了通过拖曳杆30测量阻力值，负荷传感器200可以安装在贯穿测阻力仪本体100的拖曳杆30的一端所接触的位置。
[0051]
空气注入口300设于测阻力仪本体100的一部分区域并且可以提供用于向空气室110注入空气的流路。具体地，空气注入口300和空气室110连接并具有开闭式盖子，开闭该盖子而能够在通过空气压缩机之类的空气注入器向空气室110注入空气时提供流路。
[0052]
拖曳杆连接钩400设于测阻力仪本体100的一部分区域并且连通空气室110而使得拖曳杆30连接。连接到拖曳杆连接钩400的拖曳杆30则能以拖曳杆固定用销(未图示)予以固定。
[0053]
具体地，拖曳杆连接钩400被制作成其末端能连通空气室110并允许拖曳杆30贯穿，其一部分区域形成有让拖曳杆30固定用销固定的销固定孔而能够坚固地固定拖曳杆30。
[0054]
本发明一个实施例的用于船舶模型试验的适用了空气轴承的测阻力仪还可以包括球形接头500。
[0055]
球形接头500安装在测阻力仪本体100的一部分区域，为了以预设的精度等级传递施加在模型船舶40的力量而能以点接触方式把力量传递到负荷传感器200。具体地，球形接头位于拖曳杆的一端与负荷传感器之间并且能以点接触方式精密地把通过拖曳杆施加的
抵抗力传递到负荷传感器。球形接头(ball joint)在管的末端制作球部并且以外壳予以包裹，再利用密封垫密封其间隙，球部能在外壳内自由旋转，因此使用2～3个该接头就能发挥出关节作用而能将吸收管的伸缩予以吸收。
[0056]
本发明一个实施例的用于船舶模型试验的适用了空气轴承的测阻力仪通过测阻力仪本体100的一部分区域所设无线通信模块90(未图示)连接外部的移动终端而能够提供关于负荷传感器200与空气室110的信息。
[0057]
具体地，无线通信模块90以wi-fi通信模块、蓝牙通信模块及紫蜂通信模块中的某一个联动外部的移动终端或显示器等而得以在外部也能控制其运作或者能实时查看控制的情况。
[0058]
图7是本发明另一个实施例的用于船舶模型试验的适用了空气轴承的测阻力仪的测量方法顺序图。
[0059]
如图7所示，使用前述用于船舶模型试验的适用了空气轴承的测阻力仪的测量方法可包括测阻力仪安装步骤s100、拖曳杆插入步骤s200、空气注入步骤s300、拖曳杆连接步骤s400及阻力值测量步骤s500地构成。
[0060]
测阻力仪安装步骤s100在被设有拖车60的拖曳水槽(未图示)收容并且连接到拖车60的模型船舶40的一部分区域安装测阻力仪10。而且，测阻力仪10连接到拖车60，而且能调整该测阻力仪10升降。
[0061]
拖曳杆插入步骤s200把拖曳杆30插入通过测阻力仪安装步骤s100安装到模型船舶40的测阻力仪10上所设的拖曳杆连接钩400并且贯穿测阻力仪10所设空气室110地连接。
[0062]
在拖曳杆插入步骤s200，拖曳杆30贯穿空气室110地安装并且凭借着通过空气注入口300注入空气室110的空气的空气轴承作用而能够凭借重力保持拖曳杆30的水平。
[0063]
空气注入步骤s300，通过安装在测阻力仪10的一部分区域的空气注入口300把空气注入通过拖曳杆插入步骤s200插入了拖曳杆30的测阻力仪10的空气室110而调节拖曳杆30的水平。
[0064]
拖曳杆连接步骤s400把通过空气注入步骤s300调节了水平的拖曳杆30的突出末端连接到设于模型船舶40的一部分区域的拖曳点50。
[0065]
阻力值测量步骤s500利用设于测阻力仪10的负荷传感器200测量施加到拖曳杆30的阻力值。
[0066]
本发明另一个实施例的用于船舶模型试验的适用了空气轴承的测阻力仪的测量方法可以进一步包括球形接头500地实现。
[0067]
球形接头500安装在测阻力仪本体100的一部分区域，为了以预设的精度等级传递施加在模型船舶40的力量而能以点接触方式把力量传递到负荷传感器200。
[0068]
前文揭示的本发明优选实施例的详细说明的目的是让本技术领域的人士能实现并实行本发明。前文虽然结合本发明的优选实施例做了说明，但本发明所属技术领域的熟练人士应该了解到能在不脱离本发明领域的情形下针对本发明进行各种修改及变形。例如，本技术领域的人士可以把前述实施例所记载的各要素予以互相组合后使用。因此，本发明并不局限于此处所揭示的实时形态，前述实施例旨在赋予和此处所揭示原理及新特征一致的最广大的保护范围。
[0069]
可以在不脱离本发明的精神及必备特征的范围下以其它特定形态将本发明予以
具体化。因此，前述详细说明在所有方面都只是例示而不能以限制方式予以阐释。本发明的范围应通过权利要求书的合理解释予以确定，在本发明的等值范围内实现的一切修改均应包含在本发明的范围。本发明并不局限于此处揭示的实施形态，应赋予和此处所揭示原理及新特征一致的最广大的保护范围。而且，还能把权利要求书中不存在明示性的引用关系的权利要求互相结合后构成实施例或者在申请专利后进行修改时包含新的权利要求。
[0070]
【符号说明】
[0071]
10：测阻力仪
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30：拖曳杆
[0072]
40：模型船舶
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50：拖曳点
[0073]
60：拖车
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70：夹具
[0074]
80：夹杆
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90：无线通信模块
[0075]
100：测阻力仪本体
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110：空气室
[0076]
200：负荷传感器
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300：空气注入口
[0077]
400：拖曳杆连接钩
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500：球形接头。