面向船体曲面结构的表面载荷加载装置及其试验方法与流程

1.本发明涉及船舶试验装置技术领域，尤其是一种面向船体曲面结构的表面载荷加载装置及其试验方法。


背景技术：

2.船舶在航行过程中，船体各区域受到不同表面载荷作用，例如波浪载荷引起的舷外水压力、由纵摇和横荡引起的货物压力等表面压力载荷，均会导致局部结构强度的降低，造成船体结构未达到设计极限载荷，提前失去承载能力。
3.现有技术中，表面载荷加载方法主要包括重物堆载法、拉压垫-杠杆法和气囊加载法，但相关成果多适用于测试结构承受100kpa以内表面压力载荷作用下的力学性能，而无法达到船体结构所需的500kpa的试验压力需求；并且，现有的载荷加载方法难以实现在大曲率结构表面上的分布式加载，因此其无法应用于表面载荷作用下船体不同曲率承载构件结构强度综合试验，不能满足船体复杂曲面结构的结构性能测试需求。


技术实现要素：

4.本技术人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的面向船体曲面结构的表面载荷加载装置及其试验方法，从而有效解决了现有装置无法模拟表面载荷作用下船体曲面结构真实受力状态的实际问题，加载装置整体集成化、模块化程度高，安装操作方便，并且适应0～1m-1
曲率的船舶结构，大大提高试验设备的利用率。
5.本发明所采用的技术方案如下：
6.一种面向船体曲面结构的表面载荷加载装置，包括结构试验平台，所述结构试验平台顶面安装有载荷发生装置，载荷发生装置输出端安装有表面载荷转换装置，表面载荷转换装置支承于支撑架上，支撑架活动支承于结构试验平台上；所述结构试验平台上还安装有约束装置，朝向表面载荷转换装置的约束装置侧面安装有试验模型；
7.所述表面载荷转换装置的结构为：包括开口朝向试验模型的支撑框，支撑框腔体内容纳有充填有油液的高压液囊，试验时高压液囊将试验模型端面包裹覆盖；所述支撑框外侧面的中心安装有球头法兰，球头法兰端面配装有球头座，还包括拉杆球头，拉杆球头一端设置为外凸球形，外凸球形伸至球头座内以球面结构活动配装，拉杆球头另一端固装于载荷发生装置输出端。
8.作为上述技术方案的进一步改进：
9.所述拉杆球头杆部固定套装有凸环，凸环与外凸球形之间存在间隔距离形成柱面颈部，柱面颈部的直径尺寸小于外凸球形的直径尺寸；所述球头座上开设有供拉杆球头配装的通孔，通孔一端设置为内凹球面结构，通孔另一端设置为外张锥面；所述通孔的直径尺寸小于凸环的直径尺寸，通孔的直径尺寸小于外凸球形的直径尺寸；所述球头法兰中心孔的直径尺寸大于外凸球形的直径尺寸。
10.所述拉杆球头端部与载荷发生装置之间固定安装有载荷传感器。
11.所述拉杆球头杆部经由螺纹配装有连接法兰二，位于连接法兰二侧向外部的拉杆球头杆部端头还套装有连接法兰一；所述连接法兰一与连接法兰二经由周向均布的紧固件贴合固定，连接法兰一侧面贴合安装载荷传感器。
12.所述支撑框包括有连接座，连接座的纵截面为开口朝向试验模型的v型结构，连接座两侧配装有侧板形成腔体，充液后的高压液囊外形与支撑框腔体相配；朝向试验模型的侧板侧面为平面或者设置为内凹结构。
13.所述高压液囊朝向试验模型的后侧面缝制有加强筋，高压液囊前侧面和两侧侧面均缝制有绑带；所述高压液囊前侧面还经由密封法兰贯通安装有输油管，输油管穿过支撑框后于端部螺纹配装有三通阀，三通阀的一个接口处安装压力传感器，三通阀的另一个接口处连接外部供油油源。
14.所述载荷发生装置、支撑架和约束装置支承位于结构试验平台顶面的同一直线方向上，支撑架被动在结构试验平台上移动；所述表面载荷转换装置两侧与支撑架之间共同对称安装有衔接机构，表面载荷转换装置经由衔接机构相对于支撑架转动安装。
15.所述衔接机构的具体结构为：包括垂直于表面载荷转换装置侧面的凸柱，凸柱端部经由轴承插装配合至轴座内，轴座固定于支撑架上；从上至下贯穿轴座、凸柱还开设有供插销插装的同轴孔。
16.所述支撑架的结构为：包括倒置u型结构的竖直架，竖直架两竖直臂之间共同安装有加强梁，竖直架两竖直臂底部共同安装有底座，竖直架两竖直臂两侧与底座之间均安装有加强架，底座底面四个角处均安装有万向轮；所述竖直架两竖直臂上对称开设有贯穿的长槽，轴座贴合于竖直架侧面，紧固件依次穿过轴座、长槽后锁装有螺母。
17.一种所述的面向船体曲面结构的表面载荷加载装置的试验方法，包括如下步骤：
18.开启油源，对表面载荷转换装置内的高压液囊内充油至预设高度；
19.将载荷发生装置、表面载荷转换装置、支撑架和约束装置依次安装于结构试验平台上，在表面载荷转换装置与载荷发生装置之间安装载荷传感器；
20.在支撑架和表面载荷转换装置之间的衔接机构上插装插销，使得表面载荷转换装置相对于支撑架相对固定；
21.在试验模型加载区域安装有薄膜式压力传感器，在试验模型加载背面安装电阻应变计；而后将试验模型经由螺栓组件固定于约束装置上，将薄膜式压力传感器、电阻应变计的测试导线分别连接至外部数据采集仪上；
22.载荷发生装置预动作，其活塞杆伸长，推动表面载荷转换装置随支撑架向着试验模型移动，直至高压液囊侧面与试验模型接触，取下插销，释放表面载荷转换装置与支撑架之间的转动自由度；
23.载荷发生装置工作，以小于试验载荷最大值30％的载荷进行预加载试验，并卸载；
24.待载荷传感器信号与薄膜式压力传感器信号偏差在10％内，即载荷经表面载荷转换装置中高压液囊均布地传递施加到试验模型加载区域后，通过载荷发生装置开始载荷加载，对试验模型进行表面载荷作用下的结构强度试验，并通过数据采集仪进行结构强度试验过程中的数据采集。
25.本发明的有益效果如下：
26.本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过表面载荷转换装置，尤其是其中的高压液
囊的设置，能够将载荷发生装置输出的载荷动力，经由高压液囊的转换，最终向着试验模型的曲表面上施加均匀的载荷，从而还原船体曲面结构的真实受力状态，有效解决了现有装置无法模拟表面载荷作用下船体曲面结构真实受力状态的实际问题，适用于船体结构复杂曲面的表面载荷加载装置；加载装置整体集成化、模块化程度高，安装操作方便，表面载荷转换装置可根据需要定制可拆卸支撑框侧板，能够适应于0～1m-1
曲率的船舶结构，实现高载荷大曲率表面压力载荷加载功能，大大提高了试验设备的适用性和利用率；
27.本发明还包括如下优点：
28.本发明中采用高压液囊与试验模型曲面之间的贴合，来实现施加载荷的转换，并保证载荷施加的均匀性；本发明中在高压液囊中充油液来实现使用，油液的使用相较于现有的气囊结构更加安全，并且能达到的试验压力更高；同时，还结合加强筋来对高压液囊结构起到加强作用，提升其承压能力；
29.采用支撑架来支承表面载荷转换装置，在实现表面载荷转换装置与载荷发生装置之间可靠动力衔接的同时，亦有效减少了表面载荷转换装置对于载荷发生装置在重力方向上的作用力，有效保证了载荷发生装置动力输出时的可靠性和稳定性；并且，支撑架可以相对于结构试验平台移动，在试验过程中，支撑架可以随着试验的进程而随表面载荷转换装置相对于结构试验平台移动，在实现支承作用的同时，亦不影响表面载荷转换装置对于试验模型的贴合施力，有效保障了试验的顺利、顺畅进行；
30.支撑架与表面载荷转换装置之间为转动安装，随着试验的进程，能够通过转动自由度，有效保证载荷转换装置与试验模型之间可靠的贴合，保障向试验模型进行载荷施加的均匀性。
附图说明
31.图1为本发明的结构示意图。
32.图2为本发明支撑架上安装表面载荷转换装置的示意图。
33.图3为本发明表面载荷转换装置的结构示意图。
34.图4为本发明表面载荷转换装置的剖视图。
35.图5为图4中a处的局部放大图。
36.图6为本发明侧板的结构示意图。
37.图7为本发明高压液囊的结构示意图。
38.图8为本发明支撑架的结构示意图。
39.图9为本发明衔接机构的结构示意图。
40.图10为本发明载荷发生装置的结构示意图。
41.图11为本发明约束装置的结构示意图。
42.其中：100、载荷发生装置；200、表面载荷转换装置；300、支撑架；400、约束装置；500、结构试验平台；600、试验模型；700、衔接机构；
43.101、地脚螺栓组一；102、三角形反力架一；103、油缸连接座；104、负荷加载作动器；105、载荷传感器；
44.201、连接法兰一；202、连接法兰二；203、拉杆球头；204、球头座；205、球头法兰；206、连接座；207、侧板；208、高压液囊；209、加强筋；210、绑带；211、密封法兰；212、输油管；
213、三通阀；214、压力传感器；
45.2031、外凸球形；2032、柱面颈部；2033、凸环；2041、内凹球面结构；2042、通孔；2043、外张锥面；2071、内凹结构；
46.301、万向轮；302、加强架；303、竖直架；3031、长槽；
47.401、延伸工装；402、三角形反力架二；403、地脚螺栓组二；
48.701、凸柱；702、轴承；703、紧固件；704、轴座；705、插销；706、螺母。
具体实施方式
49.下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
50.如图1和图2所示，本实施例的面向船体曲面结构的表面载荷加载装置，包括结构试验平台500，结构试验平台500顶面安装有载荷发生装置100，载荷发生装置100输出端安装有表面载荷转换装置200，表面载荷转换装置200支承于支撑架300上，支撑架300活动支承于结构试验平台500上；结构试验平台500上还安装有约束装置400，朝向表面载荷转换装置200的约束装置400侧面安装有试验模型600；
51.如图3和图4所示，表面载荷转换装置200的结构为：包括开口朝向试验模型600的支撑框，支撑框腔体内容纳有充填有油液的高压液囊208，试验时高压液囊208将试验模型600端面包裹覆盖；支撑框外侧面的中心安装有球头法兰205，球头法兰205端面配装有球头座204，还包括拉杆球头203，拉杆球头203一端设置为外凸球形2031，外凸球形2031伸至球头座204内以球面结构活动配装，拉杆球头203另一端固装于载荷发生装置100输出端。
52.通过表面载荷转换装置200，尤其是其中的高压液囊208的设置，能够将载荷发生装置100输出的载荷动力，经由高压液囊208的转换，最终向着试验模型600的曲表面上施加均匀的载荷，从而还原船体曲面结构的真实受力状态，有效解决了现有装置无法模拟表面载荷作用下船体曲面结构真实受力状态的实际问题，适用于船体结构复杂曲面的表面载荷加载装置。
53.拉杆球头203以及与其相配的球头座204、球头法兰205的设置，使得载荷发生装置100输出端与表面载荷转换装置200之间存在一定的自由度，在竖直方向上能够相对动作，尤其是与支撑架300相配使用，能够有效保证表面载荷转换装置200内腔中高压液囊208与试验模型600之间贴合相配的可靠性，有效保证载荷施加的稳定性和均匀性。
54.如图5所示，拉杆球头203杆部固定套装有凸环2033，凸环2033与外凸球形2031之间存在间隔距离形成柱面颈部2032，柱面颈部2032的直径尺寸小于外凸球形2031的直径尺寸；球头座204上开设有供拉杆球头203配装的通孔2042，通孔2042一端设置为内凹球面结构2041，通孔2042另一端设置为外张锥面2043；通孔2042的直径尺寸小于凸环2033的直径尺寸，通孔2042的直径尺寸小于外凸球形2031的直径尺寸；球头法兰205中心孔的直径尺寸大于外凸球形2031的直径尺寸。
55.本实施例中，在拉杆球头203的凸环2033与外凸球形2031之间设置柱面颈部2032，从而通过柱面颈部2032位置与球头座204可靠相配，有效防止拉杆球头203从球头座204上脱离。
56.本实施例中的凸环2033可以是过盈套装于拉杆球头203杆部，也可以是经由螺纹装配于拉杆球头203杆部，当然，也可以是其他比如焊接等形式安装凸环2033，起到阻挡限
位即可。
57.将球头座204通孔2042两端设置为内凹球面结构2041和外张锥面2043，在对贯穿的拉杆球头203轴向进行配装限位之外，还有效保证了拉杆球头203相对于球头座204以球形相配相对转动的自由度，有效保证和保障试验的可靠性、顺畅性和准确性。
58.拉杆球头203端部与载荷发生装置100之间固定安装有载荷传感器105，经由载荷传感器105实时反馈载荷信息。
59.拉杆球头203杆部经由螺纹配装有连接法兰二202，位于连接法兰二202侧向外部的拉杆球头203杆部端头还套装有连接法兰一201；连接法兰一201与连接法兰二202经由周向均布的紧固件贴合固定，连接法兰一201侧面贴合安装载荷传感器105。
60.本实施例中，经由连接法兰二202实现连接法兰一201相对于拉杆球头203的安装，经由连接法兰一201实现拉杆球头203端部载荷传感器105的安装；连接法兰二202的设置还有效保证、提升了拉杆球头203杆部的结构强度。
61.支撑框包括有连接座206，连接座206的纵截面为开口朝向试验模型600的v型结构，连接座206两侧配装有侧板207形成腔体，充液后的高压液囊208外形与支撑框腔体相配；朝向试验模型600的侧板207侧面为平面或者设置为内凹结构2071，如图6所示。
62.将连接座206纵截面设置为v型结构，使得支撑框腔体、高压液囊208在中心位置具有足够的厚度、在边缘处则存在一定斜度，能够与待施加载荷的曲面存在相似的趋势，使得高压液囊208贴合于曲面的各个位置均存在足够的油液，有效助力于保证载荷施加的可靠性和均匀性。
63.在侧板207上设置内凹结构2071，能够在形成包容高压液囊208的腔体，与连接座206结合有效保证对于高压液囊208周向的结构支撑之外，还通过内凹结构2071的设置形成避让，防止侧板207处与试验模型600之间不必要的接触，从而适用于不同曲率的曲表面施力试验，尤其适用于复杂结构表面，有效保证并提升装置的适用性。
64.如图7所示，高压液囊208朝向试验模型600的后侧面缝制有加强筋209，高压液囊208前侧面和两侧侧面均缝制有绑带210，经由绑带210将高压液囊208绑系于支撑框上；高压液囊208前侧面还经由密封法兰211贯通安装有输油管212，输油管212穿过支撑框后于端部螺纹配装有三通阀213，三通阀213的一个接口处安装压力传感器214，三通阀213的另一个接口处连接外部供油油源；在试验过程中，可以经由压力传感器214实时获知高压液囊208内部油液的压力值。
65.本实施例中，高压液囊208的材质可以选用芳纶增强tpu高分子复合材料，加强筋209的材质可以选用超高分子量聚乙烯织带，由加强筋209对高压液囊208起到加强囊体承压能力的作用，防止加载过程中液囊发生破坏。
66.本实施例中高压液囊208的极限压力可以达到0.6mpa，对于工作压力0.5mpa完全可以满足。
67.载荷发生装置100、支撑架300和约束装置400支承位于结构试验平台500顶面的同一直线方向上，支撑架300被动在结构试验平台500上移动；表面载荷转换装置200两侧与支撑架300之间共同对称安装有衔接机构700，表面载荷转换装置200经由衔接机构700相对于支撑架300转动安装。
68.本实施例中，支撑架300与表面载荷转换装置200之间为转动安装，随着试验的进
程，能够通过转动自由度，有效保证表面载荷转换装置200与试验模型600之间可靠的贴合，保障向试验模型600进行载荷施加的均匀性。
69.如图9所示，衔接机构700的具体结构为：包括垂直于表面载荷转换装置200侧面的凸柱701，凸柱701端部经由轴承702插装配合至轴座704内，轴座704固定于支撑架300上；从上至下贯穿轴座704、凸柱701还开设有供插销705插装的同轴孔。
70.在试验准备阶段，可以将插销705插装至同轴孔中，使得衔接机构700中凸柱701和轴座704之间相对固定，即将表面载荷转换装置200与支撑架300之间的转动自由度进行限制，方便于对于装置进行快速、可靠的试验准备；在准备结束之后，则通过插销705的取出，实现转动自由度的快速解锁，简单、方便、可靠，方便于实际的试验操作。
71.如图8所示，支撑架300的结构为：包括倒置u型结构的竖直架303，竖直架303两竖直臂之间共同安装有加强梁，竖直架303两竖直臂底部共同安装有底座，竖直架303两竖直臂两侧与底座之间均安装有加强架302，底座底面四个角处均安装有万向轮301；竖直架303两竖直臂上对称开设有贯穿的长槽3031，轴座704贴合于竖直架303侧面，紧固件703依次穿过轴座704、长槽3031后锁装有螺母706。
72.本实施例中，采用支撑架300来支承表面载荷转换装置200，在实现表面载荷转换装置200与载荷发生装置100之间可靠动力衔接的同时，亦有效减少了表面载荷转换装置200对于载荷发生装置100在重力方向上的作用力，减小载荷发生装置100，尤其是其中负荷加载作动器104活塞杆不受剪力作用，有效保证了载荷发生装置100动力输出时的可靠性和稳定性。
73.并且，支撑架300可以相对于结构试验平台500移动，在试验过程中，支撑架300可以随着试验的进程而随表面载荷转换装置200相对于结构试验平台500移动，在实现支承作用的同时，亦不影响表面载荷转换装置200对于试验模型600的贴合施力，有效保障了试验的顺利、顺畅进行。
74.本实施例中，可以通过长槽3031的选用，来在合适的高度装配轴座704，从而将表面载荷转换装置200安装于合适的高度处，匹配于试验模型600的曲表面试验高度。
75.如图10所示，载荷发生装置100包括三角形反力架一102，三角形反力架一102通过地脚螺栓组一101安装于结构试验平台500上，油缸连接座103固定安装于三角形反力架一102面板上；负荷加载作动器104尾端通过高强度螺栓组与油缸连接座103前端面固定连接，负荷加载作动器104输出端与载荷传感器105连接。
76.如图11所示，约束装置400包括通过地脚螺栓组二403固定安装于结构试验平台500上的三角形反力架二402，延伸工装401后端面通过螺栓与三角形反力架二402面板连接，试验模型600与延伸工装401螺纹连接。
77.本发明中采用高压液囊208与试验模型600曲面之间的贴合，来实现施加载荷的转换，将载荷发生装置100产生的集中力转换为表面压力，由于适用于曲表面上载荷的施加，并保证载荷施加的均匀性。
78.本发明中在高压液囊208中充油液来实现使用，油液的使用相较于现有的气囊结构更加安全，并且能达到的试验压力更高；同时，还结合加强筋209来对高压液囊208结构起到加强作用，提升其承压能力。
79.本发明的表面载荷加载装置，可以考核验证船体结构在表面载荷作用下的静/动
态力学性能，对在极端恶劣海况下服役的船舶结构安全可靠性具有重要的指导意义。
80.本实施例的面向船体曲面结构的表面载荷加载装置的试验方法，包括如下步骤：
81.第一步：开启油源，对表面载荷转换装置200内的高压液囊208内充油至预设高度；
82.第二步：将载荷发生装置100、表面载荷转换装置200、支撑架300和约束装置400依次安装于结构试验平台500上，在表面载荷转换装置200与载荷发生装置100之间安装载荷传感器105；
83.第三步：在支撑架300和表面载荷转换装置200之间的衔接机构700上插装插销705，使得表面载荷转换装置200相对于支撑架300相对固定；
84.第四步：在试验模型600加载区域安装有薄膜式压力传感器，在试验模型600加载背面安装电阻应变计；而后将试验模型600经由螺栓组件固定于约束装置400上，将薄膜式压力传感器、电阻应变计的测试导线分别连接至外部数据采集仪上；
85.第五步：载荷发生装置100预动作，其活塞杆伸长，推动表面载荷转换装置200随支撑架300向着试验模型600移动，直至高压液囊208侧面与试验模型600接触，取下插销705，释放表面载荷转换装置200与支撑架300之间的转动自由度；
86.第六步：载荷发生装置100工作，以小于试验载荷最大值30％的载荷进行预加载试验，并卸载；
87.通过第六步中的预加载试验，来检验整套加载装置、载荷加载系统以及试验数据测试系统是否正常运行，同时释放试验模型600中的焊接残余应力；
88.第七步：待载荷传感器105信号与薄膜式压力传感器信号偏差在10％内，即载荷经表面载荷转换装置200中高压液囊208均布地传递施加到试验模型600加载区域后，通过载荷发生装置100开始载荷加载，对试验模型600进行表面载荷作用下的结构强度试验，并通过数据采集仪进行结构强度试验过程中的数据采集。
89.本发明适用于船体结构复杂曲面的表面载荷加载装置；加载装置整体集成化、模块化程度高，安装操作方便，表面载荷转换装置可根据需要定制可拆卸支撑框侧板，能够适应于0～1m-1
曲率的船舶结构，实现高载荷大曲率表面压力载荷加载功能，大大提高了试验设备的适用性和利用率。
90.以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

技术特征：
1.一种面向船体曲面结构的表面载荷加载装置，包括结构试验平台(500)，其特征在于：所述结构试验平台(500)顶面安装有载荷发生装置(100)，载荷发生装置(100)输出端安装有表面载荷转换装置(200)，表面载荷转换装置(200)支承于支撑架(300)上，支撑架(300)活动支承于结构试验平台(500)上；所述结构试验平台(500)上还安装有约束装置(400)，朝向表面载荷转换装置(200)的约束装置(400)侧面安装有试验模型(600)；所述表面载荷转换装置(200)的结构为：包括开口朝向试验模型(600)的支撑框，支撑框腔体内容纳有充填有油液的高压液囊(208)，试验时高压液囊(208)将试验模型(600)端面包裹覆盖；所述支撑框外侧面的中心安装有球头法兰(205)，球头法兰(205)端面配装有球头座(204)，还包括拉杆球头(203)，拉杆球头(203)一端设置为外凸球形(2031)，外凸球形(2031)伸至球头座(204)内以球面结构活动配装，拉杆球头(203)另一端固装于载荷发生装置(100)输出端。2.如权利要求1所述的面向船体曲面结构的表面载荷加载装置，其特征在于：所述拉杆球头(203)杆部固定套装有凸环(2033)，凸环(2033)与外凸球形(2031)之间存在间隔距离形成柱面颈部(2032)，柱面颈部(2032)的直径尺寸小于外凸球形(2031)的直径尺寸；所述球头座(204)上开设有供拉杆球头(203)配装的通孔(2042)，通孔(2042)一端设置为内凹球面结构(2041)，通孔(2042)另一端设置为外张锥面(2043)；所述通孔(2042)的直径尺寸小于凸环(2033)的直径尺寸，通孔(2042)的直径尺寸小于外凸球形(2031)的直径尺寸；所述球头法兰(205)中心孔的直径尺寸大于外凸球形(2031)的直径尺寸。3.如权利要求1所述的面向船体曲面结构的表面载荷加载装置，其特征在于：所述拉杆球头(203)杆部端头与载荷发生装置(100)之间固定安装有载荷传感器(105)。4.如权利要求3所述的面向船体曲面结构的表面载荷加载装置，其特征在于：所述拉杆球头(203)杆部经由螺纹配装有连接法兰二(202)，位于连接法兰二(202)侧向外部的拉杆球头(203)杆部端头还套装有连接法兰一(201)；所述连接法兰一(201)与连接法兰二(202)经由周向均布的紧固件贴合固定，连接法兰一(201)侧面贴合安装载荷传感器(105)。5.如权利要求1所述的面向船体曲面结构的表面载荷加载装置，其特征在于：所述支撑框包括有连接座(206)，连接座(206)的纵截面为开口朝向试验模型(600)的v型结构，连接座(206)两侧配装有侧板(207)形成腔体，充液后的高压液囊(208)外形与支撑框腔体相配；朝向试验模型(600)的侧板(207)侧面为平面或者设置为内凹结构(2071)。6.如权利要求1所述的面向船体曲面结构的表面载荷加载装置，其特征在于：所述高压液囊(208)朝向试验模型(600)的后侧面缝制有加强筋(209)，高压液囊(208)前侧面和两侧侧面均缝制有绑带(210)；所述高压液囊(208)前侧面还经由密封法兰(211)贯通安装有输油管(212)，输油管(212)穿过支撑框后于端部螺纹配装有三通阀(213)，三通阀(213)的一个接口处安装压力传感器(214)，三通阀(213)的另一个接口处连接外部供油油源。7.如权利要求1所述的面向船体曲面结构的表面载荷加载装置，其特征在于：所述载荷发生装置(100)、支撑架(300)和约束装置(400)支承位于结构试验平台(500)顶面的同一直线方向上，支撑架(300)被动在结构试验平台(500)上移动；所述表面载荷转换装置(200)两侧与支撑架(300)之间共同对称安装有衔接机构(700)，表面载荷转换装置(200)经由衔接机构(700)相对于支撑架(300)转动安装。8.如权利要求7所述的面向船体曲面结构的表面载荷加载装置，其特征在于：所述衔接
机构(700)的具体结构为：包括垂直于表面载荷转换装置(200)侧面的凸柱(701)，凸柱(701)端部经由轴承(702)插装配合至轴座(704)内，轴座(704)固定于支撑架(300)上；从上至下贯穿轴座(704)、凸柱(701)还开设有供插销(705)插装的同轴孔。9.如权利要求1所述的面向船体曲面结构的表面载荷加载装置，其特征在于：所述支撑架(300)的结构为：包括倒置u型结构的竖直架(303)，竖直架(303)两竖直臂之间共同安装有加强梁，竖直架(303)两竖直臂底部共同安装有底座，竖直架(303)两竖直臂两侧与底座之间均安装有加强架(302)，底座底面四个角处均安装有万向轮(301)；所述竖直架(303)两竖直臂上对称开设有贯穿的长槽(3031)，轴座(704)贴合于竖直架(303)侧面，紧固件(703)依次穿过轴座(704)、长槽(3031)后锁装有螺母(706)。10.一种权利要求7所述的面向船体曲面结构的表面载荷加载装置的试验方法，其特征在于：包括如下步骤：开启油源，对表面载荷转换装置(200)内的高压液囊(208)内充油至预设高度；将载荷发生装置(100)、表面载荷转换装置(200)、支撑架(300)和约束装置(400)依次安装于结构试验平台(500)上，在表面载荷转换装置(200)与载荷发生装置(100)之间安装载荷传感器(105)；在支撑架(300)和表面载荷转换装置(200)之间的衔接机构(700)上插装插销(705)，使得表面载荷转换装置(200)相对于支撑架(300)相对固定；在试验模型(600)加载区域安装有薄膜式压力传感器，在试验模型(600)加载背面安装电阻应变计；而后将试验模型(600)经由螺栓组件固定于约束装置(400)上，将薄膜式压力传感器、电阻应变计的测试导线分别连接至外部数据采集仪上；载荷发生装置(100)预动作，其活塞杆伸长，推动表面载荷转换装置(200)随支撑架(300)向着试验模型(600)移动，直至高压液囊(208)侧面与试验模型(600)接触，取下插销(705)，释放表面载荷转换装置(200)与支撑架(300)之间的转动自由度；载荷发生装置(100)工作，以小于试验载荷最大值30％的载荷进行预加载试验，并卸载；待载荷传感器(105)信号与薄膜式压力传感器信号偏差在10％内，即载荷经表面载荷转换装置(200)中高压液囊(208)均布地传递施加到试验模型(600)加载区域后，通过载荷发生装置(100)开始载荷加载，对试验模型(600)进行表面载荷作用下的结构强度试验，并通过数据采集仪进行结构强度试验过程中的数据采集。

技术总结
本发明涉及面向船体曲面结构的表面载荷加载装置及其试验方法，包括结构试验平台，载荷发生装置和约束装置安装在结构试验平台上，载荷发生装置前端安装有表面载荷转换装置，表面载荷转换装置两端与支撑架通过转轴连接支承；试验模型安装于约束装置上，试验模型的加载区域被高压液囊覆盖。本发明能够经由高压液囊向着试验模型的曲表面上施加均匀的载荷，有效解决了现有装置无法模拟表面载荷作用下船体曲面结构真实受力状态的实际问题，加载装置整体集成化、模块化程度高，安装操作方便，表面载荷转换装置还可根据需要定制可拆卸支撑框侧板，适应0～1m-1


技术研发人员：戴泽宇 祁江涛 韦朋余 张亦龙 曾庆波 王连 蒋泽
受保护的技术使用者：中国船舶科学研究中心
技术研发日：2023.05.23
技术公布日：2023/8/21