[发明专利]一种强迫船模横摇实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种模拟横摇的实验装置。

背景技术

通过模型试验来确定各种海洋结构物在波浪中的不同运动响应特性是研究海洋浮体与波浪相互作用的一种有效方法。在各种船模试验中，斜浪试验是不可缺少的试验环节，一般是通过人为控制造波板运动生成所需的各种波浪，船模在水池拖车和桁车的共同作用下模拟斜航向运动。目前，能够用于模拟斜浪运动的水池较少，一般形状是方水池，其、尺度小、试验成本高。对于尺度较大、航速较高的船模而言，水池宽度极大的限制了船舶横向运动，导致实际有效航段短，能模拟的斜浪试验浪向角十分有限。同时，由于船模尺度较大，导致池壁效应大，影响试验准确性。而且，采用拖车纵向运动和桁车横向运动来模拟船舶在斜浪中运动的试验方法存在缺陷，其表现在，当拖车和桁车刹车时，由于其对船模存在两个方向的力，在两个不同方向的力作用下会产生扭矩，给拖车与船模之间的连接结构及试验装置带来损害。因此对于高速斜浪试验现有的试验方法存在较大的局限性，无法实现全浪向角下的船模斜浪试验模拟。

随着控制理论发展，研究新的控制装置，以实现在现有试验水池条件下，方便、准确、全面地模拟船模斜浪运动对船舶斜浪试验技术的发展具有重要的工程意义和良好的经济价值。

发明内容

本发明的目的在于提供能够在水池或水槽中模拟船模在全浪向海洋波浪下横摇运动的一种强迫船模横摇实验装置。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种强迫船模横摇实验装置，其特征是：包括底板平板、交流伺服电机、第一-第五同步带轮、滑轨、连接角支架、压板，底板平板的形状为梯形与长方形的结合，长方形的长边与梯形的下底边重合，交流伺服电机通过电机安装板安装在底板平板下方，第一-第五同步带轮通过各自对应的螺杆安装在底 板平板上方，其中第一同步带轮位于梯形上底边处，第二同步带轮和第三同步带轮位于梯形下底边的两个端点处，作为张紧轮的第四同步带轮和第五同步带轮并列布置于梯形上底边和下底边之间，第一-第五同步带轮上缠绕同步带，同步带绕过第一-第三同步带轮的外侧，同时绕过第四和第五同步带轮的内侧，交流伺服电机的输出轴与第一同步带轮相连，滑轨固定在底板平板的长方形处，可沿滑轨滑动的滑块安装在滑轨上，连接角支架为用于承载重块的角钢，连接角支架的第一边与滑块相连，压板将同步带和连接角支架的第二边连接在一起。

本发明还可以包括：

底板平板长方形的长边和梯形的下底边均为700mm，长方形的短边为100mm，梯形的上底边为110mm，高为200mm，厚为10mm；安装板为边长80mm的正方形；第一-第五同步带轮尺寸为高22mm，内径18mm，外径38.85mm；同步带宽为20mm，长为985mm；螺杆长为50mm，直径为18mm；滑轨包括上部的圆柱和下部的长方体，圆柱和长方体之间通过梯形凹台连接，圆柱长600mm，直径16mm，长方体长600mm，宽40mm，高5mm，圆柱中心距离底板平板高25mm；滑块长45mm，宽20mm，高33mm；连接角支架为不等边角钢，两直角边边长分别60mm和50mm，宽度为100mm，厚度为4mm；压板16为长45mm、宽30mm、厚5mm的长方形板，中间有相距30mm、直径6.5mm的用于与角支架固定的连接孔。

本发明的优势在于：本发明装置采用重块往复运动产生的时变重力矩来模拟横向波浪力矩的作用，在迎浪作用下实现斜浪船模运动模拟。其中，横摇机构各部分均以机座为依托呈梯形分布，各机构相互连接，组合成一个紧密的整体。实验装置运转时，各机构协同分工，驱动机构驱动传动机构运动，传动机构带动滑块做往复运动。通过控制单元的输出不同控制信号，使重块以不同的形式往复运动，实现不同波浪下船模的横摇运动模拟。

上述强迫船模横摇实验装置结构简单，操作方便，运动精度高，稳定性好，易于控制，强迫横摇力矩变化范围大，能够模拟各种全浪向波浪作用下的船模横摇运动，特别是能够在拖曳水池中、迎浪情况下模拟各斜浪试验条件下的船模运动，而且不需要使用桁车，具有良好的应用前景和市场价值。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的俯视图；

图3为本发明底板平板的结构示意图；

图4为本发明的横摇结构示意图；

图5为本发明的驱动结构示意图；

图6为本发明的传动结构示意图；

图7为本发明的滑动结构示意图；

图8为本发明的实际横摇装置图；

图9为本发明的实际横摇曲线图。