[实用新型]一种船模强迫横摇实验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种实验装置，尤其涉及一种船模强迫横摇实验装置。

背景技术

当船舶航行于风浪环境中时，易发生横摇运动，成为船舶设计与航行安全中最为关注的问题之一。船舶横摇运动是构成船舶安全威胁最为危险的摇荡运动，是导致船舶倾覆的最主要原因。由于横摇运动中可能出现的舭部流动分离、漩涡泄出以及某些非线性特征，如跳跃，分叉等，使得准确预报船舶在波浪中的横摇特性成为一个挑战。要准确确定横摇阻尼，最直观的方法便是船模横摇实验。开设船模强迫横摇实验不仅能直观确定船舶横摇阻尼，而且对专业知识的传授、学生动手能力的培养和学生未来的工作应用显得尤为重要。开发船模强迫横摇实验装置成为解决上诉问题的关键。

经检索发现，专利申请号为20120532878.0，授权公布号为CN102982709A的实用新型专利“一种船模静力学实验装置”，包括控静力学水槽1、连接架2、姿态仪3和数据采集与分析处理部分。姿态仪包括支撑框架29、支撑柱30、线位移传感器39、纵摇角位移传感器51、横摇角位移传感器65等等，用于实现船模升沉、垂荡、纵倾、纵摇、横倾、横摇的测量，包括垂向测量部分和角度测量部分。垂向测量部分用于实现升沉和垂荡的测量，角度测量部分用于实现纵倾、纵摇、横倾和横摇的测量。数据采集与分析处理部分用于采集和分析船模的升沉、垂荡、纵倾、纵摇、横倾和横摇。数据采集与分析处理系统包括数据采集器5和数据采集与分析处理软件8，可实现3通道数字信号的采集与分析处理。从而实现船模的强制六个自由度运动与数值处理分析。该实验装置主要用于船模浮态调整实验教学和船模倾斜实验教学，着重于船模发生横摇时横摇角位移等信息数据的采集，也可用于浮体模型水力学性能的试验研究。

经检索发现，文章“船模强制运动装置可行性方案分析与设计”中，涉及一种船模强制运动装置，该装置以AWD直线运动平台和曲柄滑块机构作为核心运动构件，实现船模的强制六个自由度运动。该装置同时具备了驱动船模做横向、垂向，以及纵向运动的路径与结构形式，可以实现船模的强制横摇、横荡、首摇、纵摇、升沉、及横向运动之间、垂向运动之间、横向运动与垂向运动之间的某些组合运动模式，并设计出恰当的结构形式用于船模与装置的连接，使船模尽可能在指定方向上受到拘束力的作用，而在其它方向上具有充分的自由度。而针对船模强迫横摇，论文中方案二主要利用电机带动两个偏置式曲柄滑块机构，从而实现船模强制横摇运动。方案二针对强制横摇运动主要是利用偏置式曲柄滑块机构，由电机转动带动偏心曲柄从而带动滑块沿直线作往复运动。虽然滑块沿滑轨的位移具有对称性和周期性，但滑块位移随时间变化曲线中同周期内波峰和波谷不严格对称，不满足简谐运动规律。

发明内容

本实用新型的目的是为了提供一种适用于高等学校船舶专业实验教学中主要用于船模强迫横摇实验教学、也适用于浮体模型强迫横摇水力学性能的试验研究的船模强迫横摇实验装置。

本实用新型的目的是这样实现的：包括固定装置、控制与驱动装置和数据采集装置，固定装置包括底板和安装在底板上的框架，所述框架包括电机支座和直线导轨支座，还包括曲柄导轨移动装置和连杆驱动装置，曲柄导轨移动装置包括安装在直线导轨支座上的一号水平导轨及二号水平导轨、与一号水平导轨及二号水平导轨配合的一号滑块及二号滑块、与两个滑块固连的竖直导轨、与竖直导轨配合的竖直滑块和与竖直滑块连接的曲柄，所述曲柄中间位置和控制与驱动装置连接，所述连杆驱动装置包括推杆和连杆，推杆的一端与一号滑块固连、另一端与连杆连接，连杆的下端与数据采集装置连接。

本实用新型还包括这样一些结构特征：

1.所述控制与驱动装置包括电源、电机电源、减速电机、开关电源和信号发射器，电源、电机电源和减速电机之间用电线连接，信号发生器、开关电源与电机电源之间用数据线连接，减速电机安装在电机支座上，所述曲柄中间位置和控制与驱动装置连接是指减速电机的输出轴插在曲柄中间位置的孔里。

2.连杆驱动装置的连杆上套装转动空心轴承，转动空心轴承外部安装支撑球头，支撑球头与推杆固定连接。

3.数据采集装置包括固定板、角位移传感器、测力矩天平和角位移传感器，连杆穿过法兰盘中心位置的开口与固定板固定连接，测力矩天平和角位移传感器固定安装在法兰盘与固定板之间连杆的两侧。

4.所述曲柄上不同位置处设置多个开口，竖直滑块连接在一个开口处。