[发明专利]利用风扇模拟流载荷的实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及海洋工程，具体地，涉及一种利用风扇模拟流载荷的实验装置。

背景技术

流作为重要的海洋环境条件之一，是进行船模试验中需要模拟的重要试验参数。目前，海洋工程中对流的模拟通常采用一组或多组固定在岸边或固定在拖车上的造流管组成流阵在一定区域内形成流场的方法实现。分析此种模拟技术，发现其不足点在于：

1、造流设备的造流能力有限，无法模拟大流速的情况；

2、流场不均匀，存在衰减问题；

3、覆盖范围有限，仅能在一定的宽度范围内产生流场；

4、造流管的位置一般固定不动，无法产生多角度的来流；

5、无法快速改变流速，不能模拟变流速的情况，使用的灵活性差；

6、整套设备造价昂贵，且需要消耗大量电能；

7、从开始造流到流场稳定需要较长的时间，降低了试验的效率。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种利用风扇模拟流载荷的实验装置。

根据本发明提供的利用风扇模拟流载荷的实验装置，包括闭环伺服系统模块和自动控制模块；

其中，所述闭环伺服系统模块和所述自动控制模块用于设置在船模上；

所述闭环伺服系统模块包括全回转风扇和侧推风扇；

所述自动控制模块包括六自由度光学运动测量装置、推力分配模块、流载荷数据库以及推力-转速曲线存储单元；

所述六自由度运动测量装置布置用于根据船速、艏向角以及设定的流速通过推力-转速曲线存储单元中存储的推力-转速曲线查询流载荷数据库求得船模所受到的流载荷，进而通过推力分配模块计算得到全回转风扇和侧推风扇的推力和角度。

优选地，所述全回转风扇包括舵机、第一伺服电机、第一固定框架、第一轴套、第一传动装置、转角传感器以及第一风扇；

其中，所述第一伺服电机的第一电机轴穿过所述第一轴套通过所述第一传动装置驱动所述第一风扇的叶片转动；

所述舵机、第一伺服电机设置在所述第一固定框架上；所述第一风扇设置在所述第一轴套上；

所述舵机驱动所述第一轴套沿周向旋转，进而带动所述第一风扇的底座沿周向旋转；所述转角传感器用于测量所述第一轴套的旋转角度。

优选地，所述舵机包括舵机主体、舵机轴和平带轮传动装置；

其中，所述舵机主体与固定框架的第一下底板相连接，所述舵机轴通过第一联轴器与舵机主体相连接，所述舵机轴通过平带轮传动装置驱动所述轴套相配合。

优选地，所述第一伺服电机包括第一伺服电机主体和第一电机轴；

其中，所述第一电机轴通过第二联轴器与第一伺服电机主体相连接，所述第一电机轴穿透第一固定框架的第一上底板且通过第一轴承与第一固定框架的第一上底板相连接。

优选地，所述第一固定框架包括第一上底板和第一下底板；

所述第一上底板通过第一焊接结构件与第一下底板焊接形成的第一箱型结构；

所述第一轴套通过第一轴承固定于固定所述第一上底板上。

优选地，所述第一传动装置为圆锥齿轮传动装置。

优选地，所述转角传感器固定于第一固定框架的第一上底板上。

优选地，所述第一风扇包括第一风扇主体和第一风扇轴；

所述第一风扇主体通过螺栓固定于第一风扇轴上，所述第一风扇轴通过第二轴承和第三轴承与所述第一轴套相连接，第一伺服电机的第一电机轴通过第一所述传动装置驱动所述第一风扇轴转动。

优选地，所述侧推风扇包括第二伺服电机、第二固定框架、第二轴套、第二传动装置以及第二风扇；

其中，所述第二伺服电机包括第二伺服电机主体和第二电机轴，所述第二电机轴通过第二联轴器与第二伺服电机主体相连接；

所述第二电机轴穿过所述第二固定框架的第二上底板且通过第四轴承与第二固定框架的第二上底板相连接；

所述第二固定框架包括第二上底板和第二下底板；第二上底板通过焊接结构件与所述第二下底板焊接形成的第二箱型结构；

所述第二轴套通过第四轴承固定于第二固定框架的第二上底板上，所述第二传动装置采用圆锥齿轮传动装置；

所述第二风扇包括第二风扇主体和第二风扇轴，所述第二风扇主体通过螺栓固定于第二风扇轴上，所述第二风扇通过第五轴承和第六轴承与第二轴套相连接，所述第二风扇轴传动与第二伺服电机的第二电机轴通过第二传动装置与所述第二风扇轴转动。

优选地，所述第一下底板和所述第二下底板用于固定于所述船模的甲板上。