[发明专利]船模试验中模拟风载荷的装置

说明书

技术领域

本发明涉及海洋工程，具体地，涉及一种船模试验中模拟风载荷的装置。

背景技术

风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，海洋工程中对风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风 机在一定区域内形成风场的方法实现。分析此种模拟技术，发现其不足点在于：

1、风场覆盖范围小，难以覆盖整个水池范围；

2、风场不均匀，存在衰减问题；

3、风机安装在拖车上的情况下，由于拖车的移动会带动风机运动，从而影响 风场分布，所以拖车不能随意移动，给试验带来很多不便；

4、产生的风场湍流现象严重；

5、风机一般位于开敞水域上方，风机产生的风会在水池中产生风成波和风成 流，影响流场，降低试验的精度；

6、整套设备造价高昂，且需要消耗大量电能。

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船模试验中模拟风载荷的装 置。旨在船舶模型试验中比较精确地模拟风载荷，以解决试验中设备造风能力有限、 风场不均匀、覆盖范围有限、灵活性差、需要消耗大量电能等问题。

根据本发明提供的船模试验中模拟风载荷的装置，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深浸没全回转螺旋桨和深浸没侧推螺旋桨；

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、风载荷数据库 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、艏向角以及设定的风速通过推力- 转速曲线存储单元中存储的推力-转速曲线查询风载荷数据库求得船模所受到的风载荷， 进而通过推力分配模块计算得到深浸没全回转螺旋桨和深浸没侧推螺旋桨的推力和角 度。

优选地，所述深浸没全回转螺旋桨包括舵机、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螺旋桨；

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 动所述第一螺旋桨的叶片转动；

所述舵机、第一伺服电机设置在所述第一固定框架上；所述第一螺旋桨设置在所述 第一轴套上；

所述舵机驱动所述第一轴套沿周向旋转，进而带动所述第一螺旋桨的底座沿周向旋 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下底板且通过第一轴承与第一固定框架的第一下底板相连 接。

优选地，所述第一固定框架包括第一下底板和第一下底板；

所述第一下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下底板上。

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下底板上。

优选地，所述第一螺旋桨包括第一螺旋桨主体和第一螺旋桨轴；

所述第一螺旋桨主体通过螺栓固定于第一螺旋桨轴上，所述第一螺旋桨轴通过第二 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 装置驱动所述第一螺旋桨轴转动。

优选地，所述深浸没侧推螺旋桨包括第二伺服电机、第二固定框架、第二轴套、第 二传动装置以及第二螺旋桨；

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下底板且通过第四轴承与第二固定 框架的第二下底板相连接；

所述第二固定框架包括第二下底板和第二下底板；第二下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；