[发明专利]一种水池船模在波浪中的拖曳装置及其试验方法

说明书

本发明涉及一种水池船模在波浪中的拖曳装置及其试验方法，包括拖车和船模，拖车横梁上固装有夹持机构，位于夹持机构下方的船模上固装有夹板机构，夹持机构在气缸作用下对夹板机构进行夹紧和松开动作；拖车横梁与船模共同安装有试航仪，试航仪安装于船模的重心位置；还包括导航机构；船模通过夹持机构夹紧夹板机构的摩擦力实现随着拖车启动加速或停车减速，在夹持机构松开夹板机构后，船模则在试航仪主杆的拖曳下运动，并由导航机构限制运动方向。本发明实现了船模在波浪试验中牵引及制动时的自动保护，大大提升了试验安全性和测试精度，减少了人力成本，提高了试验自动化程度。

技术领域

本发明涉及船舶水动力学试验技术领域，尤其是一种水池船模在波浪中的拖曳装置及其试验方法。

背景技术

船舶在波浪中的运动响应、阻力增加值和失速值是评估船舶在波浪中快速性能和耐波性能的重要指标，这些指标可以通过船模试验获得。船模波浪试验可分为：波浪中自由自航模试验和波浪中拖曳模型试验两类。

自由自航模试验的主要优点是可以评估船体全部六个自由度的运动特性，模型保护方面只需考虑水密即可，但相对于拖曳模型试验而言，自由自航模试验的测量不确定度较大，同时，由于难以施加外力补偿摩擦阻力修正值，自由自航模试验通常只能在“模型自航点”下开展，无法满足船模试验的相似定律。

波浪中拖曳模型试验通常采用试航仪开展，按所释放的自由度分类，最常见的有波浪中二自由度试航仪(考虑垂荡和纵摇运动)和四自由度试航仪(考虑垂荡、纵摇、横摇和纵荡运动)。

使用二自由度试航仪开展拖曳模型试验时，适用于小尺度模型，因而几乎不需考虑模型保护的问题，但也由于其使用的模型尺度较小，且释放的自由度较少，而使得其无法研究其他运动自由度产生的水动力学问题。

应用四自由度试航仪建立的波浪中拖曳模型试验方法，在研究船舶耐波性和快速性问题时有着诸多优点，研究课题适用范围广、测试精度高、模型尺度的选择更为宽泛，但由于纵荡自由度的释放，必须对模型实施人为保护，不仅增加了波浪试验成本，也存在着保护人员受伤和模型受损的风险，额外增加了一项因人为保护而产生的不确定源；并且在船模尺度较大时，船模惯性亦较大，使得人为保护不切实际。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的水池船模在波浪中的拖曳装置及其试验方法，从而在使用四自由度试航仪开展波浪中拖曳船模试验时，实现船模牵引及制动时的自动保护，大大降低试验成本及安全风险，提高测试精度。

本发明所采用的技术方案如下：

一种水池船模在波浪中的拖曳装置，包括拖车，其上设有拖车横梁，所述拖车横梁下部的水面上放置有船模，所述拖车横梁上固装有夹持机构，位于夹持机构下方的船模上固装有夹板机构，所述夹持机构在气缸作用下对夹板机构进行夹紧和松开动作；拖车横梁与船模共同安装有试航仪和导航机构，所述试航仪安装于船模的重心位置；所述船模通过夹持机构夹紧夹板机构的摩擦力实现随着拖车启动加速或停车减速，在夹持机构松开夹板机构后，船模则在试航仪的主杆的拖曳下运动，并由导航机构限制运动方向。

所述夹持机构的结构为：包括与拖车横梁固装的固定座一，固定座一上安装有支撑板，支撑板上通过气缸连杆机构安装有双夹持钢板；所述双夹持钢板为两块对称的钢板，双夹持钢板的两块钢板在气缸连杆机构驱动下合拢夹紧夹板机构或张开释放。

所述气缸连杆机构的结构为：包括安装于支撑板上的气缸，气缸输出端对称铰接有第一连杆，单根第一连杆端部铰接有第二连杆，第二连杆端部与双夹持钢板铰接；所述第二连杆中部与支撑板铰接；位于第二连杆外侧的支撑板与双夹持钢板之间还铰接有第三连杆。

所述夹板机构的结构为：包括与船模固接的安装座一，安装座一上对称安装有竖向的滑槽，两个滑槽之间共同安装有夹持板，所述夹持板上部与两个滑槽顶部分别安装有上弹簧，夹持板下部与安装座一之间安装有对称的下弹簧，所述上弹簧与下弹簧均位于滑槽内并沿其长度方向布置。