一种船模波浪载荷试验工装 |
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| 申请号 | CN201710241948.X | 申请日 | 2017-04-12 | 公开(公告)号 | CN107063630A | 公开(公告)日 | 2017-08-18 |
| 申请人 | 武汉理工大学; | 发明人 | 刘正国; 吴卫国; 郭国虎; 陈皓; 叶云凌; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及船模波浪 载荷 试验技术领域，特别指一种船模波浪载荷试验工装，包括主梁，以及分别连接于主梁两侧的安装架和 连接杆 ，所述主梁的端部均设有定 滑轮 ，所述连接杆的第一端连接于所述定滑轮的绳索上，所述连接杆的第二端安装有双向转动 轴承 组件。本发明的船模波浪载荷试验工装，保证在波浪载荷试验过程中试验模型能够在六个 自由度 上均可以获得理想的运动响应。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种船模波浪载荷试验工装，其特征在于，包括主梁，以及分别连接于主梁两侧的安装架和连接杆，所述主梁的端部均设有定滑轮，所述连接杆的第一端连接于所述定滑轮的绳索上，所述连接杆的第二端安装有双向转动轴承组件。 |
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| 说明书全文 | 一种船模波浪载荷试验工装技术领域[0001] 本发明涉及船模波浪载荷试验技术领域，特别指一种船模波浪载荷试验工装。 背景技术[0002] 在现有的船舶与海洋结构物模型试验中，特别是对于模型的水动力波浪载荷试验，需要对船舶模型的6个方向自由度的运动响应加以控制，通常是利用拖车在拖曳水池中对船模进行拖曳，然后利用造波机制造所需的波浪作用于船模，因为拖车的结构限制，船舶在波浪中6个自由度的运动响应无法很好的控制，导致在试验过程中获取数据困难，甚至无法获取可靠的数据。为了得到理想的试验数据，需要对拖车加以改进或者制作特定的工装，但对拖车结构进行改进是不太现实的，所以只有制作特定的工装才是理想的解决办法。 发明内容[0003] 本发明的目的是提出一种船模波浪载荷试验工装，保证在波浪载荷试验过程中试验模型能够在六个自由度上均可以获得理想的运动响应。 [0004] 为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种船模波浪载荷试验工装,包括主梁，以及分别连接于主梁两侧的安装架和连接杆，所述主梁的端部均设有定滑轮，所述连接杆的第一端连接于所述定滑轮的绳索上，所述连接杆的第二端安装有双向转动轴承组件。 [0005] 根据以上方案，所述主梁的两个端面分别都设有定滑轮，所述定滑轮的绳索上均连接有连接杆。 [0006] 根据以上方案，所述主梁的端部具有滑轨，所述连接杆的第一端设有滚轮，所述滚轮与所述滑轨配合，以使所述连接杆可以沿所述滑轨来回移动。 [0007] 根据以上方案，所述滚轮为偏心轮。 [0008] 根据以上方案，所述主梁的端部具有安装板，所述安装板上开设有多个并排设置的安装孔，所述滑轨上开设有多个并排设置的连接孔，所述任意一个连接孔与任意一个安装孔通过螺栓配合安装。 [0009] 根据以上方案，所述连接杆上套装有套管，所述连接杆与所述套管可相对移动，并且所述连接杆的第一端具有外径大于所述套管内径的杆帽，所述杆帽与所述定滑轮的绳索固定连接。 [0010] 根据以上方案，所述安装架为桁架，并且所述安装架的一个侧面与所述主梁垂直设置。 [0011] 根据以上方案，所述安装架上与所述主梁垂直的侧面设有转轴，所述安装架通过所述转轴可转动地与所述主梁配合；所述安装架上具有弧形板，所述弧形板上沿所述弧形并排地开设有多个定位孔，所述主梁上设有限位孔，所述定位孔与所述限位孔通过定位销配合定位。 [0012] 根据以上方案，所述双向转动轴承组件包括第一横轴、第一轴承、第二横轴和第二轴承，所述第一横轴可转动地装配于所述第一轴承内，所述第二横轴可转动地装配于所述第二轴承内，所述第二轴承固定地镶嵌于所述第一横轴内，并且所述第一横轴与所述第二横轴垂直设置，所述第一轴承连接于所述连接杆的第二端。 [0013] 根据以上方案，所述第一轴承固定地镶嵌于第一座体内，所述连接杆的第二端固定连接于所述第一座体上；所述第二横轴上固定连接有第二座体。 [0014] 通过本发明特定的试验工装，可以将船模连接到拖车上，使试验工装成为船模和拖车之间的连接结构，拖车的行进过程中，通过试验工装将船模拖拽一起在试验水池中移动，模拟船模在水中行进的场景。具体地，船模连接在双向转动轴承组件上，通过安装架再将试验工装和船模一起安装到拖车上。在行进过程中，由于连接杆与主梁之间通过滑轮的连接方式，在沿连接杆的轴向方向上连接杆可以自由移动，船模便可以沿连接杆轴向自动移动，即在垂直方向上可以自由移动，同时还可以消除连接杆及连接在其上的其它部件对试验过程造成的影响；由于船模安装在双向转动轴承组件上，可以同时实现在水平方向二个交叉方向上的自由摇摆，即横向和纵向的自由摇摆。本发明结构简单，成本较低，可以保证船模在波浪载荷试验中产生横摇、纵摇及垂荡三个方向的运动，并且在这六个方向上均可以获得理想的运动响应。附图说明 [0015] 图1是本发明的结构示意图； [0016] 图2是本发明的正面结构示意图； [0017] 图3是本发明的结构俯视图； [0018] 图4是本发明的双向转动轴承组件结构剖示图。 [0019] 图中：10、主梁；20、安装架；30、连接杆；40、双向转动轴承组件；11、定滑轮；12、滑轨；13、安装板；14、安装孔；15、连接孔；16、限位孔；21、转轴；22、弧形板；23、定位孔；31、滚轮；32、套管；33、杆帽；41、第一横轴；42、第一轴承；43、第一座体；44、第二转轴；45、第二轴承；46、第二座体。 具体实施方式[0020] 下面结合附图与实施例对本发明的技术方案进行说明。 [0021] 如图1和图2所示，本发明所述的一种船模波浪载荷试验工装，包括主梁10，以及分别连接于主梁10两侧的安装架20和连接杆30，所述主梁10的端部均设有定滑轮11，所述连接杆30的第一端连接于所述定滑轮11的绳索上，所述连接杆30的第二端安装有双向转动轴承组件40。通过本发明特定的试验工装，可以将船模连接到拖车上，使试验工装成为船模和拖车之间的连接结构，拖车的行进过程中，通过试验工装将船模拖拽一起在试验水池中移动，模拟船模在水中行进的场景。具体地，船模连接在双向转动轴承组件40上，通过安装架20再将试验工装和船模一起安装到拖车上。在行进过程中，由于连接杆30与主梁10之间通过滑轮的连接方式，在沿连接杆30的轴向方向上连接杆30可以自由移动，船模便可以沿连接杆30轴向自动移动，即在垂直方向上可以自由移动，同时还可以消除连接杆30及连接在其上的其它部件对试验过程造成的影响；由于船模安装在双向转动轴承组件40上，可以同时实现在水平方向二个交叉方向上的自由摇摆，即横向和纵向的自由摇摆。本发明结构简单，成本较低，可以保证船模在波浪载荷试验中产生横摇、纵摇及垂荡三个方向的运动，并且在这六个方向上均可以获得理想的运动响应。 [0022] 所述主梁10的两个端面分别都设有定滑轮11，所述定滑轮11的绳索上均连接有连接杆30。通过主梁10两端面的二个连接杆30分别连接在船模的首尾两端，使船模可以与连接杆30同步运动，保证二者运动的一致性。 [0023] 所述主梁10的端部具有滑轨12，所述连接杆30的第一端设有滚轮31，所述滚轮31与所述滑轨12配合，以使所述连接杆30可以沿所述滑轨12来回移动。当连杆杆在主梁10的端面轴向移动时，通过滚轮31与滑轨12相配合，可以对连接杆30进行径向定位和轴向导向，可以消除连接杆30与主梁10之间发生的碰撞影响，同时还可以减小连接杆30轴向移动时的摩擦力造成的影响。优选地，所述滚轮31为偏心轮，通过偏心设置的滚轮31，使连接杆30在沿滑轨12移动时，能在一定范围内调节连接杆30与主梁的端面之间的距离，能进一步地消除连接杆30与主梁10之间发生的碰撞影响且减小连接杆30轴向移动时的摩擦力造成的影响。 [0024] 所述主梁10的端部具有安装板13，所述安装板13上开设有多个并排设置的安装孔14，所述滑轨12上开设有多个并排设置的连接孔15，所述任意一个连接孔15与任意一个安装孔14通过螺栓配合安装。通过螺栓穿过连接孔15和安装孔14进行安装固定，能使滑轨12与安装板13根据需要任意选取一对孔配合安装，这样便可以调节滑轨12与主梁10之间的相对位置，适应不同的安装条件。 [0025] 具体地，所述连接杆30上套装有套管32，所述连接杆30与所述套管32可相对移动，并且所述连接杆30的第一端具有外径大于所述套管32内径的杆帽33，所述杆帽33与所述定滑轮11的绳索固定连接。连接杆30通过杆帽33与定滑轮11的绳索相连接，套管32与安装板13固定连接，连接杆30通过滑动轮可滑动地贴靠连接在安装板13上，可以消除其自重对船模惯量的影响，进一步地可以在套管32内增加配重，配重连接在定滑轮11的绳索另一端，以达到完全平衡连接杆30自重的效果，完全消除连接杆30对船模惯量的影响。 [0026] 如图1和图2所示，所述安装架20为桁架，并且所述安装架20的一个侧面与所述主梁10垂直设置，可以保证试验工装的整体安全性和连接稳定性。进一步地，如图3所示，所述安装架20上与所述主梁10垂直的侧面设有转轴21，所述安装架20通过所述转轴21可转动地与所述主梁10配合；所述安装架20上具有弧形板22，所述弧形板22上沿所述弧形并排地开设有多个定位孔23，所述主梁10上设有限位孔16，所述定位孔23与所述限位孔16通过定位销配合定位，优选地弧形板22为半圆形，定位孔23排满半圆形的圆周上，使安装架20与主梁10可以调整连接角度，并且能在调整后的任意角度上定位固定起来，使安装架20可以方便地安装到拖车，同时还可以使船模在进行不同角度的斜浪试验时，船模能保持与拖车前进方向成一定角度，满足斜浪试验要求。 [0027] 如图4所示，所述双向转动轴承组件40包括第一横轴41、第一轴承42、第二横轴44和第二轴承45，所述第一横轴41可转动地装配于所述第一轴承42内，所述第二横轴44可转动地装配于所述第二轴承45内，所述第二轴承45固定地镶嵌于所述第一横轴41内，并且所述第一横轴41与所述第二横轴44垂直设置，所述第一轴承42连接于所述连接杆30的第二端，第二横轴44为自由状态，在试验时与船模固定，实现船模在水平的双向上自由摆动。优选地，所述第一轴承42固定地镶嵌于第一座体43内，所述连接杆30的第二端固定连接于所述第一座体43上；所述第二横轴44上固定连接有第二座体46，第二座体46与船模固定连接，使双向转动轴承组件40两端均可以方便地与连接杆30和船模相连接。 [0028] 在试验进行前，试验人员需要先进行一些简单的安装和连接过程。首先，根据波浪试验的角度要求，将弧形板22与主梁10之间的定位销拔出，转动安装架20使安装架20与主梁10转动到合适的角度，再将定位销插入到弧形板22上的定位孔23和良梁上的限位孔16内，使安装架20与主梁10固定；通过螺栓将安装架20与拖车连接固定起来；通过螺栓将船模与第二座体46连接固定起来；完成上述步骤后便完成了安装和连接过程。将通过拖车控制试验工装将船模放入试验水池中，然后拖车开始前进，船模便在水池中跟着前进。由于船模与试验工装之间通过双向转动轴承组件40相连接，船模可以在水平面的横向和纵向自由运动，便可以实现船模的横摇和纵摇的自由度，产生这二个方向上理想的运动响应；同时，由于连接杆30与主梁10之间通过定滑轮11相连接，而船模与连接杆30相连接，这样连接杆30与主梁10之间便可以在垂直方向上自由移动，船模便可以产生在垂直方向上理想的运动响应。因此，通过本发明的试验工装，可以使船模产生横摇、纵摇及垂荡三个方向的自由运动，完全模拟船模在波浪中的自由运动模式，获得理想的三个维度六个方向上的运动响应参数，提高了试验的方便程度和数据采集的准确性，同时还可以适应不同角度的船模波浪载荷要求。 |
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