专利名称：数字船模惯量调节架的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种调节架，特别是一种数字船模惯量调节架，属于测量仪器领域。
背景技术：
船模制作完成以后，需要调节船模的重量、重心、转动惯量，以保证与实际船舶的质量相似和质量分布相似。船模的重量根据排水量的大小通过增减压铁来进行调试。重心和转动惯量通常采用悬挂法造船模调节架上进行间接测量。传统的测量惯量的方法是利用三线摆来测量，也有一些框式测量仪，这些测量工具不能满足船舶模型的转动惯量的测量，原因在于1、传统测量方法的测量工具尺寸偏小不能容纳船模；2、传统的惯量测试设备只有惯量测试一种功能；3、在测量船模重心的位置的时候需要较高的精度，普通的测量方法和仪器的系统误差太大；4、这些测量装置还是机械装置，存在测量速度慢，测量不精确，依赖人的判断，测量不方便，测量的数据不能进行直接的计算机处理等缺点。
经文献检索发现，中国专利申请号为02137056.7，专利名称为船模惯量调节架，该专利自述为主要包括支撑部分、摆动部分，其连接方式为支撑部分和摆动部分通过支撑部分的刀架和摆动部分的刀口吊装搭接。支撑部分包括固定支柱、纵摇支柱、刀架、底座、横摇支柱，底座两侧各由中间向两端依次设有纵摇支柱、横摇支柱、固定支柱，在纵摇支柱的顶端设置刀架，整个支撑部分前后左右对称。摆动部分包括刀口、调节架摇篮，摇篮上设有刀口，摇篮设置在纵摇支柱的刀架上。该船模惯量调节架为机械式，是一件传统的机械产品，存在以下不足之处(1)测量不够精确，测量过程中完全靠人工进行，使用的是机械的测量工具，由此引起较大的误差。(2)测量不够方便，在测量过程中需要将船模从地磅移动到调节架上，还要用手工移动标尺、水平尺等。(3)测量速度慢，整个测量需要移动船模，需要用其他的附加工具，得到的数据有些不能直接利用需要进行换算(如倾角的测量是利用位移和三角公式换算得到的)，所以测量过程需要消耗大量的时间，大大的降低了实验室的效率。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种数字船模惯量调节架，在船模惯量调节架的基础上进行了改进，通过增加电子部分，使其适应现代试验的精度和效率要求，整个数字化设备能够较精确、快速、方便的完成测量工作，并且尽量减少人为因素，减少测量过程中的体力消耗。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括机械部分和电子部分，电子部分的各个部件嵌入在机械部分中，测量机械部分的各种运动参数并转化为数字信号传入计算机处理，其中电子部分用于信号转化的重量传感器、倾角传感器固定在所要测量的机械部件上，并通过信号传输线分别与重量传感器显示控制器、倾角传感器显示控制器连接，传出的模拟信号经过信号传输线传到由各传感器的显示控制器组成的控制显示平台，信号转化为数字信号输入计算机。
电子部分包括重量传感器及其显示控制器、倾角传感器及其显示控制器、计算机，重量传感器设置在刀架与纵摇支柱之间，承受整个架子和船模的重量，倾角传感器设置在调节架摇篮的侧面，一起随架子摆动并实时把测量的角度转化传送到显示控制器中，重量传感器显示控制器、倾角传感器显示控制器都集中设置在一个控制柜中，控制柜设在计算机的旁边，重量传感器及其显示控制器、倾角传感器及其显示控制器、计算机之间通过RS232接口连接起来。
重量传感器及其显示控制器，将压力转换成为电信号以测量船模的重量，显示控制器将电信号转化成为数字信号显示并且传送至计算机。倾角传感器及其显示控制器，倾角传感器把倾角转换成为电信号并且输出，其显示控制器将模拟的电信号转化成为数字信号显示并且传送至计算机。计算机接收倾角值和重量值，并可通过测量程序进行计算给出调节的参考建议。
机械部分包括底座、横摇支柱、固定支柱、纵摇支柱、刀架、刀口、调节架摇篮，在底座的两侧各自由中间向两端依次放置一个纵摇支柱，两个固定支柱，两个横摇支柱，在纵摇支柱的顶端是刀架，整个调节架的机械部分前后左右对称，调节架摇篮设有刀口，放置在纵摇支柱的刀架上，从而可以进行纵向的摇动。
工作时，船模重量根据排水量的大小通过增减船模中放置的压铁来进行重量调节，调节时可以根据重量传感器显示控制器的显示数值进行。在调节的时候应该使固定支柱旋转到固定位置，使得调节架摇篮不能摆动。调节完成后，旋转离开固定位置使摇篮能够进行纵摇。根据倾角传感器的显示控制器的，调节船模中的压铁的位置，使摇篮达到水平，然后把一块1kg的砝码从船中向船首移动一米，看倾角传感器的显示控制器的示数，根据这个示数调节船模内压铁的纵向位置，使得倾角的数值达到试验的要求，此时船模的重心纵向位置即为所要求的位置。船模重心的纵向位置调节完成之后，使摇篮和船模纵向自由转动，此时计算机根据倾角传感器的显示控制器传送的倾角值运用数值模拟计算摆动的周期，调节船模内压铁的垂向位置，使摆动周期符合测量的要求，则船模重心的垂向位置与测量要求的位置一致。注意在所有调节压铁的过程中必须用固定支柱固定摇篮以免晃动。根据测量的数据可以用相应的公式计算试验所需的量。
本发明具有实质性特点和显著进步，本发明能够适应现代试验的精度和效率要求，整个电子数字化设备能够较精确、快速、方便的完成测量工作，并且尽量减少人为因素，减少测量过程中的体力消耗。主要表现在(1)测量精确，利用各种传感器及其显示控制器测量重量、倾角的值比传统的机械测量在精度上有数量级的提高。(2)测量方便，在整个测联的过程中，不必将船模从磅秤移动的调节架上，也不必用各种标尺手动测量，计算机根据测量的数据可以自动计算需要调节的数量。(3)在整个过程中，调节不必依靠经验的不断调节不断逼近，计算机可以根据测量的数据精确计算出需要移动的载荷的大小和位置。由此可见，本发明是一个机电一体化工程设计，把电子器件的信息处理和自动控制等功能“揉和”到机械装置中去，从而获得了过去单靠某一种技术而无法实现的功能和效果。
图1本发明结构示意2本发明摇篮部分结构示意3本发明电子部分结构示意图具体实施方式
如图1、图2、图3所示，本发明包括机械部分1和电子部分2，电子部分2的各个部件嵌入在机械部分1中，其中电子部分2的重量传感器10、倾角传感器12固定在所要测量的机械部件上，并通过信号传输线分别与重量传感器显示控制器11、倾角传感器显示控制器13连接，传出的模拟信号经过信号传输线传到由各传感器的显示控制器组成的控制显示平台15，信号转化为数字信号输入计算机14。
机械部分1包括底座3、横摇支柱4、固定支柱5、纵摇支柱6、刀架7、刀口8、调节架摇篮9，在底座3的两侧各自由中间向两端依次放置一个纵摇支柱6，两个固定支柱5，两个横摇支柱4，在纵摇支柱6的顶端是刀架7，整个调节架的机械部分1前后左右对称，调节架摇篮9设有刀口8，放置在纵摇支柱6的刀架7上。
电子部分2包括重量传感器10、重量传感器显示控制器11、倾角传感器12、倾角传感器显示控制器13、计算机14，重量传感器10设置在刀架7与纵摇支柱6之间，倾角传感器12设置在调节架摇篮9的侧面，重量传感器显示控制器11、倾角传感器显示控制器13都集中设置在一个控制柜中，重量传感器10、重量传感器显示控制器11、倾角传感器12、倾角传感器显示控制器13、计算机14之间通过RS232接口连接起来。
权利要求
1.一种数字船模惯量调节架，包括机械部分(1)，其特征在于还包括电子部分(2)，电子部分(2)包括重量传感器(10)、重量传感器显示控制器(11)、倾角传感器(12)、倾角传感器显示控制器(13)、计算机(14)，连接方式为重量传感器(10)、倾角传感器(12)固定在所要测量的机械部件上，重量传感器(10)设置在刀架(7)与纵摇支柱(6)之间，倾角传感器(12)设置在调节架摇篮(9)的侧面，通过信号传输线分别与重量传感器显示控制器(11)、倾角传感器显示控制器(13)连接，重量传感器显示控制器(11)、倾角传感器显示控制器(13)都集中设置在一个控制柜中，重量传感器(10)、重量传感器显示控制器(11)、倾角传感器(12)、倾角传感器显示控制器(13)、计算机(14)之间通过RS232接口连接起来，传出的模拟信号经过信号传输线传到由各传感器的显示控制器组成的控制显示平台(15)，信号转化为数字信号输入计算机(14)。
2.根据权利要求1所述的数字船模惯量调节架，其特征是，所述的机械部分(1)包括底座(3)、横摇支柱(4)、固定支柱(5)、纵摇支柱(6)、刀架(7)、刀口(8)、调节架摇篮(9)，在底座(3)的两侧各自由中间向两端依次放置一个纵摇支柱(6)、两个固定支柱(5)、两个横摇支柱(4)，在纵摇支柱(6)的顶端是刀架(7)，整个调节架的机械部分(1)前后左右对称，调节架摇篮(9)设有刀口(8)，放置在纵摇支柱(6)的刀架(7)上。
全文摘要
一种数字船模惯量调节架，属于测量仪器领域。包括机械部分、电子部分，连接方式为重量传感器、倾角传感器固定在所要测量的机械部件上，重量传感器设置在刀架与纵摇支柱之间，倾角传感器设置在调节架摇篮的侧面，通过信号传输线分别与重量传感器显示控制器、倾角传感器显示控制器连接，集中设置在一个控制柜中，电子部分之间通过RS232接口连接起来，传出的模拟信号经过信号传输线传到由各传感器的显示控制器组成的控制显示平台，信号转化为数字信号输入计算机。本发明能够适应现代试验的精度和效率要求，整个数字化设备能够较精确、快速、方便地完成测量工作，并且尽量减少人为因素，减少测量过程中的体力消耗。
文档编号B63B9/00GK1544888SQ20031010855
公开日2004年11月10日 申请日期2003年11月13日 优先权日2003年11月13日
发明者王磊, 张承懿, 李晓铭, 杨建民, 肖龙飞, 王 磊 申请人:上海交通大学