船模水动力性能测试装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种船模水动力性能测试装置，包括安装平台、固定平台、运动平台、六分力天平、万向铰链和六个电动缸；六个电动缸的上、下端分别通过万向铰链连接固定平台和运动平台，六分力天平安装于三个支点所组成的等边三角形中心，六分力天平刚性连接试验船模的重心；固定平台通过安装平台安装于拖车横梁上；六电动缸通过伸缩运动使得运动平台产生不同方向的位移和旋转，从而模拟船模的横荡、纵荡、垂荡、横摇、纵摇和首摇运动。本实用新型能够精确模拟船模多个自由度运动，并结合六分力天平，测量出船模在不同试验状态时的各种水动力参数，全面地表征船模水动力性能。
【专利说明】船模水动力性能测试装置
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及船舶性能试验【技术领域】，具体涉及一种船模水动力性能测试装 置。
【背景技术】
[0002] 船模水动力性能测试是指利用物理模型方法，确定船模性能研究和船舶设计中所 要求的有关数据及资料的一种手段，它可W对船舶的综合航行性能进行系统的估算和评 估。通过船模试验，不仅可W研究新的船型，探讨影响船舶航行性能的各种因素，而且可W 对船舶在航行中所发生的物理过程获得更深刻的理解。它可W促进理论工程进一步发展， 使工程计算中所应用的计算方法不断的完善，提高理论研究和工程设计能力，改进船舶的 航行性能。因此，世界上造船工业比较发达的国家，无不重视船模试验池的建设并相应的发 展各种船模水动力性能测试装置。
[0003] 目前，船模各水动力性能的测试采用的是不同的测试装置，例如快速性试验采用 的是阻力仪、耐波性试验采用的是适航仪、操纵性试验采用的是平面运动机构等，而每进行 一项船模水动力性能的测试都要都要对设备进行重新拆卸和安装，试验效率很低。而船模 的各水动力系数则主要采用平面运动机构来测量，但是平面运动机构只能使船模做纯升 沉、纯俯仰、纯横荡、和纯首摇运动，所W船模的部分禪合水动力系数无法通过试验来测量， 导致船舶水动力性能无法准确的评估。 实用新型内容
[0004] 为了克服现有技术的缺陷，本实用新型的目的是提供一种船模水动力性能综合测 试装置，能够精确的带动船模产生横摇、纵摇、首摇、横荡、纵荡和垂荡运动，并结合六分力 天平，适合开展多种船模水动力性能试验，测量出船模在不同试验状态时的各种水动力参 数，全面地表征船模水动力性能。
[0005] 为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案为：
[0006] 一种船模水动力性能测试装置，包括安装平台、固定平台、运动平台、六分力天平、 万向较链和六个电动缸；
[0007] 六个电动缸的上、下端分别通过万向较链连接固定平台和运动平台。六个电动缸 的上端点两两组成固定平台的H个支点，六个电动缸的下端点两两组成运动平台的H个支 点，固定平台和运动平台上的H个支点均构成等边H角形，固定平台上形成的H角形大于 运动平台上形成的H角形；六分力天平安装于运动平台的下表面，且位于运动平台H个支 点所组成的等边H角形的中也，六分力天平刚性连接试验船模的重也；固定平台通过安装 平台安装于拖车横梁上；拖车带动整个测试装置直线运动，同时六个电动缸通过伸缩运动 使得运动平台产生不同方向的位移和旋转，从而模拟船模在空间上横荡、纵荡、垂荡、横摇、 纵摇和首摇运动。
[0008] 进一步地，所述安装平台包括上连接件和下连接件；
[0009] 上连接件采用开口朝下的U形架，U形架的封闭端左、右两边对称开有两个卡槽， 该U形架的两侧壁与拖车横梁通过螺栓连接；
[0010] 下连接件为开口朝上的U形架，U形架的中部设有截面为倒梯形的空也凸台，空 也凸台的上端面固定连接上连接件的封闭端，该U形架的两侧壁与拖车横梁均通过螺栓连 接；下连接件的下表面中也开有凹槽，固定平台的上表面加工有与凹槽匹配的凸台，W对固 定平台进行定位。
[0011] 与现有技术相比，本实用新型的有益技术效果体现如下：
[0012] 本实用新型装置通过安装平台装配在轨道拖车上，装置下方与试验船模刚性连 接，在拖车带动下船模产生直线运动；在船模直线运动过程中，采用六个伺服电机驱动，可 编程控制器控制，使伺服电机带动电动缸产生不同的伸缩运动，进而使整个电动缸产生不 同方向的移动和旋转，通过万向较链与运动平台的连接将电动缸的运动转化为船模空间上 船模的横摇、纵摇、首摇、横荡、纵荡和垂荡运动。将六分力天平安装于运动平台的H支点中 也，不仅能够保证六分力天平和运动平台之间的连接强度，而且可W让六分力天平处于最 佳工作环境，提高其测量精度，配合运动机构运动，能够实时采集到船模当前运动状态所受 的力和力矩，结合各运动参数可W确定船模的各水动力导数，进而全面而准确的评估船模 水动力性能。
[0013] 总的来说，整个装置结构简单，基本运动仅为六个电动缸的线性运动，但叠加之后 能够合成船模的H维运动；对机构的所有操控指令程序化，自动化程度高，操作方便。应用 本实用新型，能够模拟船舶的真实运动，取代现有的多种水动力性能试验装置，包括操纵性 试验装置，自航试验装置，拖曳试验装置等，提高试验效率。而且可W测量出更加全面的水 动力参数，精度高，范围广，具有非常好的应用前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1为船模水动力性能测试装置结构示意图；
[0015] 图2为安装平台上半部分示意图；
[0016] 图3为安装平台下半部分示意图；
[0017] 图4为安装平台与拖车横梁装配示意图。
【具体实施方式】
[0018] 为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，W下结合附图及实施 例，对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释 本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所 涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可W相互组合。
[0019] 如图1所示，本实用新型船模水动力性能测试装置较佳实施例包括安装平台1、固 定平台2、电动缸3、运动平台4、六分力天平5和万向较链6。
[0020] 六个电动缸3的上下端分别通过万向较链6连接固定平台1和运动平台4。六个 电动缸3的上端点两两组成固定平台2的H个支点，六个电动缸3的下端点两两组成运动 平台4的H个支点，固定平台2和运动平台4上的H个支点均构成等边H角形，固定平台2 上形成的H角形大于运动平台4上形成的H角形。六个电动缸3结构相同，包括相接的伺 服电机31和推杆32。通过外部控制器控制，使伺服电机31带动推杆32产生伸缩运动，进 而使整个电动缸3产生不同方向的位移和旋转，利用电动缸3与运动平台4的连接转化为 船模空间上横荡、纵荡、垂荡、横摇、纵摇和首摇运动。
[0021] 六分力天平5置于运动平台4的下方，且位于运动平台H个支点所组成的等边H 角形的中也，六分力天平5刚性连接于试验船模的重也处。六分力天平5用于测量试验船 模的H个方向的力和力矩。
[0022] 固定平台2固定连接安装平台1。在本实用新型较佳实施方式中，为了减轻结构重 量和便于安装，安装平台1分为上连接件和下连接件两个部分，如图2?图4所示。为了保 证安装平台上半部分与拖车横梁的紧密连接，上连接件采用开口朝下的U形架，U形架的封 闭端左、右两边对称开有两个卡槽，该U形架的两侧壁与拖车横梁通过螺栓连接。为了保证 安装平台下连接件与上连接件的紧密连接和连接强度，下连接件为开口朝上的U形架，U形 架的中部设有截面为倒梯形的空也凸台，空也凸台的上端面可通过譬如螺栓固定连接上连 接件的封闭端，该U形架的两侧壁与拖车横梁均通过螺栓连接。为了保证安装精度，下连接 件的下表面中也开有凹槽，固定平台的上表面加工有与凹槽匹配的凸台，W对船模水动力 性能测试装置进行定位，并通过螺栓连接保证结构强度。
[0023] 考虑到船模试验时船模尺寸，水池长度和运动频率的影响，对运动平台的位移，速 度，加速度和振荡圆频率有范围限定。本实用新型依据船模水动力性能试验特点，列出船模 水动力性能测试装置的运动性能指标，如下表所示（位移6 = A COS ht，（角）速度f =-Ah Sin ht，（角）加速度g = -Ah2 COS ht，为了表示方便表格里的e和f值显示的是峰值变 化）：
[0024] 船模水动力性能测试装置运动性能指标
[00 巧]
【权利要求】
1. 一种船模水动力性能测试装置，其特征在于，包括安装平台、固定平台、运动平台、六 分力天平、万向铰链和六个电动缸； 六个电动缸的上、下端分别通过万向铰链连接固定平台和运动平台；六个电动缸的上 端点两两组成固定平台的三个支点，六个电动缸的下端点两两组成运动平台的三个支点， 固定平台和运动平台上的三个支点均构成等边三角形，固定平台上形成的三角形大于运动 平台上形成的三角形；六分力天平安装于运动平台的下表面，且位于运动平台三个支点所 组成的等边三角形的中心，六分力天平刚性连接试验船模的重心；固定平台通过安装平台 安装于拖车横梁上；拖车带动整个测试装置直线运动，同时六个电动缸通过伸缩运动使得 运动平台产生不同方向的位移和旋转，从而模拟船模在空间上横荡、纵荡、垂荡、横摇、纵摇 和首摇运动。
2. 根据权利要求1所述的船模水动力性能测试装置，其特征在于，所述安装平台包括 上连接件和下连接件； 上连接件采用开口朝下的U形架，U形架的封闭端左、右两边对称开有两个卡槽，该U形 架的两侧壁与拖车横梁通过螺栓连接； 下连接件为开口朝上的U形架，U形架的中部设有截面为倒梯形的空心凸台，空心凸台 的上端面固定连接上连接件的封闭端，该U形架的两侧壁与拖车横梁均通过螺栓连接；下 连接件的下表面中心开有凹槽，固定平台的上表面加工有与凹槽匹配的凸台，以对固定平 台进行定位。
【文档编号】G06F19/00GK204128778SQ201420603909
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月17日 优先权日:2014年10月17日
【发明者】孙江龙, 涂海文, 阳航, 谢文雄 申请人:华中科技大学