CN104111159B - 多船间水动力干扰测量装置 - Google Patents

Abstract

多船间水动力干扰测量装置，包括固装在拖车上的两个纵向第一导轨及一个纵向第二导轨，两个第一导轨上横跨装有船模一的拖曳机构，第二导轨上装有船模二的拖曳机构，船模一的拖曳机构上设有由滚珠丝杆副驱动的横向运动机构、蜗轮蜗杆驱动的回转运动机构以及升降机构，分别用于驱动船模一横向运动、回转运动以及升降运动；船模二的拖曳机构包括由电机驱动的纵向纵向运动机构以及升降机构，分别用于驱动船模二在安装导轨上的纵向运动以及升降运动；所述连个拖曳机构中均装有测量水动力性能的传感器。本发明能够实现多船在不同相对位置下以相同速度或不同速度航行时水动力性能的测量，用于多船间水动力干扰性能的全面研究。

Description

多船间水动力干扰测量装置

技术领域

本发明涉及水动力性能测试技术领域，具体涉及相互邻近航行的两船或多船之间的水动力干扰研究的模型试验中用于测量水动力性能的测量装置。

背景技术

相互邻近航行的两船或多船之间会发生干扰作用，从而影响各自的水动力性能，在静水中，两船或多船内侧的流场发生干扰，会产生相互作用力，可能使船体发生横向运动从而危及船体的安全航行，在波浪中，船体会产生摇荡运动并传播辐射波，辐射波在遭遇其他船舶会产生绕射波，各船的辐射波及绕射波传递到毗邻的船体并产生新的激励作用，从而影响船体的摇荡运动，同时还会形成新的绕射，因此，多船间水动力干扰研究是船舶流体力学的一个重要研究课题。拖曳水池模型试验是多船间水动力干扰研究的主要方法，现有的模型试验对水动力干扰性能的研究片面、有限，即往往仅能实现两船或多船相同速度、相对位置固定航行时的水动力干扰性能测试，而不能全面地模似实船航行中多船在不同相对位置下、不同速度航行时的水动力干扰性能的测试。

发明内容

本申请人针对现有技术中的上述缺点进行改进，提供一种多船间水动力干扰测量装置，其能够实现多船在不同相对位置下以相同速度或不同速度航行时水动力性能的测量，用于多船间水动力干扰性能的全面研究。

本发明的技术方案如下：

多船间水动力干扰测量装置，包括固装在拖车上的两个第一导轨及一个第二导轨，第一导轨和第二导轨均纵向布置，两个第一导轨上横跨装有船模一的拖曳机构，第二导轨上装有船模二的拖曳机构，其中：

所述船模一的拖曳机构的结构如下：包括横跨并固定支撑在两个第一导轨上的基座，滑座通过横向设置的第一滚珠丝杆副和第一直线导轨副可滑动地支撑在基座上；滑座连接有支杆一，支杆一下端在垂向上依次固接有三分力传感器一、安装板一，安装板一用来连接船模一；

所述船模二的拖曳机构的结构如下：包括通过纵向设置的第二直线导轨副可滑动地支撑在第二导轨上的移动座，移动座上装有电机，电机的输出轴连接有齿轮，齿轮与固装在第二导轨上的纵向齿条啮合传动；移动座连接有支杆二，支杆二下端在垂向上依次固接有三分力传感器二、安装板二，安装板二用来连接船模二。

其进一步技术方案为：

所述滑座通过回转机构与支杆一连接，所述回转机构包括可啮合传动的涡轮与蜗杆，蜗杆横向布置，涡轮与蜗杆分别通过轴承装置可转动地安装在滑座上，涡轮与支杆一固接。

所述回转机构与支杆一之间连接有升降机构，所述升降机构包括固定座，固定座固装在涡轮上，固定座上设有垂向布置的第二滚珠丝杆副，第二滚珠丝杆副的螺母二通过升降导向套与支杆一固接。

所述移动座上设有垂向布置的第三滚珠丝杆副，第三滚珠丝杆副的螺母三与支杆二固接。

本发明的技术效果：

本发明通过在拖车上安装纵向布置的导轨，在不同的导轨上通过拖曳机构安装船模，拖曳机构上设置水动力性能测量传感器，由此可以实现多个船模相对位置固定且航行速度相同下的水动力性能的测量；进一步通过在其中一个或多个船模的拖曳机构中设置由伺服电机驱动的齿轮齿条传动系统，可以实现船模在拖车前进方向上运动的叠加，使得相邻航行的船模的运动速度不同，由此，可以测量不同航行速度下相邻航行的船模的水动力性能；进一步通过在其中一个或多个船模的拖曳机构中设置横向直线运动机构以及回转运动机构，可以实现相邻航行的船模横向间距以及该拖曳机构中船模的偏航角的调节，由此实现相邻航行的船模的相对位置的调节，结合其他船模拖曳机构中设置的在导轨上的纵向直线运动机构，可以实现船相邻航行的船模在不同相对位置下以相同速度航行或不同速度航行时的水动力性能的测量，用于多船间水动力干扰性能的全面研究。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明所述船模一的拖曳机构的结构示意图。

图3为本发明所述船模一的拖曳机构的侧视结构示意图，图示为半剖视图。

图4为图1中A部放大图。

图5为本发明所述船模二的拖曳机构的结构示意图。

其中：1、第一导轨；2、第二导轨；3、船模一；4、船模二；5、基座；6、滑座；7、第一滚珠丝杆副；701、丝杆一；702、螺母一；8、第一直线导轨副；9、支杆一；10、三分力传感器一；11、安装板一；12、第二直线导轨副；13、移动座；14、电机；15、齿轮；16、齿条；17、支杆二；18、三分力传感器二；19、安装板二；20、涡轮；21、蜗杆；22、固定座；23、第二滚珠丝杆副；231、螺母二；232、丝杆二；24、升降导向套；25、第三滚珠丝杆副；251、螺母三；252、丝杆三；26、锁紧螺栓；27、手轮一；28、手轮二；29、手轮三29；30、手轮四。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

见图1，本发明包括固装在拖曳水池拖车上的两个第一导轨1及一个第二导轨2，第一导轨1和第二导轨2均纵向布置，两个第一导轨1上横跨装有船模一3的拖曳机构，第二导轨2上装有船模二4的拖曳机构，其中：

见图1、图2、图3，所述船模一3的拖曳机构的结构如下：包括横跨并固定支撑在两个第一导轨1上的基座5，具体地，基座5通过锁紧螺栓26锁紧在第一导轨1上，滑座6通过横向设置的第一滚珠丝杆副7和第一直线导轨副8可滑动地支撑在基座5上，第一滚珠丝杆副7中的丝杆一701通过轴承组件可转动地支撑在基座5上，第一滚珠丝杆副7中的螺母一702与滑座6固接，丝杆一701可由常规的手动驱动或电机驱动，图3中所示，丝杆一701由手轮一27手动驱动；滑座6连接有支杆一9，支杆一9下端在垂向上依次固接有三分力传感器一10、安装板一11，安装板一11用来连接船模一3，通过驱动第一滚珠丝杆副7带动滑座6沿着基座5横向直线运动，继而实现支杆一9下方的船模一3的横向运动，由此可以实现船模一3与船模二4的横向间距B的调节，三分力传感器一10用于测量船模一3在运动过程中的纵向力、横向力及偏航力矩。

进一步地，见图2、图3，所述滑座6通过回转机构与支杆一9连接，所述回转机构包括可啮合传动的涡轮20与蜗杆21，蜗杆21横向布置，涡轮20与蜗杆21分别通过轴承装置可转动地安装在滑座6上，涡轮20与支杆一9固接，蜗杆21可由常规的手动驱动或电机驱动，图3中所示，蜗杆21由手轮二28手动驱动，通过驱动蜗杆21带动涡轮20转动，继而实现支杆一9下方的船模一3的回转运动，由此可以实现船模一3与拖车前进方向的之间的夹角的调整，即偏航角β的调节。

进一步地，见图2、图3，所述回转机构与支杆一9之间连接有升降机构，所述升降机构包括固定座22，固定座22固装在涡轮20的内环上，涡轮20转动时，所述升降机构随涡轮20一同转动，固定座22上设有垂向布置的第二滚珠丝杆副23，第二滚珠丝杆副23的螺母二231通过升降导向套24与支杆一9固接，第二滚珠丝杆副23中的丝杆二232通过轴承组件可转动地支撑在固定座22上，第二滚珠丝杆副23中的螺母二231与升降导向套24固接，丝杆二232可由常规的手动驱动或电机驱动，图3中所示，丝杆二232由手轮三29手动驱动，通过驱动第二滚珠丝杆副23带动支杆一9、三分力传感器一10、船模一3沿垂向直线运动，便于船模一3的安装以及安装时确保三分力传感器一10的安全。

见图1、图4、图5，所述船模二4的拖曳机构的结构如下：包括通过纵向设置的第二直线导轨副12可滑动地支撑在第二导轨2上的移动座13，移动座13上装有电机14，电机14的输出轴连接有齿轮15，齿轮15与固装在第二导轨2上的纵向齿条16啮合传动；移动座13连接有支杆二17，支杆二17下端在垂向上依次固接有三分力传感器二18、安装板二19，安装板二19用来连接船模二4，通过电机14驱动齿轮15，通过齿轮15与齿条16的啮合传动，实现移动座13沿着第二导轨2纵向直线运动，继而实现支杆二17下方的船模二4的沿第二导轨2纵向的直线运动，由此可以实现船模二4在拖车前进方向上的运动叠加，三分力传感器二18用于测量船模二4在运动过程中的纵向力、横向力及偏航力矩。

进一步地，见图4、图5，所述移动座13上设有垂向布置的第三滚珠丝杆副25，第三滚珠丝杆副25的螺母二251与支杆二17固接，第三滚珠丝杆副25中的丝杆三252通过轴承组件可转动地支撑在移动座13上，丝杆三252可由常规的手动驱动或电机驱动，图5中所示，丝杆三252由手轮四30手动驱动，通过驱动第三滚珠丝杆副25带动支杆二17、三分力传感器二18、船模二4沿垂向直线运动，便于船模二4的安装以及安装时确保三分力传感器二18的安全。

本发明所述纵向，指与拖车的前进方向平行的方向。

测量前，根据试验所需的纵向间距L及横向间距B确定船模一3的拖曳机构和船模二2的拖曳机构在第一导轨1和第二导轨2上的安装位置，所述连个拖曳机构固定好后，则船模一3与船模二4的纵向间距L及横向间距B确定，试验开始后，拖车带动第一导轨1、第二导轨2以及所述两个拖曳机构一同沿着安装在水池上的拖车轨道纵向运动，此时，船模一3、船模二4的运动速度相同，均等于拖车的运动速度， 可以通过两个三分力传感器分别测量船模一3、船模二4在相对位置固定且相同航行速度下的水动力性能。

在两个船模随着拖车一同运动的过程中，启动电机14，通过齿轮15与齿条16的啮合传动，带动船模二4沿第二导轨2纵向做直线运动，此时，船模一3的运动速度仍然等于拖车运动速度，而船模二4的运动速度为拖车运动速度与电机14驱动船模二4在第二导轨2上的运动速度之和， 此时，纵向间距L所时间变化，在二者的横向间距B不变的情况下，则可以通过两个三分力传感器分别测量船模一3、船模二4在不同航行速度下的水动力性能。

通过驱动船模一3的拖曳机构中的第一滚珠丝杆副7，可以调节船模一3与船模二4横向间距B、通过驱动船模一3的拖曳机构中的涡轮20与蜗杆21可以调节船模一3与拖车前进方向的之间的夹角β，由此可以实现船模一3与船模4相对位置的调节，结合船模二4的拖曳机构中设置的驱动船模二4在第二导轨2上直线运动的齿轮齿条传动系统，利用所述两个三分力传感器，可以实现船模一3与船模二4在不同相对位置下以相同速度航行或不同速度航行时的水动力性能的测量，用于两船间水动力干扰性能的研究。根据实验的需要，本发明同样适用于多船，只需要在拖车下安装用于安装船模的纵向导轨，并且在导轨上安装本发明所述两套拖曳机构中的任意一套，用来拖曳增加的船模即可。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (4)

1. 多船间水动力干扰测量装置，其特征在于：包括固装在拖车上的两个第一导轨（1）及一个第二导轨（2），第一导轨（1）和第二导轨（2）均纵向布置，两个第一导轨（1）上横跨装有船模一（3）的拖曳机构，第二导轨（2）上装有船模二（4）的拖曳机构，其中：

所述船模一（3）的拖曳机构的结构如下：包括横跨并固定支撑在两个第一导轨（1）上的基座（5），滑座（6）通过横向设置的第一滚珠丝杆副（7）和第一直线导轨副（8）可滑动地支撑在基座（5）上；滑座（6）连接有支杆一（9），支杆一（9）下端在垂向上依次固接有三分力传感器一（10）、安装板一（11），安装板一（11）用来连接船模一（3）；

所述船模二（4）的拖曳机构的结构如下：包括通过纵向设置的第二直线导轨副（12）可滑动地支撑在第二导轨（2）上的移动座（13），移动座（13）上装有电机（14），电机（14）的输出轴连接有齿轮（15），齿轮（15）与固装在第二导轨（2）上的纵向齿条（16）啮合传动；移动座（13）连接有支杆二（17），支杆二（17）下端在垂向上依次固接有三分力传感器二（18）、安装板二（19），安装板二（19）用来连接船模二（4）。

2.按权利要求1所述的多船间水动力干扰测量装置，其特征在于：所述滑座（6）通过回转机构与支杆一（9）连接，所述回转机构包括可啮合传动的涡轮（20）与蜗杆（21），蜗杆（21）横向布置，涡轮（20）与蜗杆（21）分别通过轴承装置可转动地安装在滑座（6）上，涡轮（20）与支杆一（9）固接。

3.按权利要求2所述的多船间水动力干扰测量装置，其特征在于：所述回转机构与支杆一（9）之间连接有升降机构，所述升降机构包括固定座（22），固定座（22）固装在涡轮（20）上，固定座（22）上设有垂向布置的第二滚珠丝杆副（23），第二滚珠丝杆副（23）的螺母二（231）通过升降导向套（24）与支杆一（9）固接。

4.按权利要求1至3任一权利要求所述的多船间水动力干扰测量装置，其特征在于：所述移动座（13）上设有垂向布置的第三滚珠丝杆副（25），第三滚珠丝杆副（25）的螺母三（251）与支杆二（17）固接。