CN105509983A - 倾斜摇摆与低频振动复合实验平台 - Google Patents

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郑敏
张�荣
王珏
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Abstract

本发明公开了一种倾斜摇摆与低频振动复合实验平台，包括六自由度倾斜摇摆平台和低频液压振动平台，所述六自由度倾斜摇摆平台包括摇摆平台底座、摇摆平台工作台、球铰和摇摆平台液压缸，共同实现倾斜摇摆运动；所述低频液压振动平台包括振动平台底座、振动平台工作台和低频振动液压缸，共同实现低频振动运动；所述振动平台底座安装于所述摇摆平台工作台上且两者轴心线重合。通过本发明可以将大幅值的倾斜摇摆运动与小幅值的低频振动进行叠加，试验分析两者的耦合动力学情况，从而模拟舰船、潜艇等在海上的真实运动情形，为其上武器的安全运输、贮存等提供有效手段。

Description

倾斜摇摆与低频振动复合实验平台
技术领域
本发明涉及一种实验平台，尤其涉及一种可以分析大幅值倾斜摇摆运动与小幅值低频振动的耦合动力学情况的倾斜摇摆与低频振动复合实验平台。
背景技术
舰船因回转、高速航行、遭受风浪、破损、操作不当和装载不平衡会造成倾斜和摇摆，风浪还会造成舰船的纵荡、横荡和垂荡。潜艇紧急上升、下降过程或遭遇海洋密度跃层时会出现纵倾，水下转向时又会出现横倾和偏航，舵操作时又会引起横摇角、纵摇角、艏摇角、横荡、纵荡等，故潜艇的长期深潜动态贮航运动主要表现为六自由度倾斜摇摆运动。目前国内外针对海水对舰船、潜艇影响的研究都是将舰船的运动简化成六自由度的Stewart倾斜摇摆平台的运动。
另外，潜艇贮航时会产生振动，其是关于自然环境(海浪、风)激励、强迫激励(螺旋桨轴转速、往复机械和其他装备的运行等)、潜艇结构、装备安装结构和装备响应的复杂函数。通常海水对潜艇的振动均以低频振动为主，因此可以用现有的液压振动台产生低频振动的方法来研究潜艇的振动对其上武器装备的影响。
然而，舰船、潜艇在海水中的真实运动是倾斜摇摆与低频振动相耦合的复合运动，单独的倾斜摇摆或低频振动平台模型并不能准确地分析舰船运动对其上武器装备的影响情况，也无法得出两平台之间的相互力耦合关系。目前，国内外针对倾斜摇摆与低频振动复合平台的研究尚未开展，本发明公开一种倾斜摇摆与低频振动相耦合的复合试验平台，旨在对这两种运动的耦合提供一种试验装置。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种可以分析大幅值倾斜摇摆运动与小幅值低频振动的耦合动力学情况的倾斜摇摆与低频振动复合实验平台。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种倾斜摇摆与低频振动复合实验平台，包括六自由度倾斜摇摆平台和低频液压振动平台，所述六自由度倾斜摇摆平台包括摇摆平台底座、摇摆平台工作台、球铰和摇摆平台液压缸，所述摇摆平台底座的上表面和所述摇摆平台工作台的下表面沿圆周方向分别均匀分布有三组所述球铰，每组所述球铰包括两个相邻排列的所述球铰，所述摇摆平台底座上的六个所述球铰分别与六个所述摇摆平台液压缸的下端连接，六个所述摇摆平台液压缸的活塞杆的上端分别与所述摇摆平台工作台上的六个所述球铰连接，相邻的两个所述摇摆平台液压缸之间呈“八”字形或倒“八”字形，每个所述摇摆平台液压缸的液压油各自独立控制；所述低频液压振动平台包括振动平台底座、振动平台工作台和低频振动液压缸，所述低频振动液压缸的下端与所述振动平台底座的上面连接，所述低频振动液压缸的活塞杆的上端与所述振动平台工作台的下面连接；所述振动平台底座安装于所述摇摆平台工作台上且两者轴心线重合。
上述结构中，六自由度倾斜摇摆平台的六个液压缸进行自主的运动，从而导致摇摆平台工作台产生不同的位移与转角，对低频液压振动平台产生大幅度倾斜摇摆；低频液压振动平台的低频振动液压缸带动振动平台工作台上下运动产生振动；六自由度倾斜摇摆平台和低频液压振动平台共同带动振动平台工作台上的试验件产生倾斜摇摆与低频振动的复合运动，为试验件的复合运动试验提供条件。
为了便于安装，所述摇摆平台底座上的六个所述球铰分别通过六根连接杆与六个所述摇摆平台液压缸的下端连接。
具体地，所述摇摆平台工作台上设有多个竖向的摇摆平台通孔，所述振动平台底座上设有多个竖向的振动平台通孔，所述摇摆平台工作台与所述振动平台底座之间通过螺栓连接。
为了扩大适应范围，所述摇摆平台工作台上的摇摆平台通孔共12个，每六个围成一圈，每一圈的所述摇摆平台通孔分为两个一组的三组，每一圈的三组所述摇摆平台通孔均匀周向排列，两圈所述摇摆平台通孔为内外排列；所述振动平台工作台上的振动平台通孔共6个且分为两个一组的三组，三组所述振动平台通孔均匀周向排列。
作为优选，所述摇摆平台底座上的六个所述球铰中每组的两个所述球铰之间的距离为L1，所述摇摆平台底座上的六个所述球铰中相邻两组中相邻两个所述球铰之间的距离为N1，L1为N1的三分之一至五分之一；所述摇摆平台工作台上的六个所述球铰中每组的两个所述球铰之间的距离为L2，所述摇摆平台工作台上的六个所述球铰中相邻两组中相邻两个所述球铰之间的距离为N2，L2为N2的三分之一至五分之一。上述结构能够实现最佳的试验效果。
作为优选，所述摇摆平台底座的直径为所述摇摆平台工作台的直径的1-3倍。
更优选地，所述摇摆平台底座的直径为所述摇摆平台工作台的直径的2倍。
本发明的有益效果在于：
通过本发明可以将大幅值的倾斜摇摆运动与小幅值的低频振动进行叠加，试验分析两者的耦合动力学情况，从而模拟舰船、潜艇等在海上的真实运动情形，为其上武器的安全运输、贮存等提供有效手段。
附图说明
图1是本发明所述倾斜摇摆与低频振动复合实验平台的立体图；
图2是本发明所述六自由度倾斜摇摆平台的立体图；
图3是本发明所述低频液压振动平台的立体图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1、图2和图3所示，本发明所述倾斜摇摆与低频振动复合实验平台包括六自由度倾斜摇摆平台2和低频液压振动平台1，六自由度倾斜摇摆平台2包括摇摆平台底座26、摇摆平台工作台21、球铰22和摇摆平台液压缸24，摇摆平台底座26的上表面和摇摆平台工作台21的下表面沿圆周方向分别均匀分布有三组球铰22，每组球铰22包括两个相邻排列的球铰22，摇摆平台底座26上的六个球铰22分别通过六根连接杆25与六个摇摆平台液压缸24的下端连接，六个摇摆平台液压缸24的活塞杆23的上端分别与摇摆平台工作台21上的六个球铰22连接，相邻的两个摇摆平台液压缸24之间呈“八”字形或倒“八”字形，每个摇摆平台液压缸24的液压油各自独立控制；低频液压振动平台1包括振动平台底座13、振动平台工作台10和低频振动液压缸12，低频振动液压缸12的下端与振动平台底座13的上面连接，低频振动液压缸12的活塞杆11的上端与振动平台工作台10的下面连接；摇摆平台工作台21上设有12个竖向的摇摆平台通孔20，每六个摇摆平台通孔20围成一圈，每一圈的摇摆平台通孔20分为两个一组的三组，每一圈的三组摇摆平台通孔20均匀周向排列，两圈摇摆平台通孔20为内外排列；振动平台底座13上设有6个竖向的振动平台通孔14，6个振动平台通孔14分为两个一组的三组，三组振动平台通孔14均匀周向排列；振动平台底座13通过螺栓安装于摇摆平台工作台21上且两者轴心线重合。
为了实现最优的试验效果，摇摆平台底座26上的六个球铰22中每组的两个球铰22之间的距离为L1，摇摆平台底座26上的六个球铰22中相邻两组中相邻两个球铰22之间的距离为N1，L1为N1的三分之一至五分之一；摇摆平台工作台21上的六个球铰22中每组的两个球铰22之间的距离为L2，摇摆平台工作台21上的六个球铰22中相邻两组中相邻两个球铰22之间的距离为N2，L2为N2的三分之一至五分之一；摇摆平台底座26的直径为摇摆平台工作台21的直径的2倍，也可以为1-3倍中的其它比例。
如图1所示，试验时，将试验件安装于振动平台工作台10上，六个摇摆平台液压缸24和一个低频振动液压缸12的液压油各自独立控制，利用六自由度倾斜摇摆平台2的六个摇摆平台液压缸24的活塞杆23的直线运动和球铰22的旋转作用，从而导致摇摆平台工作台2产生不同的位移与转角，对低频液压振动平台1产生大幅度倾斜摇摆；低频液压振动平台1的低频振动液压缸12带动振动平台工作台10上下运动产生振动；六自由度倾斜摇摆平台2和低频液压振动平台1共同带动振动平台工作台10上的试验件产生倾斜摇摆与低频振动的复合运动，从而将大幅值的倾斜摇摆运动与小幅值的低频振动进行叠加，试验分析两者的耦合动力学情况，从而模拟舰船、潜艇等在海上的真实运动情形，为其上武器的安全运输、贮存等提供有效手段。
上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。

Claims (7)

1.一种倾斜摇摆与低频振动复合实验平台，其特征在于：包括六自由度倾斜摇摆平台和低频液压振动平台，所述六自由度倾斜摇摆平台包括摇摆平台底座、摇摆平台工作台、球铰和摇摆平台液压缸，所述摇摆平台底座的上表面和所述摇摆平台工作台的下表面沿圆周方向分别均匀分布有三组所述球铰，每组所述球铰包括两个相邻排列的所述球铰，所述摇摆平台底座上的六个所述球铰分别与六个所述摇摆平台液压缸的下端连接，六个所述摇摆平台液压缸的活塞杆的上端分别与所述摇摆平台工作台上的六个所述球铰连接，相邻的两个所述摇摆平台液压缸之间呈“八”字形或倒“八”字形，每个所述摇摆平台液压缸的液压油各自独立控制；所述低频液压振动平台包括振动平台底座、振动平台工作台和低频振动液压缸，所述低频振动液压缸的下端与所述振动平台底座的上面连接，所述低频振动液压缸的活塞杆的上端与所述振动平台工作台的下面连接；所述振动平台底座安装于所述摇摆平台工作台上且两者轴心线重合。
2.根据权利要求1所述的倾斜摇摆与低频振动复合实验平台，其特征在于：所述摇摆平台底座上的六个所述球铰分别通过六根连接杆与六个所述摇摆平台液压缸的下端连接。
3.根据权利要求1所述的倾斜摇摆与低频振动复合实验平台，其特征在于：所述摇摆平台工作台上设有多个竖向的摇摆平台通孔，所述振动平台底座上设有多个竖向的振动平台通孔，所述摇摆平台工作台与所述振动平台底座之间通过螺栓连接。
4.根据权利要求3所述的倾斜摇摆与低频振动复合实验平台，其特征在于：所述摇摆平台工作台上的摇摆平台通孔共12个，每六个围成一圈，每一圈的所述摇摆平台通孔分为两个一组的三组，每一圈的三组所述摇摆平台通孔均匀周向排列，两圈所述摇摆平台通孔为内外排列；所述振动平台工作台上的振动平台通孔共6个且分为两个一组的三组，三组所述振动平台通孔均匀周向排列。
5.根据权利要求1-4中任何一项所述的倾斜摇摆与低频振动复合实验平台，其特征在于：所述摇摆平台底座上的六个所述球铰中每组的两个所述球铰之间的距离为L1，所述摇摆平台底座上的六个所述球铰中相邻两组中相邻两个所述球铰之间的距离为N1，L1为N1的三分之一至五分之一；所述摇摆平台工作台上的六个所述球铰中每组的两个所述球铰之间的距离为L2，所述摇摆平台工作台上的六个所述球铰中相邻两组中相邻两个所述球铰之间的距离为N2，L2为N2的三分之一至五分之一。
6.根据权利要求1-4中任何一项所述的倾斜摇摆与低频振动复合实验平台，其特征在于：所述摇摆平台底座的直径为所述摇摆平台工作台的直径的1-3倍。
7.根据权利要求6所述的倾斜摇摆与低频振动复合实验平台，其特征在于：所述摇摆平台底座的直径为所述摇摆平台工作台的直径的2倍。
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