CN107507505A - 一种船模强制横摇器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种船模强制横摇器，包括外板、动力系统和传动系统，所述动力系统安装在外板上，动力系统与传动系统连接，所述动力系统包含舵机、垫板和肋板，所述舵机固定在垫板上，垫板通过肋板固定在外板上，舵机与控制系统连接，所述传动系统包含传动轴、滚轮和载重装置，所述传动轴与舵机连接，滚轮位于传动轴上，载重装置位于传动轴的端部。本发明的船模强制横摇器，弥补了传统船模横摇实验依赖于波浪水池所产生的耗费高、不稳定等缺点，摆脱了固定的大型试验场地的限制，通过舵机控制程序可将此船模强制横摇器装载于船模上甲板模拟小幅度的船模横摇实验以及横摇衰减实验，可充分利用该装置的灵活性和经济型，节约时间成本。

Description

一种船模强制横摇器

技术领域

本发明涉及船模强制横摇器，属于船舶工程技术领域。

背景技术

船舶在海上风浪中的横摇运动对船舶的安全及使用性能有很大的影响。由于剧烈的横摇可能会引起船舱内货物的移动造成船舶倾复。横摇运动还会降低船舶的动稳性储备增加在风浪中的倾复的危险。此外横摇还会使海上工作船舶以及渔船等工作条件恶化甚至无法工作。因此在设计阶段判断估计船在风浪中的摇摆情况作为设计的参考是很重要的。船模横摇试验是估计船舶在风浪中横摇情况的一种很好的方法。

经检索发现，专利申请号为201210532878.0，授权公布号为CN102982709A的发明专利“一种船模静力学实验装置”，包括控静力学水槽1、连接架2、姿态仪3和数据采集与分析处理部分。姿态仪包括支撑框架29、支撑柱30、线位移传感器39、纵摇角位移传感器51、横摇角位移传感器65等等，用于实现船模升沉、垂荡、纵倾、纵摇、横倾、横摇的测量，包括垂向测量部分和角度测量部分。垂向测量部分用于实现升沉和垂荡的测量，角度测量部分用于实现纵倾、纵摇、横倾和横摇的测量。数据采集与分析处理部分用于采集和分析船模的升沉、垂荡、纵倾、纵摇、横倾和横摇。数据采集与分析处理系统包括数据采集器5和数据采集与分析处理软件8，可实现3通道数字信号的采集与分析处理。从而实现船模的强制六个自由度运动与数值处理分析。该实验装置主要用于船模浮态调整实验教学和船模倾斜实验教学，着重于船模发生横摇时横摇角位移等信息数据的采集，也可用于浮体模型水力学性能的试验研究。

经检索发现，专利申请号为CN201410333812.8，公开号为CN104123866A的发明专利，提供的是一种船模强迫横摇实验装置，包括固定装置、控制与驱动装置和数据采集装置，固定装置包括底板和安装在底板上的框架，还包括曲柄导轨移动装置和连杆驱动装置，曲柄导轨移动装置包括安装在直线导轨支座上的一号水平导轨及二号水平导轨、与一号水平导轨及二号水平导轨配合的一号滑块及二号滑块、与两个滑块固连的竖直导轨、与竖直导轨配合的竖直滑块和与竖直滑块连接的曲柄，所述曲柄中间位置和控制与驱动装置连接，所述连杆驱动装置包括推杆和连杆，推杆的一端与一号滑块固连、另一端与连杆连接，连杆的下端与数据采集装置连接。该发明装置用于船舶横摇水力学性能的试验研究。

对于此类实验，现广泛使用的实验场地——波浪水池“大材小用”，具有耗费高、费时间、不稳定等缺点。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种船模强制横摇器，充分利用该装置的低成本、灵活性、便捷性，有效弥补了依赖于波浪水池的缺点，从而有效推动小幅度船模横摇实验以及横摇衰减实验向耗费低、普及化的方向发展。

技术方案：为实现上述目的，本发明的船模强制横摇器，包括外板、动力系统和传动系统，所述动力系统安装在外板上，动力系统与传动系统连接，所述动力系统包含舵机、垫板和肋板，所述舵机固定在垫板上，垫板通过肋板固定在外板上，舵机与控制系统连接，所述传动系统包含传动轴、滚轮和载重装置，所述传动轴与舵机连接，滚轮位于传动轴上，载重装置位于传动轴的端部。

作为优选，所述外板上安装有限制滚轮转动范围的护板，通过两个护板呈扇形分布，形成一个扇形区域，将传动轴限制在扇形区域内。

作为优选，所述护板通过肘板与外板连接。

作为优选，所述传动轴上设有若干个连接孔，传动轴可以以不同半径转动实现不同幅度的横摇。

作为优选，所述载重装置包含若干个载重轮，所述载重轮通过固定板安装在传动轴上。

在本发明中，滚轮安装在转动轴首部约三分之一处，并与载重轮通过轴承连接，在载重轮前侧即转动轴首部通过螺钉设有一块固定板。载重轮可根据船模实验需求进行增减。滚轮与载重轮通过固定钉与连接扣与舵机相连接。所述边界限定系统包含护板、肘板，两护板对称固定于外板两侧，以肘板加固，以限定转动轴的转动范围。控制系统为嵌入式单片机控制系统，嵌入式单片机控制系统可通过舵机控制系统设定船模强制横摇器以两种模式进行工作，两种模式分别为标准模式和衰减模式，其中标准模式使舵机以固定频率转动，可使装载有本专利所述的横摇器的船模以固定频率横摇；衰减模式可使舵机以递减速率转动，可控制船舶按照设定的最大速率，使船模模拟横摇自由衰减达到横摇，直至停止。

有益效果：本发明的船模强制横摇器，弥补了传统船模横摇实验依赖于波浪水池所产生的耗费高、不稳定等缺点，摆脱了固定的大型试验场地的限制，通过舵机控制程序可将此船模强制横摇器装载于船模上甲板模拟小幅度的船模横摇实验以及横摇衰减实验，可充分利用该装置的灵活性和经济型，节约时间成本，金钱成本和人力成本。该船模强迫横摇装置可根据不同船舶横摇实验的要求，以设定的两种模式进行工作，标准模式适用于固定速率的船舶横摇实验而衰减模式则用于衰减船舶横摇实验，有利于使用者进行不同实验的选择。同时可以有利于普及普通高校船舶类专业学生船模横摇实验教学，为广大高校船舶类专业学生提供一种便捷化、低成本、可靠性高的船模横摇实验方案。

附图说明

图1是本发明的整体俯视剖面图简图。

图2是本发明的整体正视剖面图简图。

图3是本发明的传动系统部分正视简图。

图4是本发明的传动系统部分侧视简图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1至图4所示，本发明的船舶强制横摇器包括由6块板材构成的外板1、外板1两侧对称布置有两块护板，护板分别由两块肘板21、22支撑固定，护板和肘板组成边界限定系统2。外板1中间设置有动力系统3和传动系统4。所述动力系统3包括舵机31、用于固定的肘板32、两块垫高舵机的垫板33，34、用于控制舵机转动的控制系统35。所述传动系统4包括传动轴上的连接孔41、滚轮42、两个载重轮43，44、固定板45、尾部固定用螺钉46。

在本发明中，所述动力系统3中舵机31通过四颗固定钉311固定在垫板33、34上，用连接扣312与传动轴相连，垫板33、34使用肘板32固定在外板1上。控制系统35可以使用固定频率或者递减的频率控制舵机转动，从而固定在舵机上的传动轴也可使用相同的频率转动。

在本发明中，所述传动系统4中连接孔41有四个，使用不同连接孔连接在舵机31上时，传动轴可以以不同半径转动实现不同幅度的横摇。滚轮42和载重轮43、44通过轴承421、431、441连接在传动轴上。当舵机31收到控制系统35的命令时，带动传动轴转动，传动轴上的滚轮42与外板1接触，在其上滚动带动载重轮43、44来回摆动，在重力的作用下，达到使船模摇动的作用。将本专利所述的强迫横摇器固定在船模中纵剖面上，可达到使船模横摇的目的。

本发明所述的控制系统35拥有两种控制模式：若控制系统使舵机以固定频率转动时可使装载有本专利所述的横摇器的船模以固定频率横摇；若控制系统使舵机以递减频率转动时，可使船模模拟横摇自由衰减达到横摇。

本发明在使用时，将本装置固定在船模中纵剖面上，通过控制系统35控制舵机31的转动，带动传动轴转动，滚轮带动载重装置绕舵机31转动，从而实现船舶的横摇运动。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种船模强制横摇器，其特征在于：包括外板、动力系统和传动系统，所述动力系统安装在外板上，动力系统与传动系统连接，所述动力系统包含舵机、垫板和肋板，所述舵机固定在垫板上，垫板通过肋板固定在外板上，舵机与控制系统连接，所述传动系统包含传动轴、滚轮和载重装置，所述传动轴与舵机连接，滚轮位于传动轴上，载重装置位于传动轴的端部。

2.根据权利要求1所述的船模强制横摇器，其特征在于：所述外板上安装有限制滚轮转动范围的护板。

3.根据权利要求2所述的船模强制横摇器，其特征在于：所述护板通过肘板与外板连接。

4.根据权利要求1所述的船模强制横摇器，其特征在于：所述传动轴上设有若干个连接孔。

5.根据权利要求1所述的船模强制横摇器，其特征在于：所述载重装置包含若干个载重轮，所述载重轮通过固定板安装在传动轴上。