CN108986580A - 一种基于船舶的海洋环境模拟装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于船舶的海洋环境模拟装置，能试验船舶的在突发的海洋环境中的适应情况。本发明设置多种功能模块，包括但不限于涌浪模块、降雨模块、吹风模块、灯光及声音模块，采用全自动化控制，针对船舶进行真实海况的模拟，为应急演练，试验调研等提供可控的模拟操作环境。本发明采用的多方位涌浪，通过控制系统可合成各种复杂的浪涌波形，最为真实的模拟出浪涌的特点；吹风模块采用并联机构控制，可实现多自由度的吹风模拟；灯光及声音模块模拟暴风雨环境中的闪电和雷声，针对最真实的模拟演练。本发明采用自动化控制，特点明显，对海洋环境的模拟效果十分真实有效。

Description

一种基于船舶的海洋环境模拟装置

技术领域

本发明提供一种基于船舶的海洋环境模拟装置，属于海洋环境模拟装置设计领域，尤其是基于船舶的海洋环境模拟装置设计领域。

背景技术

在人类迈向深海探索的领域中，包括各种军舰在内的各种船舶都是人类挑战大海的有力工具。然而大海的力量神秘莫测，海况千变万化，会出现各种突发情况，如突然而来暴风雨和暗流、漩涡等，为了应对这些复杂情况，一方面需要更安全的设计船舶，另一方面为了应对航行时出现的突发情况，需要提前模拟各种海况还让操作人员适应，比如救援或维修需要船员在危险环境进行演练工作，但是现阶段没有完善的室内模拟系统，目前室内的模拟环境与真实环境相差很大，模拟训练的达不到最佳效果。现有室内的模拟环境与真实环境相差很多，模拟训练效果差，基于现有技术中的缺陷或不足，现提供一种基于船舶的海洋环境模拟装置。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种基于船舶的海洋环境模拟装置，本装置本包括用于模拟船舶的舱体、降雨模块，吹风模块、香味模拟模块及灯光模块。通过这些模块组成的环境模拟系统模拟相应的环境，并且通过控制装置实现自动模拟控制。

本发明的内容为：一种基于船舶的海洋环境模拟装置，包括但不限于外层水池、内层水池、楼梯、顶板、混流变频风机组、矩阵式降水板、灯光音箱组、弹性密封膜、涌浪器和舱体，其中，所述的外层水池一角固定连接楼梯，外层水池内部固定套装有内层水池，外层水池和内层水池之间留有的空间，外层水池内侧面的四个安装卡位上固定安装四组涌浪器，内层水池对应涌浪器的位置设置有缺口，在内层水池对应涌浪器的缺口位置固定安装有弹性密封膜，并确保弹性密封膜和内层水池之间紧密密封；所述的舱体固定安装在内层水池的中部；顶板通过四个支撑腿固定安装在内层水池上，在顶板的四个支撑腿的内侧各自固定安装有一混流变频风机组，在顶板的顶面向下一面上固定安装有矩阵式降水板，四组灯光音箱组固定安装在顶板顶面向下一面的四个直角处。

进一步的，针对模拟的需要，所述的舱体由两部分组成，水下部分是橡胶材质，内部空气，水上部分是密闭的空间。

降水模块通过矩阵式降水板连接变频水泵，变频水泵与控制装置连接。控制装置控制水泵出水量，使喷头出水量大小形成小雨到暴雨的变化，达到气象规定的各种降水量。

进一步的，为实现混合风力的需要，所述的混流变频风机组包括但不限于风机安装架、涵道风机、伸缩液压杆、球关节，其中风机安装架和涵道风机各自的四个支架端分别设置有球头窝，球关节分别滚动卡装在风机安装架和涵道风机各自的四个支架端分贝设置的球头窝中，液压伸缩杆的一段固定安装在卡装在风机安装架上的球关节中，另一端固定在安装在卡装在涵道风机上的球关节中，在涵道风机面向风机安装架的一侧上还固定有冷热双风道，在涵道风扇的前端出风口固定安装有一气味弥散环，气味弥散环的外侧接有一气味调控箱；所述的混流变频风机组通过风机安装架固定安装在顶板的四个支撑腿上的安装孔中，并保持风机气流朝向里面。

混流变频风机组通过涵道风机的变频电机，与控制装置连接。通过自动控制系统控制风机的启停，并调节风量的大小。气味模拟通过气味弥散环和气味调控箱，并与控制装置连接，模拟气味特效，气味调控箱通过编码技术，以不同的香料组合，模拟出不同的海洋气息。

进一步的，为实现灯光音响的需要，所述的灯光音箱组包括控制箱、频闪灯组和立体音箱，其中控制箱上固定安装有频闪灯组和立体音箱，并控制箱对频闪灯组和立体音箱进行控制；频闪灯组为高频高亮度灯组，可模拟闪电，立体音箱为高响度音箱，可模拟雷声，也可以用于模拟其他环境声音，通过自动控制系统进行声音的模拟，如风声、海浪声等多种环境下的声音，让环境更加逼真。

进一步的，为产生浪涌的需要，所述的涌浪器包括但不限于直角机架、中空支撑架、弹性网带，其中，直角机架的两个平面上各自固定安装有中空支撑架，中空支撑架外侧面上固定安装有弹性网带，在直角机架的两个相互垂直的平面上分别固定安装有若干条导轨，导轨的两个侧面和顶面设置有半圆形滚道，导轨上还滑装有滑架，滑架的三个侧面内部设置有球窝槽，若干数量的滚球卡装在滑架上设置的球窝槽中，盖板固定安装在滑架的上，保证滚球不脱离球窝槽，同时保持滚球滑动在半圆形滚道中；在滑架中间还固定安装有丝杠螺母，伺服电机固定安装导轨的一端，滚珠丝杠转动安装在导轨的丝杠安装座中并通过联轴器与伺服电机的输出轴相连；同时确保丝杠螺母套装在滚珠丝杠上，保持传动配合；在导轨上固定安装有两个小液压缸，两个小液压缸的伸缩柱头上转动安装有小转轴，小转轴的外圈套装有套筒，小转轴与套筒之间依靠设置的浮动弹簧浮动连接。

进一步的，为实现两端小液压缸同步升降的需要，所述的涌浪器还包括有连通液压管，其中一条连通液压管连通两个小液压缸的进口，另一条连通液压管连通两个小液压缸的出口。

进一步，为实现各种波形浪涌的需要，所述的涌浪器在伺服电机的控制下要求能生成正弦波形的浪涌。通过最基本的人类要就最为广泛的正弦波形来合成出其他的更加复杂的波形。

本装置控制装置为集成控制系统，并与上位机相连，操作人员的控制端可以是上位机操作站，也可以是平板电脑。操作人员通过控制端的对整个装置进行控制。在控制系统里预先设置若干个常用的场景。操作人员通过上位机操作站的按钮或平板电脑的界面上的按钮选择场景，使控制装置根据预设的程序自动运行。

本发明能极大地模拟真实环境，让训练人员在模拟训练中达到最佳效果，提高人员在实际环境中工作能力，降低安全风险，对于面对真实环境的应变能力和抗风险能力都有极大的提升。

附图说明

图1为本发明的整体三维结构示意图。

图2为本发明的局部三维结构示意图。

图3为本发明的整体爆炸结构示意图。

图4为本发明的局部剖视示意图。

图5为本发明的混流变频风机组5的三维结构示意图。

图6为本发明的灯光音箱组7的三维结构示意图。

图7为本发明的涌浪器9的三维结构示意图。

图8为本发明的涌浪器9的爆炸结构示意图。

图9为本发明的涌浪器9的局部放大示意图.

图10为本发明的控制流程示意图。

附图标号：1-外层水池；2-内层水池；3-楼梯；4-顶板；5-混流变频风机组；6-矩阵式降水板；7-灯光音箱组；8-弹性密封膜；9-涌浪器；10-舱体；501-风机安装板；502-伸缩液压杆；503-球关节；504-冷热双风道；505-涵道风机；506-气味弥散环；507-气味调控箱；701-控制箱；702-频闪灯组；703-立体音箱；901-直角机架；902-中空支撑架；903-弹性网带；904-导轨；905-套筒；906-滑架；907-小转轴；908-浮动弹簧；909-小液压缸；910-连通液压管；911-丝杠螺母；912-滚珠丝杠；913-伺服电机；914-盖板；915-滚球；916-半圆形滚道。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

如图1至图10所示，一种基于船舶的海洋环境模拟装置，通过控制系统设置好需要模拟的海洋环境，然后工作人员进入舱体10，根据设定启动混流变频风机组5的涵道风扇505，同时伸缩液压杆502开始动作，调整每个涵道风扇505的吹风角度，通过四个涵道风扇502合成需要的风流，同时冷热双风管504根据需要通途冷风或热风，与此同时，气味调控箱507混合香料，通过气味弥散环506释放需要的海洋气味；灯光音响组7在控制箱701的控制下启动频闪灯组702，模拟闪电；启动立体音箱703模拟雷声及各种海洋背景的声音；矩阵式降水板6在控制器的操作下控制降水量，形成各种需要的降水量；需要浪涌时，启动伺服电机913，然后通过滚珠丝杠912和丝杠螺母911的配合带动滑架906往复滑动，推动套筒905往复运动，进而通过弹性网带903涌动弹性密封膜8形成浪涌，因直角机架9设置的是垂直的两套机构，可以形成正交的叠加波形，在通过四个方位的涌浪器9的组合，可以合成各种复杂的浪涌波形，使得内层水池2产生各种需要的复杂波浪。

通过控制流程图，上述过程既可联动，又可单独运动，控制过程全部自动化，模型的过程全程可控，效率高的同时也实现了更加便捷安全的操作。

Claims (8)

1.一种基于船舶的海洋环境模拟装置，包括但不限于外层水池(1)、内层水池(2)、楼梯(3)、顶板(4)、混流变频风机组(5)、矩阵式降水板(6)、灯光音箱组(7)、弹性密封膜(8)、涌浪器(9)和舱体(10)，其特征在于：所述的外层水池(1)一角固定连接楼梯(3)，外层水池(1)内部固定套装有内层水池(2)，外层水池(1)和内层水池(2)之间留有的空间，外层水池(1)内侧面的四个安装卡位上固定安装四组涌浪器(9)，内层水池(2)对应涌浪器(9)的位置设置有缺口，在内层水池(2)对应涌浪器(9)的缺口位置固定安装有弹性密封膜(8)，并确保弹性密封膜(8)和内层水池(2)之间紧密密封；所述的舱体(10)固定安装在内层水池(2)的中部；顶板(4)通过四个支撑腿固定安装在内层水池(2)上，在顶板(4)的四个支撑腿的内侧各自固定安装有一混流变频风机组(5)，在顶板(4)的顶面向下一面上固定安装有矩阵式降水板(6)，四组灯光音箱组(7)固定安装在顶板(4)顶面向下一面的四个直角处。

2.如权利要求1所述的一种基于船舶的海洋环境模拟转置，其特征在于：所述的舱体(10)由两部分组成，水下部分是橡胶材质，内部空气，水上部分是密闭的空间。

3.如权利要求1所述的一种基于船舶的海洋环境模拟装置，其特征在于：所述的混流变频风机组(5)包括但不限于风机安装架(501)、涵道风机(505)、伸缩液压杆(502)、球关节(503)，风机安装架(501)和涵道风机(505)各自的四个支架端分别设置有球头窝，球关节(503)分别滚动卡装在风机安装架(501)和涵道风机(505)各自的四个支架端分贝设置的球头窝中，液压伸缩杆(502)的一段固定安装在卡装在风机安装架(501)上的球关节(503)中，另一端固定在安装在卡装在涵道风机(505)上的球关节(503)中，在涵道风机(505)面向风机安装架(501)的一侧上还固定有冷热双风道(504)，在涵道风扇(505)的前端出风口固定安装有一气味弥散环(506)，气味弥散环(506)的外侧接有一气味调控箱(507)；所述的混流变频风机组(5)通过风机安装架(501)固定安装在顶板(4)的四个支撑腿上的安装孔中，并保持风机气流朝向里面。

4.如权利要求1所述的一种基于船舶的海洋环境模拟装置，其特征在于：所述的灯光音箱组(7)包括控制箱(701)、频闪灯组(702)和立体音箱(703)，控制箱(701)上固定安装有频闪灯组(702)和立体音箱(703)，并控制箱(701)对频闪灯组(701)和立体音箱(703)进行控制；频闪灯组(702)为高频高亮度灯组，可模拟闪电，立体音箱(703)为高响度音箱，可模拟雷声。

5.如权利要求1所述的一种基于船舶的海洋环境模拟装置，其特征在于：所述的涌浪器(9)包括但不限于直角机架(901)、中空支撑架(902)、弹性网带(903)，直角机架(901)的两个平面上各自固定安装有中空支撑架(902)，中空支撑架(902)外侧面上固定安装有弹性网带(903)，在直角机架(901)的两个相互垂直的平面上分别固定安装有若干条导轨(904)，导轨(904)的两个侧面和顶面设置有半圆形滚道(916)，导轨(904)上还滑装有滑架(906)，滑架(906)的三个侧面内部设置有球窝槽，若干数量的滚球(915)卡装在滑架(906)上设置的球窝槽中，盖板(914)固定安装在滑架(906)的上，保证滚球(915)不脱离球窝槽，同时保持滚球(915)滑动在半圆形滚道(916)中；在滑架(906)中间还固定安装有丝杠螺母(911)，伺服电机(913)固定安装导轨(904)的一端，滚珠丝杠(912)转动安装在导轨(904)的丝杠安装座中并通过联轴器与伺服电机(913)的输出轴相连；同时确保丝杠螺母(911)套装在滚珠丝杠(912)上，保持传动配合；在导轨(906)上固定安装有两个小液压缸(909)，两个小液压缸的伸缩柱头上转动安装有小转轴(907)，小转轴(907)的外圈套装有套筒(905)，小转轴(907)与套筒(905)之间依靠设置的浮动弹簧(908)浮动连接。

6.如权利要求5所述的一种基于船舶的海洋环境模拟装置，其特征在于：所述的涌浪器(9)还包括有连通液压管(910)，一条连通液压管(910)连通两个小液压缸(909)的进口，另一条连通液压管(910)连通两个小液压缸(909)的出口。

7.如权利要求5所述的一种基于船舶的海洋环境模拟装置，其特征在于：所述的涌浪器9在伺服电机913的控制下要求能生成正弦波形的浪涌。

8.如权利要求1所述的一种基于船舶的海洋环境模拟装置，其特征在于：本装置控制装置为集成控制系统，并与上位机相连，操作人员的控制端可以是上位机操作站，也可以是平板电脑。操作人员通过控制端的对整个装置进行控制。在控制系统里预先设置若干个常用的场景。操作人员通过上位机操作站的按钮或平板电脑的界面上的按钮选择场景，使控制装置根据预设的程序自动运行。