CN110077526B - 一种船舶旋转自激生摇装置 - Google Patents
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Abstract
一种船舶旋转自激生摇装置，用于船模自激生摇实验，属于船舶实验技术领域。本发明为了解决现有的横摇或纵摇发生装置只能依靠重物或造波，造波成本高难度大，且重物产生横摇或纵摇装置体积大安装困难且成本高，通用性差的问题。本发明依靠同轴双向相对旋转的上摇臂和下摇臂产生重力摇摆力矩及旋转离心力产生的力矩对船模的横摇或纵摇产生自激力矩，并且本装置对船模产生横摇或纵摇正弦力矩，不影响另一方向的摇摆力矩。同时可根据需要调节配重的质量及位置，达到调节产生的生摇激励力矩的目的，并可通过调节电机的转速调整摇摆的周期。此外，本装置还具有结构简单，体积小，操作简便等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种船舶旋转自激生摇装置，用于船模自激生摇实验，属于船舶实验技术领域。
背景技术
在军事和民用技术中，船模进行横摇或纵摇实验时，需要产生纵摇或横摇，为此需要对船模产生纵摇或横摇力矩，产生横摇时不影响纵摇，或产生纵摇时不影响横摇。现有的横摇或纵摇发生装置只能依靠重物或造波，造波成本高难度大。重物产生横摇或纵摇装置体积大安装困难且成本高，通用性差。因此提供一种依靠同轴双向相对旋转的配重产生重力摇摆力矩及旋转离心力产生的力矩对船模的横摇或纵摇产生自激力矩，并可根据需要调节自己力矩的大小以及周期的新型的旋转自激生摇装置是十分必要的。
发明内容
本发明为了解决现有的横摇或纵摇发生装置只能依靠重物或造波，造波成本高难度大，且重物产生横摇或纵摇装置体积大安装困难且成本高，通用性差的问题，提供了一种船舶旋转自激生摇装置。
本发明的技术方案：
一种船舶旋转自激生摇装置，包括电机1、传动机构和摇臂，所述的电机1通过传动机构使摇臂发生转动；
所述的电机1的传动轴上套装有齿轮2，齿轮2为锥齿轮，并且齿轮2插装在传动机构内；
所述的摇臂包括上摇臂6和下摇臂7；
所述的传动机构包括传动箱体10，传动箱10固定安装在船模上，传动箱10包括外轴4、内轴5、上被动锥齿轮3-1和下被动锥齿轮3-2，所述的内轴5的一端通过轴承套12安装在传动箱10的底面，下被动锥齿轮3-2套装在内轴5上，并且下被动锥齿轮3-2位于传动箱10内并靠近传动箱10的底面；内轴5的另一端从传动箱10的顶面穿出与上摇臂6的一端固定安装，上摇臂6的另一端设有上配重块9，并且内轴5的轴线分别与传动箱10的底面和上摇臂6所在的平面垂直；外轴4套装在内轴5的外侧，并且外轴4穿过传动箱10的顶部并通过轴承套12与传动箱10的顶部固定，外轴4一端安装有上被动锥齿轮3-1，上被动锥齿轮3-1位于传动箱10内并靠近传动箱10的顶面，外轴4的另一端与下摇臂7的一端固定安装，下摇臂7的另一端设有下配重块8，外轴4的轴线分别与传动箱10的底面和下摇臂7所在的平面垂直；所述的上被动锥齿轮3-1和下被动锥齿轮3-2为两个相同的锥形齿轮，上被动锥齿轮3-1和下被动锥齿轮3-2在内轴5的轴线方向位置相互对应并分别与齿轮2啮合安装。
优选的：所述的上配重块9设置在上摇臂6的上侧或下侧，下配重块8设置在下摇臂7的上侧或下侧。
优选的：所述的上摇臂6的一端通过螺栓固定卡装在内轴5上，上摇臂6的另一端开有若干配重块安装孔，配重块安装孔沿上摇臂6的轴线方向呈一字型排布，配重块安装孔内安装上配重块9。
优选的：所述的上配重块9在上摇臂6上的安装位置通过配重块安装孔调节。
优选的：所述的下摇臂7的一端通过螺栓固定安装在外轴4上，下摇臂7的另一端开有若干配重块安装孔，配重块安装孔沿下摇臂7的轴线方向呈一字型排布，配重块安装孔内安装下配重块8。
优选的：所述的下配重块8在下摇臂7上的安装位置通过配重块安装孔调节。
优选的：所述的传动箱10的侧壁开有圆形通孔，齿轮2通过主动轴安装在电机1的传动轴上，所述的主动轴通过轴承11安装在传动箱10的侧壁的圆形通孔内。
本发明具有以下有益效果：本发明涉及一种船舶旋转自激生摇装置，依靠同轴双向相对旋转的上摇臂和下摇臂产生重力摇摆力矩及旋转离心力产生的力矩对船模的横摇或纵摇产生自激力矩，并且本装置对船模产生横摇或纵摇正弦力矩，不影响另一方向的摇摆力矩。同时可根据需要调节配重的质量及位置，达到调节产生的生摇激励力矩的目的，并可通过调节电机的转速调整摇摆的周期。此外，本装置产生的生摇力矩大小和周期可调，方向可以是纵摇也可以是横摇，相互不影响，无耦合。且该装置还具有结构简单，体积小，操作简便等优点。
附图说明
图1是本发明的立体结构示意图；
图2是本发明的的剖视图；
图3是上摇臂的结构示意图；
图4是下摇臂的结构示意图；
图5是齿轮与主动轴安装的结构示意图；
图中1-电机，2-齿轮，3-1-上被动锥齿轮，3-2-下被动锥齿轮，4-外轴，5-内轴，6-上摇臂，7-下摇臂，8-下配重块，9-上配重块，10-传动箱，12-轴承套。
具体实施方式
结合附图1至图5说明本发明具体实施方式：本发明一种船舶旋转自激生摇装置，包括电机1、传动机构和摇臂，所述的电机1通过传动机构使摇臂发生转动；
所述的电机1的传动轴上套装有齿轮2，齿轮2为锥齿轮，并且齿轮2插装在传动机构内；
所述的摇臂包括上摇臂6和下摇臂7；
所述的传动机构包括传动箱体10，传动箱10包括外轴4、内轴5、上被动锥齿轮3-1和下被动锥齿轮3-2，所述的内轴5的一端通过轴承套12安装在传动箱10的底面，下被动锥齿轮3-2套装在内轴5上，并且下被动锥齿轮3-2位于传动箱10内并靠近传动箱10的底面；内轴5的另一端从传动箱10的顶面穿出与上摇臂6的一端固定安装，上摇臂6的另一端设有上配重块9，并且内轴5的轴线分别与传动箱10的底面和上摇臂6所在的平面垂直；外轴4套装在内轴5的外侧，并且外轴4穿过传动箱10的顶部并通过轴承套12与传动箱10的顶部固定，外轴4一端安装有上被动锥齿轮3-1，上被动锥齿轮3-1位于传动箱10内并靠近传动箱10的顶面，外轴4的另一端与下摇臂7的一端固定安装，下摇臂7的另一端设有下配重块8，外轴4的轴线分别与传动箱10的底面和下摇臂7所在的平面垂直；所述的上被动锥齿轮3-1和下被动锥齿轮3-2为两个相同的锥形齿轮，上被动锥齿轮3-1和下被动锥齿轮3-2在内轴5的轴线方向位置相互对应并分别与齿轮2啮合安装。所述的上配重块9设置在上摇臂6的下侧，下配重块8设置在下摇臂7的上侧。如此设置，传动箱体10安装在船模上，电机1通过主动转作用于齿轮2上，齿轮2与传动箱10内的上被动锥齿轮3-1和下被动锥齿轮3-2相互啮合，使上被动锥齿轮3-1和下被动锥齿轮3-2产生相反的旋转方向运动，同时上被动锥齿轮3-1通过内轴5带动上摇臂6旋转，下被动锥齿轮3-2通过外轴4带动下摇臂7旋转，安装于上摇臂6上的上配重块9和安装于下摇臂7上的下配重块8可以通过摇臂上的不同配重块安装孔沿调节安装位置以达到调节生摇力矩的目的。
所述的上摇臂6的一端通过螺栓固定卡装在内轴5上，上摇臂6的另一端开有若干配重块安装孔，配重块安装孔沿上摇臂6的轴线方向呈一字型排布，配重块安装孔内安装上配重块9。所述的上配重块9在上摇臂6上的安装位置通过配重块安装孔调节。所述的下摇臂7的一端通过螺栓固定安装在外轴4上，下摇臂7的另一端开有若干配重块安装孔，配重块安装孔沿下摇臂7的轴线方向呈一字型排布，配重块安装孔内安装下配重块8。所述的下配重块8在下摇臂7上的安装位置通过配重块安装孔调节。如此设置，本装置可以通过上配重块9和下配重块8的质量大小和与上摇臂6和下摇臂7的安装位置来调节生摇力矩的作用。
所述的传动箱10的侧壁开有圆形通孔，齿轮2通过主动轴安装在电机1的传动轴上，所述的主动轴通过轴承套12安装在传动箱10的侧壁的圆形通孔内。如此设置，通过调节电机1的转速可以达到调节生摇力矩的周期以适应不同的船模周期。
本装置可以应用到船模横摇或纵摇实验中，用于产生船模的正弦横摇或纵摇运动，首先将传动箱10安装在船模上，启动电机1，电机1的传动轴带动主动组使齿轮2转动，转动的齿轮2通过啮合关系带动上被动锥齿轮3-1和下被动锥齿轮3-2产生相反的旋转方向，上被动锥齿轮3-1通过内轴5带动上摇臂6旋转，下被动锥齿轮3-2通过外轴4带动下摇臂7旋转，安装于上摇臂6上的上配重块9和安装于下摇臂7上的下配重块8利用重力及惯性力矩产生船模横摇或纵摇的力矩，使船模产生横摇或纵摇运动。上摇臂6和下摇臂7的初始重叠位置决定了船模产生横摇或纵摇运动，当上摇臂6和下摇臂7初始的重叠位置处于船艏艉线上时船模产生纵摇，当上摇臂6和下摇臂7初始的重叠位置处于与船艏艉线垂直位置时船模产生横摇运动。
本实施方式只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。
Claims (7)
1.一种船舶旋转自激生摇装置，其特征在于：包括电机(1)、传动机构和摇臂，所述的电机(1)通过传动机构使摇臂发生转动；
齿轮(2)通过主动轴安装在电机(1)的传动轴上，齿轮(2)为锥齿轮，并且齿轮(2)插装在传动机构内；
所述的摇臂包括上摇臂(6)和下摇臂(7)；
所述的传动机构包括传动箱(10)，传动箱(10)固定安装在船模上，传动箱(10)包括外轴(4)、内轴(5)、上被动锥齿轮(3-1)和下被动锥齿轮(3-2)，所述的内轴(5)的一端通过轴承套(12)安装在传动箱(10)的底面，下被动锥齿轮(3-2)套装在内轴(5)上，并且下被动锥齿轮(3-2)位于传动箱(10)内并靠近传动箱(10)的底面；内轴(5)的另一端从传动箱(10)的顶面穿出与上摇臂(6)的一端固定安装，上摇臂(6)的另一端设有上配重块(9)，并且内轴(5)的轴线分别与传动箱(10)的底面和上摇臂(6)所在的平面垂直；外轴(4)套装在内轴(5)的外侧，并且外轴(4)穿过传动箱(10)的顶部并通过轴承套(12)与传动箱(10)的顶部固定，外轴(4)一端安装有上被动锥齿轮(3-1)，上被动锥齿轮(3-1)位于传动箱(10)内并靠近传动箱(10)的顶面，外轴(4)的另一端与下摇臂(7)的一端固定安装，下摇臂(7)的另一端设有下配重块(8)，外轴(4)的轴线分别与传动箱(10)的底面和下摇臂(7)所在的平面垂直；所述的上被动锥齿轮(3-1)和下被动锥齿轮(3-2)为两个相同的锥形齿轮，上被动锥齿轮(3-1)和下被动锥齿轮(3-2)在内轴(5)的轴线方向位置相互对应并分别与齿轮(2)啮合安装。
2.根据权利要求1所述的一种船舶旋转自激生摇装置，其特征在于：所述的上配重块(9)设置在上摇臂(6)的上侧或下侧，下配重块(8)设置在下摇臂(7)的上侧或下侧。
3.根据权利要求1或2所述的一种船舶旋转自激生摇装置，其特征在于：所述的上摇臂(6)的一端通过螺栓固定卡装在内轴(5)上，上摇臂(6)的另一端开有若干配重块安装孔，配重块安装孔沿上摇臂(6)的轴线方向呈一字型排布，用于配重块安装孔内安装上配重块(9)。
4.根据权利要求3所述的一种船舶旋转自激生摇装置，其特征在于：所述的上配重块(9)在上摇臂(6)上的安装位置通过配重块安装孔调节。
5.根据权利要求1或2所述的一种船舶旋转自激生摇装置，其特征在于：所述的下摇臂(7)的一端通过螺栓固定安装在外轴(4)上，下摇臂(7)的另一端开有若干配重块安装孔，配重块安装孔沿下摇臂(7)的轴线方向呈一字型排布，配重块安装孔内安装下配重块(8)。
6.根据权利要求5所述的一种船舶旋转自激生摇装置，其特征在于：所述的下配重块(8)在下摇臂(7)上的安装位置通过配重块安装孔调节。
7.根据权利要求1所述的一种船舶旋转自激生摇装置，其特征在于：所述的传动箱(10)的侧壁开有圆形通孔，所述的主动轴通过轴承套(12)安装在传动箱(10)的侧壁的圆形通孔内。
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