CN110726573A - 一种模拟船舶横纵摇运动的投放装置 - Google Patents

一种模拟船舶横纵摇运动的投放装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种模拟船舶横纵摇运动的投放装置，投放装置由悬挂梁、倾斜固定轨道、纵摇机构、横摇机构、液压系统、控制系统、模拟船体组成，悬挂梁由方管、槽钢制作，采用夹板、螺栓、拉杆结构与行车连接；横摇机构可通过横摇液压缸实现投放装置横摇角度的调整，纵摇机构可通过纵摇电机、减速机、偏心轴实现投放装置纵摇角度的调整；横摇液压缸由接近开关控制，其中接近开关的位置可调整，从而调整投放装置模拟横摇角度范围。本发明有益效果：试验结果更加全面，效率更高；通用性强。

Description

一种模拟船舶横纵摇运动的投放装置
技术领域
本发明涉及一种船舶模拟动力设备，更具体地，涉及一种用于投放无人水下机器人及其他目标物的试验模拟投放装置。
背景技术
无人水下机器人是一种用于水下工作的作业机器人，水下环境恶劣且危险，人的潜水深度有限，所以水下机器人如今已成为海洋开发的重要工具。在军事上无人水下机器人可作为水下侦查、遥控排雷和作战等功能的可投放回收的小型水下自主载体。
常见的拖曳水池行车，无法准确的模拟船舶在海上的横摇纵摇状态，在进行投放试验时，所测得的数据与实际投放数据难免会有偏差。这些问题导致了模拟投放试验的准确性大大降低，因此如何精确的模拟出船舶在正常风浪中进行投放的水动力问题成为了迫切需要解决的难题。为此，在设计模拟船舶投放装置时，需要能够实现船舶横摇纵摇状态的复现。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种模拟船舶横纵摇运动的投放装置，通过对投放装置的机械部分的结构设计，具备船舶横摇纵摇多状态的模拟，并且能够搭载于拖曳水池的行车上，可以解决船舶模拟投放试验中无法实现船舶横摇纵摇状态的复现。
为了实现上述目的。按照本方明的一个方面，提供了一种模拟船舶横纵摇运动的投放装置，投放装置由悬挂梁2、倾斜固定轨道4、纵摇机构、横摇机构、液压系统、控制系统、模拟船体3组成；
悬挂梁由方管、槽钢制作，采用夹板、螺栓和拉杆结构与行车1连接；
横摇机构可通过横摇液压缸7实现模拟船体3横摇角度的调整，纵摇机构可通过纵摇电机9、减速机10、偏心轴实现模拟船体3纵摇角度的调整；横摇液压缸7通过接近开关控制其伸缩的长度，其中接近开关的位置可调整，从而调整投放装置模拟横摇角度范围。
进一步地，模拟船体3前端设置回转轴11，回转轴11通过十字梁12与纵摇连杆8连接，所述纵摇连杆8与偏心轴枢接；
在模拟船体3的后端，横摇液压缸7固定在模拟船体3的一侧，横摇液压缸的活塞杆与十字轴5连接，所述十字轴5垂直于模拟船体3的延伸方向与横摇连杆6固定，所述横摇连杆6固定在悬挂梁2上，
倾斜固定轨道4通过销轴与模拟船体3连接；
模拟船体3的纵摇运动通过纵摇电机9、减速机10带动偏心轴、纵摇连杆，带动模拟船体3运动；
模拟船体3横摇运动用横摇液压缸7的伸缩和接近开关的检测实现，该横摇液压缸为等速缸，安装在模拟船体3前端一侧，横摇液压缸7的活塞杆连接在横摇连杆6的十字轴5上，控制横摇液压缸7的电磁阀叠加有调速阀，可以控制横摇的频率；通过改变接近开关的位置，可以改变横摇的幅度。
进一步地，纵摇电机9采用变频电机，通过控制纵摇电机9转速可以实现不同的摇摆频率，偏心轴上加工了两个不同偏心量的安装孔，可以改变纵摇幅度。
进一步地，纵摇机构与横摇机构是串联关系，可以在不干涉的情况下实现单独纵摇、横摇，也可实现纵摇和横摇的同时运动。
总体而言，本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
1、现有水下模拟投放试验一般采用行车拖曳时进行投放，本发明设计了一种模拟船舶横摇纵摇的投放装置，相较于单独行车模拟投放试验而言，本发明设计使得水下模拟投放试验既可以在行车保持静止时单独模拟船舶横纵摇进行投放，也可以在水池造波后，行车运动的同时投放装置也进行横纵摇进行投放，能够更加真实的表现船舶在海上作业时的场景，试验数据更为准确。
2、该水下投放装置的悬挂梁采用夹板、拉杆与水池行车枢接，便于实现无试验状态时设备的拆卸，同时也可以将投放装置放在不同的试验水池中进行测试，实现投放装置的通用性。
附图说明
图1本发明投放装置结构示意图；
图2本发明投放装置三位视图；
图3本发明投放装置三位视图；
图4本发明回转轴安装位置结构示意图；
图5本发明横摇装置结构示意图；
图6本发明纵摇装置结构示意图；
图7本发明横摇机构与横摇连杆连接结构示意图；
图中行车1、悬挂梁2、模拟船体3、倾斜固定轨道4、十字轴5、横摇连杆6、横摇液压缸7、纵摇连杆8、纵摇电机9、减速机10、回转轴11、十字梁12、安装座13。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
如图1-7所示，本发明公开了一种模拟船舶横纵摇运动的投放装置，包括：投放装置由悬挂梁2、倾斜固定轨道4、纵摇机构、横摇机构、液压系统、控制系统、模拟船体3组成；
悬挂梁2由方管、槽钢制作，采用夹板、螺栓、拉杆结构与行车1连接(该连接为本领域中的常用连接，只要能起到连接作用的都可以)；
横摇机构可通过横摇液压缸7实现投放装置横摇角度的调整，纵摇机构可通过纵摇电机9、减速机10、偏心轴(图中未示出)实现投放装置纵摇角度的调整；横摇液压缸7通过接近开关控制其伸缩的长度，其中接近开关的位置可调整，从而调整投放装置模拟横摇角度范围。接近开关检测横摇液压缸7的伸缩长度，并通过PLC控制横摇液压缸7油液的供给。
模拟船体3前端设置回转轴11，回转轴11通过十字梁12与纵摇连杆8连接，所述纵摇连杆8与偏心轴枢接；
在模拟船体3的后端，横摇液压缸7通过安装座13固定在模拟船体3的一侧，横摇液压缸7的活塞杆与十字轴5连接，所述十字轴5垂直于模拟船体3的延伸方向与横摇连杆6固定，所述横摇连杆6固定在悬挂梁2上，
倾斜固定轨道4通过销轴和模拟船体3连接；
模拟船体3的纵摇运动通过纵摇电机9、减速机10带动偏心轴、纵摇连杆8，带动模拟船体3运动，需要说明的是偏心轴可为减速机10的输出轴或与减速机10输出轴连接，偏心轴与纵摇连杆8枢接；纵摇电机9采用变频电机，通过控制纵摇电机9的转速可以实现不同的摇摆频率，偏心轴上加工了两个不同偏心量的安装孔，可以改变纵摇幅度；
模拟船体3横摇运动用横摇液压缸7的伸缩和接近开关的检测实现，该横摇液压缸7为等速缸，安装在模拟船体3前端一侧，横摇液压缸7的活塞杆连接在横摇连杆6的十字轴5上，控制该油缸的电磁阀叠加有调速阀，可以控制横摇的频率；通过改变接近开关的位置，可以改变横摇的幅度；
纵摇机构与横摇机构是串联关系，可以在不干涉的情况下实现单独纵摇、横摇，也可实现纵摇和横摇的同时运动。
如图1所示，所述的悬挂梁2包括横梁、纵梁；横梁沿水池行车运动方向布置，纵梁垂直于水池行车运动方向布置，且横纵梁通过夹板、拉杆进行枢接；悬挂梁2用于与拖曳水池行车固连。
倾斜固定轨道4包括外侧固定轨道、内侧运动轨道以及设置在内侧运动轨道上的滑车(图中未示出)；外侧固定轨道沿水池行车运动方向布置，与内侧固定轨道固定，用于控制滑车在投放过程中不发生偏移；滑车滑轮安装于内侧运动轨道上，可以用于搭载被投放目标物进行试验。
本发明中相关的模拟船体3包括：模拟船壳、连接杆；模拟船壳可以按照所模拟船舶的型线制作，在满足相似性原则时，能够大致表征实际船舶在海上的流体性能。
本发明还包括对滑道型可控翻转轨道进行调整控制的控制系统，控制系统包括控制柜，控制柜采用PLC对液压缸、电机进行控制，实现过程控制、参数输入和参数显示。
本申请的液压缸(液压系统)采用软管连接；软管之间连接有控制阀和流量调整阀，可以通过控制流量来调整轨道上下运动；软管与阀件之间采用快插接头，装拆油管时可以防止漏油，避免污染水池。
本发明采用PLC+液压方式进行控制，带动被试设备沿着预定轨道运动，并在特定的位置将被测装置投放出去；通过偏心轴变频电机驱动整个装置沿着纵向做往复运动，运动周期可在一定范围内调整；通过横摇液压缸7的伸缩带动整个装置做横向往复运动；通过手动按钮控制上、下轨道做轨道收起和放下操作；所有的动作投放、纵摇、横摇等动作可以单独或者组合同时进行。
综上所述，本发明专利真正实现了一种结构紧凑，设计合理的模拟船舶横摇纵摇的投放装置，能够更加真实的表现船舶在海上作业时的场景，使得试验数据更为准确，提高拖曳水池的利用性；采用夹板、拉杆与水池行车枢接，也便于实现无试验状态时设备的拆卸，实现投放装置的通用性。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改，等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种模拟船舶横纵摇运动的投放装置，其特征在于：投放装置由悬挂梁(2)、倾斜固定轨道(4)、纵摇机构、横摇机构、液压系统、控制系统、模拟船体(3)组成；
悬挂梁由方管、槽钢制作，采用夹板、螺栓和拉杆结构与行车(1)连接；
横摇机构可通过横摇液压缸(7)实现模拟船体(3)横摇角度的调整，纵摇机构可通过纵摇电机(9)、减速机(10)、偏心轴实现模拟船体(3)纵摇角度的调整；横摇液压缸(7)通过接近开关控制其伸缩的长度，其中接近开关的位置可调整，从而调整投放装置模拟横摇角度范围。
2.根据权利要求1所述的一种模拟船舶横纵摇运动的投放装置，其特征在于：模拟船体(3)前端设置回转轴(11)，回转轴(11)通过十字梁(12)与纵摇连杆(8)连接，十字梁(12)枢接在纵摇连杆(8)的下端，所述纵摇连杆(8)与偏心轴枢接。
在模拟船体(3)的后端，横摇液压缸(7)固定在模拟船体(3)的一侧，横摇液压缸的活塞杆与十字轴(5)连接，所述十字轴(5)垂直于模拟船体(3)的延伸方向与横摇连杆(6)枢接，所述横摇连杆(6)固定在悬挂梁(2)上，
倾斜固定轨道(4)通过销轴与模拟船体(3)连接。
模拟船体(3)的纵摇运动通过纵摇电机(9)、减速机(10)带动偏心轴、纵摇连杆，带动模拟船体(3)运动；
模拟船体(3)横摇运动用横摇液压缸(7)的伸缩和接近开关的检测实现，该横摇液压缸为等速缸，安装在模拟船体(3)前端一侧，横摇液压缸(7)的活塞杆连接在横摇连杆(6)的十字轴(5)上，控制横摇液压缸(7)的电磁阀叠加有调速阀，可以控制横摇的频率；通过改变接近开关的位置，可以改变横摇的幅度。
3.根据权利要求2所述的一种模拟船舶横纵摇运动的投放装置，其特征在于：纵摇电机(9)采用变频电机，通过控制纵摇电机(9)转速可以实现不同的摇摆频率，偏心轴上加工了两个不同偏心量的安装孔，可以改变纵摇幅度。
4.根据权利要求2所述的一种模拟船舶横纵摇运动的投放装置，其特征在于：纵摇机构与横摇机构是串联关系，可以在不干涉的情况下实现单独纵摇、横摇，也可实现纵摇和横摇的同时运动。
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