CN111855140B - 可变径浮冰槽道 - Google Patents

Abstract

本发明涉及可变径浮冰槽道，包括水池，其中心处设置中央岛，中央岛侧壁固装支架，支架端头安装弧形内槽道，内槽道与中央岛同心设置；水池底面安装小车轨道，小车轨道上移动安装移动小车，移动小车在小车轨道的导向下沿着中央岛的径向移动；移动小车上安装弧形结构外槽道，外槽道与内槽道同心设置，外槽道由沿着圆周方向布置的多道小槽道构成，中部小槽道与移动小车衔接，两侧小槽道相邻之间通过变径机构一转动衔接；内槽道与外槽道之间构成浮冰槽道；外槽道在移动小车带动下改变其与内槽道之间距离，外槽道在变径机构一带动下改变曲率半径，从而实现浮冰槽道径向尺寸的调节，使得水池试验功能多样化，大大提高了水池试验效率，节约了成本。

Description

可变径浮冰槽道

技术领域

本发明涉及船模试验装备技术领域，尤其是一种可变径浮冰槽道。

背景技术

旋臂水池主要用于进行水面船模回转操纵性试验研究。旋臂水池通常为圆形池体结构，在池体中心设有固定回转轴的中央岛，在池体外围上铺设圆形轨道，在回转轴与圆形轨道之间架设旋转臂，旋转臂上安装一台能沿径向改变半径的拖车，船模通过测力天平和支撑杆与拖车联接。试验时，令旋转臂以一定回转速度运动，并通过拖车强迫船模做一定回转半径的转动，通过测力天平测得一系列船模水动力试验参数。

当船舶在冰区环境转弯回转航行时，由于船体受浮冰碰撞力影响，其操纵性性能的良好与否至关重要。为了对船舶在冰区环境下转弯回转航行操纵性性能进行深入研究，需借助于旋臂水池，在一定水域范围内的水面铺设不同分布密集度的模拟冰块，利用旋转臂与拖车牵引船模在模拟冰区内航行，从而通过测力天平得到模拟冰对船模产生的破冰回转载荷。

由于旋臂水池池体水域面积较大，如在一定水域范围内的水面铺设模拟冰块，若不受外界阻拦物体约束，模拟冰区的模拟冰块密集度难以达到试验所需的要求值，使得试验模拟环境产生较大误差，对船模破冰回转载荷测试结果产生严重影响。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的可变径浮冰槽道，从而获得浮冰槽道的同时亦能调节其径向尺寸，大大扩展了水池试验功能的多样化，提高了水池试验效率，并且保障了试验效果，节约了成本。

本发明所采用的技术方案如下：

一种可变径浮冰槽道，包括水池，水池中心处设置有中央岛，所述中央岛侧壁上固装有支架，支架端头安装有弧形结构的内槽道，内槽道与中央岛同心设置；所述水池底面安装有小车轨道，小车轨道上移动安装有移动小车，移动小车在小车轨道的导向下沿着中央岛的径向移动；所述移动小车上安装有弧形结构的外槽道，外槽道与内槽道同心设置，外槽道由沿着圆周方向布置的多道小槽道构成，中部的小槽道与移动小车衔接，两侧的小槽道相邻之间通过变径机构一转动衔接；所述内槽道与外槽道之间构成浮冰槽道。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述外槽道由奇数个小槽道构成，位于中间的一个小槽道安装于移动小车上，相邻小槽道之间均通过变径机构一转动衔接。

所述外槽道由偶数个小槽道构成，位于中部的两个小槽道分别通过变径机构二与移动小车转动衔接；偶数个小槽道沿着外槽道的对称线分为两组，每组中的相邻小槽道之间均通过变径机构一转动衔接。

单组变径机构二的结构为：包括电动缸一，电动缸一尾端通过转轴一转动安装于移动小车上，电动缸一输出端转动安装于小槽道的外侧壁；所述小槽道外侧壁向外延伸有凸耳，凸耳通过转轴二与电动缸一输出端转动连接；位于凸耳外侧的小槽道外壁面上还向外延伸有支耳，所述移动小车面向外槽道的侧面向外延伸有支撑座，所述支耳通过转轴三与支撑座转动连接。

所述移动小车侧面支撑座的数量为一个，两组变径机构二的支耳分别通过转轴三转动安装于支撑座的两端；位于中部的两个小槽道之间设置有间隔。

所述变径机构一的结构为：包括相对设置的支座一和支座二，支座一和支座二相背的侧面分别固装于相衔接的两个小槽道端头；所述支座一和支座二之间通过转轴四转动连接；还包括电动缸二，电动缸二的输出端转动安装有支杆，支杆固装于支座一的顶面，电动缸二的尾端通过立柱转动安装于与支座二衔接的小槽道顶面。

所述支座一为U型结构，支座二为“π”字型结构，支座一的开口端和支座二的开口端相向设置，支座一的两臂位于支座二的两臂外部；所述转轴四从上至下同时贯穿支座一的两臂和支座二的两臂。

所述内槽道两端端头分别与对应的外槽道两端端头之间安装有侧挡板；所述内槽道与外槽道之间通过两端的侧挡板围成扇形结构的浮冰槽道。

所述小车轨道的数量为相互平行的两根，两根小车轨道的对称线与内槽道的对称线共线；两根小车轨道上共同移动安装有移动小车。

所述中央岛顶部安装有回转轴，水池为圆形水池，水池池壁外围沿着周向铺设有同心的旋转臂轨道，所述回转轴和旋转臂轨道之间共同安装有旋转臂，旋转臂底部安装有拖车；所述水池的浮冰槽道中放置有船模，船模由拖车拖动运动。

本发明的有益效果如下：

本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过移动小车的带动，使得外槽道向着或是远离内槽道移动，以改变内槽道与外槽道之间的距离，同时，外槽道的相邻小槽道之间通过变径机构一相对转动，以改变外槽道的曲率半径，使得外槽道始终与内槽道保持同心，从而实现了浮冰槽道径向尺寸的调节，大大扩展了水池试验功能的多样化，大大提高了水池试验效率，并且有效保障了试验效果，节约了成本。

本发明还包括如下优点：

通过变径机构一和移动小车的移动，快速调整浮冰槽道的浮冰区面积，通过面积的增减快速、有效改变浮冰密集度，大大减少了重复布冰的时间，有效提高了试验效率；

电动缸一的输出端伸长，其输出端以转轴二为中心相对于凸耳转动的同时，亦经凸耳向小槽道施加远离移动小车的力，使得小槽道以转轴三为圆心相对于支撑座转动，即小槽道以转轴三为圆心相对于移动小车转动；电动缸一的输出端反向缩回时则拉动小槽道反向转动，即向着移动小车的方向转动；从而调节了中部两个小槽道之间的相对位置，调节了外槽道中部的曲率半径；

电动缸二的输出端伸长，其输出端以与支杆相接处为中心相对于支座一转动的同时，亦向支杆、支座一及衔接的小槽道施加远离的力，使得与支座一相衔接的小槽道以转轴四为中心相对于支座二转动，即通过变径机构一衔接的两个相邻小槽道之间以转轴四为中心发生相对转动；电动缸二的输出端反向缩回时则使得两个相邻小槽道之间以转轴四为中心反向相对转动；从而调节了相邻两个小槽道之间的相对位置，即调节了外槽道对应部位的曲率半径；

内槽道端头与外槽道端头对应安装有两个侧挡板，侧挡板的存在使得内槽道和外槽道之间构成扇形结构的浮冰槽道，使得浮冰槽道周围构成相对封闭的用于阻拦浮冰的边缘，从而进一步保障模拟冰区内模拟冰块的密集度；

侧挡板与外槽道端头之间可通过长孔-销结构活动连接，从而在外槽道移动过程中，使得侧挡板始终位于内槽道的径向方向上。

附图说明

图1为本发明的主视图。

图2为图1中A部的局部放大图。

图3为图1的俯视图(省略旋转臂、拖车和船模)。

图4为图3中B部的局部放大图。

图5为本发明外槽道的俯视图。

图6为图5中C部的局部放大图。

图7为本发明变径机构一的结构示意图。

其中：1、水池；2、回转轴；3、中央岛；4、支架；5、内槽道；6、旋转臂；7、外槽道；8、变径机构二；9、移动小车；10、旋转臂轨道；11、拖车；12、船模；13、小车轨道；14、侧挡板；71、小槽道；72、变径机构一；721、支座一；722、转轴四；723、支座二；724、支杆；725、电动缸二；726、立柱；81、支耳；82、转轴三；83、支撑座；84、凸耳；85、转轴二；86、电动缸一；87、转轴一。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

如图1和图3所示，本实施例的可变径浮冰槽道，包括水池1，水池1中心处设置有中央岛3，中央岛3侧壁上固装有支架4，支架4端头安装有弧形结构的内槽道5，内槽道5与中央岛3同心设置；水池1底面安装有小车轨道13，小车轨道13上移动安装有移动小车9，移动小车9在小车轨道13的导向下沿着中央岛3的径向移动；移动小车9上安装有弧形结构的外槽道7，外槽道7与内槽道5同心设置，如图5所示，外槽道7由沿着圆周方向布置的多道小槽道71构成，中部的小槽道71与移动小车9衔接，两侧的小槽道71相邻之间通过变径机构一72转动衔接；内槽道5与外槽道7之间构成浮冰槽道。

通过移动小车9的带动，使得外槽道7向着或是远离内槽道5移动，以改变内槽道5与外槽道9之间的距离，同时，外槽道7的相邻小槽道71之间通过变径机构一72相对转动，以改变外槽道7的曲率半径，使得外槽道7始终与内槽道5保持同心，从而实现了浮冰槽道径向尺寸的调节。

如图6和图7所示，变径机构一72的结构为：包括相对设置的支座一721和支座二723，支座一721和支座二723相背的侧面分别固装于相衔接的两个小槽道71端头；支座一721和支座二723之间通过转轴四722转动连接；还包括电动缸二725，电动缸二725的输出端转动安装有支杆724，支杆724固装于支座一721的顶面，电动缸二725的尾端通过立柱726转动安装于与支座二723衔接的小槽道71顶面。

电动缸二725的输出端伸长，其输出端以与支杆724相接处为中心相对于支座一721转动的同时，亦向支杆724、支座一721及衔接的小槽道71施加远离的力，使得与支座一721相衔接的小槽道71以转轴四722为中心相对于支座二723转动，即通过变径机构一72衔接的两个相邻小槽道71之间以转轴四722为中心发生相对转动；电动缸二725的输出端反向缩回时则使得两个相邻小槽道71之间以转轴四722为中心反向相对转动；从而调节了相邻两个小槽道71之间的相对位置，即调节了外槽道7对应部位的曲率半径。

支座一721为U型结构，支座二723为“π”字型结构，支座一721的开口端和支座二723的开口端相向设置，支座一721的两臂位于支座二723的两臂外部；转轴四722从上至下同时贯穿支座一721的两臂和支座二723的两臂；支座一721和支座二723卡装衔接紧凑，有效保证了相衔接的两个小槽道71之间的顺利、稳定相对转动。

内槽道5两端端头分别与对应的外槽道7两端端头之间安装有侧挡板14；内槽道5与外槽道7之间通过两端的侧挡板14围成扇形结构的浮冰槽道，使得浮冰槽道周围构成相对封闭的用于阻拦浮冰的边缘，从而进一步保障模拟冰区内模拟冰块的密集度；侧挡板14与外槽道7端头之间可通过长孔-销结构活动连接，从而在外槽道7移动过程中，使得侧挡板14始终位于内槽道5的径向方向上。

小车轨道13的数量为相互平行的两根，两根小车轨道13的对称线与内槽道5的对称线共线；两根小车轨道13上共同移动安装有移动小车9。

中央岛3顶部安装有回转轴2，水池1为圆形水池，水池1池壁外围沿着周向铺设有同心的旋转臂轨道10，回转轴2和旋转臂轨道10之间共同安装有旋转臂6，旋转臂6底部安装有拖车11；水池1的浮冰槽道中放置有船模12，船模12由拖车11拖动运动。

实施例一：

外槽道7由奇数个小槽道71构成，位于中间的一个小槽道71安装于移动小车9上，相邻小槽道71之间均通过变径机构一72转动衔接。

实施例二：

外槽道7由偶数个小槽道71构成，位于中部的两个小槽道71分别通过变径机构二8与移动小车9转动衔接；偶数个小槽道71沿着外槽道7的对称线分为两组，每组中的相邻小槽道71之间均通过变径机构一72转动衔接。

如图2和图4所示，单组变径机构二8的结构为：包括电动缸一86，电动缸一86尾端通过转轴一87转动安装于移动小车9上，电动缸一86输出端转动安装于小槽道71的外侧壁；小槽道71外侧壁向外延伸有凸耳84，凸耳84通过转轴二85与电动缸一86输出端转动连接；位于凸耳84外侧的小槽道71外壁面上还向外延伸有支耳81，移动小车9面向外槽道7的侧面向外延伸有支撑座83，支耳81通过转轴三82与支撑座83转动连接。

电动缸一86的输出端伸长，其输出端以转轴二85为中心相对于凸耳84转动的同时，亦经凸耳84向小槽道71施加远离移动小车9的力，使得小槽道71以转轴三82为圆心相对于支撑座83转动，即小槽道71以转轴三82为圆心相对于移动小车9转动；电动缸一86的输出端反向缩回时则拉动小槽道71反向转动，即向着移动小车9的方向转动；从而调节了中部两个小槽道71之间的相对位置，调节了外槽道7中部的曲率半径。

移动小车9侧面支撑座83的数量为一个，两组变径机构二8的支耳81分别通过转轴三82转动安装于支撑座83的两端；位于中部的两个小槽道71之间设置有间隔。

本实施例中，外槽道7实质为由多段直线或弧线构成的类弧形结构，小槽道71的数量越多，则外槽道7越贴近于弧形。

本实施例的工作原理为：

以外槽道7向着内槽道5的方向移动，即以减小浮冰槽道径向尺寸为例。

在外部动力驱动下，移动小车9以小车轨道13为导向向着中央岛3的方向移动；移动小车的移动带动外槽道7整体向着内槽道5的方向移动，从而减小外槽道7与内槽道5之间的距离；

电动缸二725工作，其输出端伸出，其以与支杆724相接处为中心相对于支座一721转动的同时，亦向支杆724、支座一721及衔接的小槽道71施加远离的力，即推动支座一721移动，使得与支座一721相衔接的小槽道71以转轴四722为中心相对于支座二723转动，即通过变径机构一72衔接的两个相邻小槽道71之间以转轴四722为中心发生相对转动，从而改变外槽道7对应位置的曲率半径；

将每个变径机构一72均作相应的调整，从而实现外槽道7向着内槽道5移动的同时，亦同步改变自身曲率半径，使得外槽道7始终为与内槽道5同心的弧形结构，从而获得径向尺寸减小的扇形结构的浮冰槽道。

当原浮冰槽道中布有浮冰时，减小其水域面积，相当于是将浮冰槽道中的浮冰聚拢，即提高了浮冰槽道中冰块的密集度。

本实施例中，通过变径机构一72和移动小车9的移动，快速调整浮冰槽道的浮冰区面积，并能够通过面积的增减快速、有效改变浮冰密集度，大大减少了重复布冰的时间，有效提高了试验效率，并保障了试验效果，成本低。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (10)

1.一种可变径浮冰槽道，包括水池(1)，水池(1)中心处设置有中央岛(3)，其特征在于：所述中央岛(3)侧壁上固装有支架(4)，支架(4)端头安装有弧形结构的内槽道(5)，内槽道(5)与中央岛(3)同心设置；所述水池(1)底面安装有小车轨道(13)，小车轨道(13)上移动安装有移动小车(9)，移动小车(9)在小车轨道(13)的导向下沿着中央岛(3)的径向移动；所述移动小车(9)上安装有弧形结构的外槽道(7)，外槽道(7)与内槽道(5)同心设置，外槽道(7)由沿着圆周方向布置的多道小槽道(71)构成，中部的小槽道(71)与移动小车(9)衔接，两侧的小槽道(71)相邻之间通过变径机构一(72)转动衔接；所述内槽道(5)与外槽道(7)之间构成浮冰槽道。

2.如权利要求1所述的可变径浮冰槽道，其特征在于：所述外槽道(7)由奇数个小槽道(71)构成，位于中间的一个小槽道(71)安装于移动小车(9)上，相邻小槽道(71)之间均通过变径机构一(72)转动衔接。

3.如权利要求1所述的可变径浮冰槽道，其特征在于：所述外槽道(7)由偶数个小槽道(71)构成，位于中部的两个小槽道(71)分别通过变径机构二(8)与移动小车(9)转动衔接；偶数个小槽道(71)沿着外槽道(7)的对称线分为两组，每组中的相邻小槽道(71)之间均通过变径机构一(72)转动衔接。

4.如权利要求3所述的可变径浮冰槽道，其特征在于：单组变径机构二(8)的结构为：包括电动缸一(86)，电动缸一(86)尾端通过转轴一(87)转动安装于移动小车(9)上，电动缸一(86)输出端转动安装于小槽道(71)的外侧壁；所述小槽道(71)外侧壁向外延伸有凸耳(84)，凸耳(84)通过转轴二(85)与电动缸一(86)输出端转动连接；位于凸耳(84)外侧的小槽道(71)外壁面上还向外延伸有支耳(81)，所述移动小车(9)面向外槽道(7)的侧面向外延伸有支撑座(83)，所述支耳(81)通过转轴三(82)与支撑座(83)转动连接。

5.如权利要求4所述的可变径浮冰槽道，其特征在于：所述移动小车(9)侧面支撑座(83)的数量为一个，两组变径机构二(8)的支耳(81)分别通过转轴三(82)转动安装于支撑座(83)的两端；位于中部的两个小槽道(71)之间设置有间隔。

6.如权利要求1所述的可变径浮冰槽道，其特征在于：所述变径机构一(72)的结构为：包括相对设置的支座一(721)和支座二(723)，支座一(721)和支座二(723)相背的侧面分别固装于相衔接的两个小槽道(71)端头；所述支座一(721)和支座二(723)之间通过转轴四(722)转动连接；还包括电动缸二(725)，电动缸二(725)的输出端转动安装有支杆(724)，支杆(724)固装于支座一(721)的顶面，电动缸二(725)的尾端通过立柱(726)转动安装于与支座二(723)衔接的小槽道(71)顶面。

7.如权利要求6所述的可变径浮冰槽道，其特征在于：所述支座一(721)为U型结构，支座二(723)为“π”字型结构，支座一(721)的开口端和支座二(723)的开口端相向设置，支座一(721)的两臂位于支座二(723)的两臂外部；所述转轴四(722)从上至下同时贯穿支座一(721)的两臂和支座二(723)的两臂。

8.如权利要求1所述的可变径浮冰槽道，其特征在于：所述内槽道(5)两端端头分别与对应的外槽道(7)两端端头之间安装有侧挡板(14)；所述内槽道(5)与外槽道(7)之间通过两端的侧挡板(14)围成扇形结构的浮冰槽道。

9.如权利要求1所述的可变径浮冰槽道，其特征在于：所述小车轨道(13)的数量为相互平行的两根，两根小车轨道(13)的对称线与内槽道(5)的对称线共线；两根小车轨道(13)上共同移动安装有移动小车(9)。

10.如权利要求1所述的可变径浮冰槽道，其特征在于：所述中央岛(3)顶部安装有回转轴(2)，水池(1)为圆形水池，水池(1)池壁外围沿着周向铺设有同心的旋转臂轨道(10)，所述回转轴(2)和旋转臂轨道(10)之间共同安装有旋转臂(6)，旋转臂(6)底部安装有拖车(11)；所述水池(1)的浮冰槽道中放置有船模(12)，船模(12)由拖车(11)拖动运动。

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