CN1123242A

CN1123242A - 不平衡舵水动力矩仿真器

Info

Publication number: CN1123242A
Application number: CN94112554A
Authority: CN
Inventors: 刘永生; 姚淑惠
Original assignee: Dalian Maritime University
Current assignee: Dalian Maritime University
Priority date: 1994-10-10
Filing date: 1994-10-10
Publication date: 1996-05-29
Anticipated expiration: 2014-10-10
Also published as: CN1035723C

Abstract

一种不平衡舵水动力矩仿真器，其属于教学实验装置。该装置主要采用双向压缩弹簧机构通过耳板、销轴等与舵柄连接，在转舵油缸驱动舵柄旋转时，两个双向压缩弹簧机构的弹簧均受压缩，向舵柄提供反力矩，从而实现了在实验室里模拟实船转舵工况，由于双向压缩弹簧机构的结构参数的合理选择，使实验计算结果与乔赛尔公式计算结果十分接近。该装置结构简单，仿真精度高，使用方便，对丰富教学内容和提高教学质量十分有利。

Description

不平衡舵水动力矩仿真器

一种不平衡舵水动力矩仿真器，其属于教学实验装置。

在现有技术中，各海运大专院校的辅机实验室都安装有舵机，用于教学实验。但安装在实验室的舵机，因没有船速，故不能通过安装舵叶来获得水对舵的水动力矩，不能反映转舵力矩随舵角的增大而增大这一实船工况，满足不了教学的要求。

本发明的目的在于，设计一种不平衡舵水动力矩仿真器，使在转舵时，提供与舵角相应的反力矩，以模拟实船工况，使教学实验设备更完善，提高教学质量。

本发明的技术解决方案是：一种不平衡舵水动力矩仿真器，它包括舵柄、转舵油缸，在转舵油缸的活塞作往复运动时，舵柄作旋转运动。本发明的特殊之处在于，它还包括耳板、销轴、导向板和两组结构完全相同的双向压缩弹簧机构，双向压缩弹簧机构主要由动座、杆、弹簧座、弹簧、弹簧座、杆和定座组成，在舵柄作左右旋转运动时，两个双向压缩弹簧机构的弹簧同时受压，弹簧的张力给舵柄提供反力矩。

安装在动座上的销轴插在与舵柄连接的耳板和固定在基座上的导向板的长横中，并可在长槽中滑动。

双向压缩弹簧机构中的弹簧安装在两个弹簧座之间，杆固定在动座上，并从弹簧座的孔中穿过，成滑动连接，固定在弹簧座上的杆从弹簧座和定座的孔中穿过，成滑动连接。

导向板固定在舵机的基座上，导向板的长槽与转舵油缸的轴线平行。

上述技术解决方案的指导思想是：采用双向压缩弹簧机构是为了在实验室模拟实船工况，在实船上，使用乔赛尔公式

计算不平衡舵的水动力矩。经计算发现：舵角α在0～35度范围内，Ksinα33tgα，本发明为舵柄提供的反力矩

其中K_p为弹簧刚度。若使

则本发明为舵柄提供的反力矩M_f近似等于用乔赛尔公式计算的舵水动力矩M_r，从而较精确地模拟实船舵的水动力矩。本发明的反力矩M_f可以通过转舵油缸的油压增量ΔP计算出来

。

本发明的效果在于，由于不平衡舵水动力矩仿真器采用了双向压缩弹簧机构，在主要结构参数确定的情况下，适当选用弹簧刚度K_p，就可以使该装置在实验室模拟转舵力矩的实船工况，该装置结构简单，使用方便，实验时，只须测量舵角α和转舵油缸的油压增量ΔP，就可较精确地画出舵的水动力矩曲线，丰富了教学内容，提高了教学质量。

附图说明：

附图1是一种不平衡舵水动力矩仿真器。

附图2是使用不平衡舵水动力矩仿真器测得的反力矩曲线与乔赛尔公式计算的舵水动力矩曲线比较图。

下面是本发明的一个实施例，通过附图和对该实施例的描述给出本发明的细节。

图1是一种不平衡舵水动力矩仿真器。在转舵油缸[12]的活塞作往复运动时，舵柄[11]作旋转运动，与舵柄[11]连接的耳板[9]经销轴[8]和导向板[10]连接双向压缩弹簧机构，双向压缩弹簧机构的弹簧[4][4′]安装在弹簧座[3][3′]和弹簧座[5][5′]之间，杆[2][2′]固定在动座[1][1′]上，并从弹簧座[3][3′]和弹簧座[5][5′]的孔中穿过，成滑动连接，杆[6][6′]固定在弹簧座[3][3′]上，并从弹簧座[5][5′]和定座[7][7′]的孔中穿过，成滑动连接，耳板[9]固定在舵柄[11]上，其长槽的中心线通过舵柄的中心，定座[7][7′]分别固定在舵机基座的A、B两点上，A、B两点的连线与转舵油缸[12]的中心线相平行，导向板[10]固定在舵机基座上，其长槽的中心线通过A、B两点，销轴[8]安装在动座[1][1′]的孔中，并插入耳板[9]和导向板[10]的长槽中，可在两个长槽中滑动，销轴[8]的运动轨迹被限制在A、B连线上。

当舵柄逆时针转舵时，耳板[9]通过销轴[8]、动座[1]和杆[2]推着弹簧座[3]向右移动，而弹簧座[5]被定座[7]顶住不动，弹簧[4]被压缩，弹簧[4]的张力对舵柄产生反扭矩；同时，左边的双向压缩弹簧机构的动座[1′]通过杆[2′]拉着弹簧座[5′]向右移动，而弹簧座[3′]被定座[7′]通过杆[6′]拉住不动，弹簧[4′]也被压缩，弹簧[4′]的张力也对舵柄产生反力矩。

当舵柄顺时针转舵时，左、右两个弹簧机构的动作情况与逆时针转舵时类同。

图2中的曲线1是用乔赛尔公式计算的水动力矩曲线，曲线2是用不平衡舵水动力矩仿真器测量的反力矩曲线，可见二者十分相近，测量精度较高。

下表列出计算结果，可进一步说明模拟的精度，由于不平衡舵水动力矩仿真器的结构参数已保证

故

。

Claims

1.一种不平衡舵水动力矩仿真器，它包括舵柄[11]、转舵油缸[12]，在转舵油缸[12]的活塞作往复运动时，舵柄[11]作旋转运动，本发明的特征在于，它还包括耳板[9]、销轴[8]、导向板[10]和两组结构完全相同的双向压缩弹簧机构，双向压缩弹簧机构主要由动座[1][1′]、杆[2][2′]、弹簧座[3][3′]、弹簧[4][4′]、弹簧座[5][5′]、杆[6][6′]和定座[7][7′]组成，在舵柄[11]作左右旋转运动时，两个双向压缩弹簧机构的弹簧[4][4′]同时受压，弹簧[4][4′]的张力给舵柄[11]提供反力矩。

2.据权利要求1所述的不平衡舵水动力矩仿真器，其特征在于，安装在动座[1][1′]上的销轴[8]插在与舵柄[11]连接的耳板[9]和固定在基座上的导向板[10]的长槽中，并可在长槽中滑动。

3.据权利要求2所述的不平衡舵水动力矩仿真器，其特征在于，双向压缩弹簧机构中的弹簧[4][4′]安装在弹簧座[3][3′]和弹簧座[5][5′]之间，杆[2][2′]固定在动座[1][1′]上，并从弹簧座[3][3′]和弹簧座[5][5′]的孔中穿过，成滑动连接，固定在弹簧座[3][3′]上的杆[6][6′]从弹簧座[5][5′]和定座[7][7′]的孔中穿过，成滑动连接。

4.据权利要求3所述的不平衡舵水动力矩仿真器，其特征在于，导向板[10]固定在舵机的基座上，导向板[10]的长槽与转舵油缸[12]的轴线平行。