CN205655981U - 一种多功能液货晃荡模拟实验平台 - Google Patents

Abstract

一种多功能液货晃荡模拟实验平台，固定支撑架通过螺栓固定在基座上，固定支撑的中间固定安装梯形承载板，梯形承载板上通过铰链结构安装三套油缸，油缸的下部通过铰链连接晃荡箱体，梯形承载板中部通过弹簧连接晃荡箱体，该晃荡箱体安置于水槽的中间，所述油缸通过控制系统控制油缸的进油的压力及流量，使下面的晃荡箱体产生一个晃荡的效果。工作时PLC发送信号控制电液比例阀的开度，调节液压油的压力和流量，使各油缸的运动规律不一致，使晃荡箱体产生一个晃荡的效果，通过模拟实验能够真实的、有效的反映液货晃荡剧烈程度和冲击载荷等因数。采用调节油缸的进油，产生一个晃荡的效果，具有设计新颖，使该实验平台与船舶的实际液货晃荡更接近。

Description

一种多功能液货晃荡模拟实验平台

技术领域

本实用新型涉及模拟实验装置，尤其涉及一种多功能液货晃荡模拟实验平台。

背景技术

船舶在海上航行时，晃荡是不可避免的，由晃荡而导致的液货舱油气挥发、舱壁受力不均等给船舶安全带来很大危害，同时还会造成液货损失和环境污染。并且首次考虑到液货舱在海水中晃荡时外界对舱壁冲击的影响。晃荡问题早已引起很多学者的关注，对液货晃荡研究主要有三种方法：理论解析、数值模拟和物理模型试验；理论解析和数值模拟法未能考虑液货舱内部液体变化机理，无法科学真实地解释晃荡所产生的问题。目前更多学者倾向于物理模型试验法，能够真实的、有效的反应液货晃荡剧烈程度和冲击载荷等因数；然而已有的晃荡模拟平台也只考虑液货舱内部各种因素，未能模拟船舶液货舱在海水中真实的晃荡环境，所以实验结果科学性存在不足。

本专利主要是设计出一台三自由度晃荡实验装置，能进行横摇、纵摇和升沉三自由度的基本运动及其复合运动。该装置能够进行船舶晃荡模型实验，进行晃荡情况下液舱壁冲击压力分布、油气挥发等相关实验研究。反馈系统和控制系统实现该装置的装置运行和数据采集的的自动化和智能化。对于船舶类相关专业的教学和科研具有一定的现实意义。

实用新型内容

针对上述问题中存在的不足之处，本实用新型提供一种多功能液货晃荡模拟实验平台。

为实现上述目的，本实用新型提供一种多功能液货晃荡模拟实验平台，包括：

基座，所述基座的中间加工水池，所述水池的两侧通过螺栓安装固定支撑架；

梯形承载板，所述梯形承载板固定安装在所述固定支撑架的中间；

油缸，所述油缸为3套，通过铰链安装在所述梯形承载板上，所述油缸的缸杆下部通过铰链连接晃荡箱体；

弹簧，所述弹簧7通过卸扣连接在所述梯形承载板8的中心，弹簧下方固定一个只能竖直方向运动的连杆，连杆通过铰连接所述晃荡箱体的中心处；

所述油缸的动作通过控制系统控制，所述控制系统包括液压站、电液比例阀及控制所述电液比例阀开度的元件组成。

作为本实用新型进一步改进，所述固定支撑架的角落固定安装加强板。

作为本实用新型进一步改进，所述晃荡箱体分为框架和水箱，所述水箱安装在所述框架内。

作为本实用新型进一步改进，所述水箱为透明的有机玻璃组成，内存总容积2/3的水。

作为本实用新型进一步改进，所述液压站包括马达，所述马达带动的油泵，及安装在所述油泵出口处的溢流阀。

作为本实用新型进一步改进，所述电液比例阀为三位四通阀。

作为本实用新型进一步改进，所述油缸的上面安装传感器。

作为本实用新型进一步改进，所述控制电液比例阀开度的元件为放大器，PLC及控制器。

本实用新型的有益效果为：

1.设计一种置于水中的多功能液货晃荡模拟实验平台，晃荡箱体放置在水中，采用液压系统驱动晃荡，并实现其自动化控制和数据反馈，为晃荡实验带来极大便利。

2.利用弹簧作用把箱体稳定在一定范围内，此外还可以起到缓冲作用，防止液压缸受到猛烈撞击。

3.控制系统的设计，通过控制电液比例阀的开度，调节液压油的压力和流量，调整晃荡角度大小，使模拟平台更接近实际的情况。

4.结构简单，成本较低，该新型晃荡模拟装置能够更好地研究晃荡问题，具有应用前景。

附图说明

图1为本实用新型一种多功能液货晃荡模拟实验平台主视图；

图2为图1中梯形承载板处局部俯视图；

图3为本实用新型一种多功能液货晃荡模拟实验平台的控制系统原理图。

图中：1、基座；2、水池；3、晃荡箱体；4、固定支撑架；5、加强板；6、油缸；7、弹簧；8、梯形承载板；9、控制系统；10、马达；11、油泵；12、溢流阀；13、电液比例阀；14、传感器；15、放大器；16、PLC；17控制器。

具体实施方式

如图1-3所示，本实用新型实施例所述的一种多功能液货晃荡模拟实验平台，包括：基座1的中间加工水池2，水池2的两侧通过螺栓安装固定支撑架4，固定支撑架4的角落固定安装加强板5以增加强度。梯形承载板8固定安装在固定支撑架4的中间；3套油缸6通过铰链安装在梯形承载板8上，油缸6的缸杆下部通过铰链连接晃荡箱体3，晃荡箱体3分为框架和水箱，框架起连接及固定的作用，水箱安装在框架内，水箱为透明的有机玻璃组成，内存总容积2/3的水，使实验人员非常直观的观察水箱内水的动态。弹簧7通过卸扣连接在梯形承载板8的中心，弹簧下方固定一个只能竖直方向运动的连杆，连杆通过铰连接晃荡箱体3的中心处；油缸6的动作通过控制系统9控制，油缸6的上面安装传感器14。控制系统9包括液压站、电液比例阀13及控制电液比例阀13开度的元件组成。液压站包括马达，马达10带动的油泵11，及安装在油泵11出口处的溢流阀12。电液比例阀13为三位四通阀。控制电液比例阀13开度的元件为放大器15，PLC16及控制器17。

设计一种置于水中的多功能液货晃荡模拟实验平台，晃荡箱体放置在水中，采用液压系统驱动晃荡，并实现其自动化控制和数据反馈，为晃荡实验带来极大便利。利用弹簧作用把箱体稳定在一定范围内，此外还可以起到缓冲作用，防止液压缸受到猛烈撞击。控制系统的设计，通过控制电液比例阀的开度，调节液压油的压力和流量，调整晃荡角度大小，使模拟平台更接近实际的情况。结构简单，成本较低，该新型晃荡模拟装置能够更好地研究晃荡问题，具有应用前景。

具体使用时，为方便理解本实用新型，结合附图进行描述；

启动电源，电动机开始转动带动液压马达开始工作，此时电液比例阀阀芯处于中位，液压油在循环流动；这时在控制器的控制界面输入晃荡角度和频率，信号经串行通信传递到PLC控制器，经运算处理然后经过数模转换成电压信号，此时的电压是弱电信号需经过放大器的放大作用达到电液比例阀的额定工作电压，控制其内部线圈的电磁力大小从而驱动阀芯移动，液压缸开始运动，驱动箱体晃荡。液压缸上安装的传感器监测其运动的位移，信号通过模数转换传递到PLC控制器，这时会与设定值比较，如果有差额，PLC再次发生信号控制电液比例阀的开度，调节液压油的压力和流量，调整晃荡角度大小。经过多次的循环反馈调节直到晃荡角度在误差允许范围内为止。经实验观察和数据分析能够更好地研究晃荡问题。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多功能液货晃荡模拟实验平台，其特征在于，包括：

基座(1)，所述基座(1)的中间加工水池(2)，所述水池(2)的两侧通过螺栓安装固定支撑架(4)；

梯形承载板(8)，所述梯形承载板(8)固定安装在所述固定支撑架(4)的中间；

油缸(6)，所述油缸(6)为3套，通过铰链安装在所述梯形承载板(8)上，所述油缸(6)的缸杆下部通过铰链连接晃荡箱体(3)；

弹簧(7)，所述弹簧(7)通过卸扣连接在所述梯形承载板(8)的中心，弹簧下方固定一个只能竖直方向运动的连杆，连杆通过铰链连接所述晃荡箱体(3)的中心处；

所述油缸(6)的动作通过控制系统(9)控制，所述控制系统(9)包括液压站、电液比例阀(13)及控制所述电液比例阀(13)开度的元件组成。

2.根据权利要求1所述的一种多功能液货晃荡模拟实验平台，其特征在于：所述固定支撑架(4)的角落固定安装加强板(5)。

3.根据权利要求1所述的一种多功能液货晃荡模拟实验平台，其特征在于：所述晃荡箱体(3)分为框架和水箱，所述水箱安装在所述框架内。

4.根据权利要求3所述的一种多功能液货晃荡模拟实验平台，其特征在于：所述水箱为透明的有机玻璃组成，内存总容积2/3的水。

5.根据权利要求1所述的一种多功能液货晃荡模拟实验平台，其特征在于：所述液压站包括马达(10)，所述马达(10)带动的油泵(11)，及安装在所述油泵(11)出口处的溢流阀(12)。

6.根据权利要求1所述的一种多功能液货晃荡模拟实验平台，其特征在于：所述电液比例阀(13)为三位四通阀。

7.根据权利要求1所述的一种多功能液货晃荡模拟实验平台，其特征在于：所述油缸(6)的上面安装传感器(14)。

8.根据权利要求1所述的一种多功能液货晃荡模拟实验平台，其特征在于：所述控制电液比例阀(13)开度的元件为放大器(15)，PLC(16)及控制器(17)。