CN209656248U - 一种液压臂式液舱晃荡模拟实验装置 - Google Patents

Abstract

一种液压臂式液舱晃荡模拟实验装置，包括实验平台和实验舱，实验舱通过若干液压臂横向安装在实验平台上，若干液压臂均竖向链接在实验平台上，每个液压臂的液压杆端均通过球面副与实验舱的底部连接；所述实验舱周向的内舱壁上设置有若干压力传感器，实验舱的内舱壁上还安装有浪高仪，内舱壁上设置有便于浪高仪上下移动的竖向滑槽，浪高仪上固定安装有与竖向滑槽配合的竖向滑块，实验舱上还安装有驱动滑块在竖向滑槽内上下移动的竖向动力机构。该装置能满足多种工况下的实验要求，给定液压臂不同的伸缩频率和周期，带动实验舱晃荡，能模拟液舱的横向、纵向、前后升降、左右偏移、前后角倾斜等多个状态，便于进行液舱晃荡有关问题的研究。

Description

一种液压臂式液舱晃荡模拟实验装置

技术领域

本实用新型涉及船舶液舱晃荡实验设备技术领域，特别是一种液压臂式液舱晃荡模拟实验装置。

背景技术

目前，随着经济全球化的发展，海洋资源的开发与利用得到各国的强烈重视，同时船舶制造技术也得到了不断发展，一些大型液货船，如LNG船、VLGC船等不断的出现，而在海洋运输中，由于各种复杂的海况，液货船剧烈的晃荡会对液舱造成不可估量的损害，因此世界各国科技工作者都热衷于对液舱晃荡有关问题的研究。

然而，由于目前理论与数值模拟的研究方法存在各种局限性，各国对于液舱晃荡的研究更倾向于使用实型模拟实验的方法，但是，现有的实验装置不是结构复杂，就是模拟液舱晃荡状态单一，不能够满足液舱晃荡有关问题的研究。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种设计合理、结构简单、能够模拟多种液舱晃荡状态的液压臂式液舱晃荡模拟实验装置。

本实用新型所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本实用新型是一种液压臂式液舱晃荡模拟实验装置，该装置包括实验平台和实验舱，实验舱通过若干液压臂横向安装在实验平台上，若干液压臂均竖向链接在实验平台上，每个液压臂的液压杆端均通过球面副与实验舱的底部连接；所述实验舱周向的内舱壁上设置有若干压力传感器，实验舱的内舱壁上还安装有浪高仪，内舱壁上设置有便于浪高仪上下移动的竖向滑槽，浪高仪上固定安装有与竖向滑槽配合的竖向滑块，实验舱上还安装有驱动滑块在竖向滑槽内上下移动的竖向动力机构。

本实用新型所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的液压臂式液舱晃荡模拟实验装置，该装置还包括实验底座，实验平台滑动安装在实验底座上。

本实用新型所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的液压臂式液舱晃荡模拟实验装置，所述实验底座上还固定安装有支撑平台，支撑平台上安装有计算机，压力传感器与浪高仪通过数据采集器与计算机连接，液压臂通过运动控制器与计算机连接。

本实用新型所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的液压臂式液舱晃荡模拟实验装置，所述实验底座上设置有横向滑槽，实验平台的底部固定有与横向滑块配合的横向滑块，实验底座上还安装有用于驱动实验平台沿横向滑槽来回移动的横向动力机构。

本实用新型所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的液压臂式液舱晃荡模拟实验装置，所述横向动力机构为横向驱动气缸，横向驱动气缸通过支撑板固定安装在实验底座上。

本实用新型所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的液压臂式液舱晃荡模拟实验装置，所述竖向动力机构为竖向驱动气缸，竖向驱动气缸通过支撑架固定安装在实验舱的顶部。

本实用新型所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的液压臂式液舱晃荡模拟实验装置，所述实验舱为长方体状的液舱，液舱的四周和底部均封闭，液舱的顶部设置有开口。

本实用新型所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的液压臂式液舱晃荡模拟实验装置，所述压力传感器设置有8个，每个实验舱的内舱壁上设置有2个，每个压力传感器的长度与实验舱的高度一致、且均竖向安装在内舱壁上。

本实用新型所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的液压臂式液舱晃荡模拟实验装置，所述浪高仪设置有2个，2个浪高仪分别对称安装在实验舱两侧的内舱壁上。

本实用新型所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的液压臂式液舱晃荡模拟实验装置，所述液压臂设置有9个，9个液压臂均匀分成3排，3排液压臂从实验舱的一侧至实验舱的另一侧均匀分布。

与现有技术相比，本实用新型通过计算机根据使用者的实验要求，输入需要模拟的液舱晃荡的幅度和周期，然后对各个液压臂的伸缩幅值与周期进行精准的计算，再通过运动控制器来操控液压臂，实现实验舱按事先设定的幅度与频率晃荡，实验舱内的液体将产生不同状态的晃荡，同时浪高仪将实时准确监测液舱内自由液面高度、且压力传感器将准确测量出液舱内各个壁面所受压力大小，通过数据采集器实时反馈到计算机上，计算机对所得数据进行显示并记录，从而完成模拟实验，得到实验数据。该装置能满足多种工况下的实验要求，给定液压臂不同的伸缩频率和周期，带动实验舱晃荡，能模拟液舱的横向、纵向、前后升降、左右偏移、前后角倾斜等多个状态，便于进行液舱晃荡有关问题的研究。

附图说明

图1为本实用新型的一种结构示意图；

图2为本实用新型的一种结构主视图；

图3为本实用新型的一种结构俯视图；

图4为本实用新型浪高仪的安装示意图；

图5为本实用新型实验底座的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明附图，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。

参照图1-5，一种液压臂3式液舱晃荡模拟实验装置，该装置包括实验平台2和实验舱4，实验舱4通过若干液压臂3横向安装在实验平台2上，若干液压臂3均竖向链接在实验平台2上，液压臂3的底部通过短链条与实验平台2连接，既能对实验舱4进行有效支撑，又可与实验平台2发生相对转动，每个液压臂3的液压杆端均通过球面副7与实验舱4的底部连接；所述实验舱4周向的内舱壁上设置有若干压力传感器5，实验舱4的内舱壁上还安装有浪高仪6，内舱壁上设置有便于浪高仪6上下移动的竖向滑槽12，浪高仪6上固定安装有与竖向滑槽12配合的竖向滑块13，实验舱4上还安装有驱动滑块在竖向滑槽12内上下移动的竖向动力机构。液压臂3指的是现有技术中的液压缸，外接液压油管，通过电磁阀控制动作；压力传感器5用于测量内舱壁所受到的压力；浪高仪6用于测量液体波动的液面高度；竖向滑槽12和竖向滑块13均长方体状，竖向动力机构用于驱动滑块带动带动浪高仪6沿着竖向滑槽12上下移动，从而可随实验舱4内液面高度的变化而伤心移动，进而可以更好的对实验舱4内液面变化进行实时监测；球面副7现有技术的球面副，指的是组成运动副的两构件能绕一球心作三个独立的相对转动的运动副，为多自由度机构，能够使得实验舱4与液压臂3之间进行相对转动，从而便于控制使用舱进行升降、倾斜、前后左右偏移；本申请在于提供一种液压臂3式液舱晃荡模拟实验装置，发明点在本申请的结构，至于如何使用、如何模拟以及如何进行数据的处理，由本领域技术人员根据实际需要自行操作。

该装置还包括实验底座1，实验平台2滑动安装在实验底座1上。实验底座1为一块长方体状的板状平台，用于对实验平台2进行支撑和稳固。

所述实验底座1上还固定安装有支撑平台11，支撑平台11上安装有计算机10，压力传感器5与浪高仪6通过数据采集器8与计算机10连接，液压臂3通过运动控制器9与计算机10连接。数据采集器8用于接收压力传感器5和浪高仪6的测量的数据，然后传递给计算机10，起到数据采集和处理的作用；运动控制器9是指在复杂条件下将预定的控制方案、规划指令转变成期望的机械运动，实现机械运动精确的位置控制、速度控制、加速度控制、转矩或力的控制；本申请中的运动控制器9的作用是接收计算机10输入载荷振幅与周期指令，具体参数按实际需要模拟的运动确定，控制各个液压臂3动作，使得实验舱4内的液体因实验舱4的运动开始晃荡。

所述实验底座1上设置有横向滑槽18，实验平台2的底部固定有与横向滑块17配合的横向滑块17，实验底座1上还安装有用于驱动实验平台2沿横向滑槽18来回移动的横向动力机构。横向滑槽18和横向滑块17均呈长方体状，横向动力机构用于驱动横向滑块17在横向滑槽18内往复移动，进而带动实验平台2沿着横向滑槽18来回移动，从而可以来回晃荡实验舱4，使得实验舱4内的液体晃荡。

所述横向动力机构为横向驱动气缸19，横向驱动气缸19通过支撑板18固定安装在实验底座1上。横向驱动气缸19通过方形支撑板18固定安装在实验底座1，横向滑块17与横向驱动气缸19的输出端连接，横向驱动气缸19采用的是现有技术中的高精度气缸，外接高压气源，通过电磁阀控制动作，从而精确控制横向滑块17在横向滑槽18上的移动。

所述竖向动力机构为竖向驱动气缸15，竖向驱动气缸15通过支撑架14固定安装在实验舱4的顶部，竖向滑块13安装在竖向驱动气缸15的输出端，竖向驱动气缸15采用现有技术中的高精度气缸，外接高压气源，通过电磁阀控制动作，从而精确控制竖向滑块13在竖向滑槽12上的移动；支撑架14安装在实验舱4的顶部，使得竖向驱动气缸15安装在竖向滑槽12的上方，便于驱动滑块带动浪高仪6上下移动，移动的方向和距离根据浪高仪6测量的波浪高度来实时改变，竖向滑槽12的底端和顶端还可设置限位，用于防止浪高仪6碰撞到实验舱4的底部或者滑块滑出竖向滑槽12。

所述实验舱4为长方体状的液舱，液舱的四周和底部均封闭，液舱的顶部设置有开口，实验舱4由底板和4个侧板依次连接而成，顶部设置有开口，便于放入液体和从外部观察液体的晃荡状态。

所述压力传感器5设置有8个，每个实验舱4的内舱壁上设置有2个，每个压力传感器5的长度与实验舱4的高度一致、且均竖向安装在内舱壁上，实验舱4为长方体状的液舱，8个压力传感器5分别安装在实验舱4的四个侧壁上，用于准确测量出各个壁面所受到的压力大小，且每个压力传感器5呈长条状，能够测量出每个侧壁从上到下各个高度所受到的压力。

所述浪高仪6设置有2个，2个浪高仪6分别对称安装在实验舱4两侧的内舱壁上，便于从两侧对实验舱4内的波浪的高度进行测量，使得测量的数据更加准确。

所述液压臂3设置有9个，9个液压臂3均匀分成3排，3排液压臂3从实验舱4的一侧至实验舱4的另一侧均匀分布。9个液压臂3均匀分成3排，每排3个液压臂3呈直线排列，分别设置在实验舱4的两端的端部和中部，便于对实验舱4进行支撑和带动实验舱4进行动作。

实验开始时，首先按照实验要求对实验舱注入定量液体，然后根据实验要求在计算机上输入需要实验舱晃荡的幅度和周期，然后控制软件对各个液压臂的伸缩幅值与周期进行精准的计算，控制命令通过作动控制器传输到液压臂响应平台，从而使实验舱按实验开始前设定的幅度与频率晃荡，随之实验舱内的液体将产生不同状态的晃荡，安装在实验舱内壁的滑槽式浪高仪实时准确监测液舱内自由液面高度、压力传感器准确测量出实验舱内各个壁面所受压力大小，并通过数据采集器实时反馈到计算机上，计算机对所得数据进行显示并记录下来，最后为实验者提供一套完整的关于实验舱内部的实时数据，从而为实验者分析船舶在行驶过程对液舱的影响提供参考依据。

本实用新型的优点：

1、本实用新型结构简单、维护方便；

2、本实用新型能使实验人员操作简便，省去很多繁琐的实验步骤，减少实验时间，设备运行平稳，受设备自身干扰小，实验精度高；

3、本实用新型液压臂响应平台可以实现液舱横向、纵向、前后升降、左右偏移、前后角倾斜等多个自由度耦合作用下的晃荡，从而满足不同情况的实验要求；

4、本实用新型能够很大程度节约实验成本，有效缩减实验经费。

Claims (10)

1.一种液压臂式液舱晃荡模拟实验装置，其特征在于：该装置包括实验平台和实验舱，实验舱通过若干液压臂横向安装在实验平台上，若干液压臂均竖向链接在实验平台上，每个液压臂的液压杆端均通过球面副与实验舱的底部连接；所述实验舱周向的内舱壁上设置有若干压力传感器，实验舱的内舱壁上还安装有浪高仪，内舱壁上设置有便于浪高仪上下移动的竖向滑槽，浪高仪上固定安装有与竖向滑槽配合的竖向滑块，实验舱上还安装有驱动滑块在竖向滑槽内上下移动的竖向动力机构。

2.根据权利要求1所述的液压臂式液舱晃荡模拟实验装置，其特征在于：该装置还包括实验底座，实验平台滑动安装在实验底座上。

3.根据权利要求2所述的液压臂式液舱晃荡模拟实验装置，其特征在于：所述实验底座上还固定安装有支撑平台，支撑平台上安装有计算机，压力传感器与浪高仪通过数据采集器与计算机连接，液压臂通过运动控制器与计算机连接。

4.根据权利要求2所述的液压臂式液舱晃荡模拟实验装置，其特征在于：所述实验底座上设置有横向滑槽，实验平台的底部固定有与横向滑块配合的横向滑块，实验底座上还安装有用于驱动实验平台沿横向滑槽来回移动的横向动力机构。

5.根据权利要求4所述的液压臂式液舱晃荡模拟实验装置，其特征在于：所述横向动力机构为横向驱动气缸，横向驱动气缸通过支撑板固定安装在实验底座上。

6.根据权利要求1所述的液压臂式液舱晃荡模拟实验装置，其特征在于：所述竖向动力机构为竖向驱动气缸，竖向驱动气缸通过支撑架固定安装在实验舱的顶部。

7.根据权利要求1所述的液压臂式液舱晃荡模拟实验装置，其特征在于：所述实验舱为长方体状的液舱，液舱的四周和底部均封闭，液舱的顶部设置有开口。

8.根据权利要求7所述的液压臂式液舱晃荡模拟实验装置，其特征在于：所述压力传感器设置有8个，每个实验舱的内舱壁上设置有2个，每个压力传感器的长度与实验舱的高度一致、且均竖向安装在内舱壁上。

9.根据权利要求1所述的液压臂式液舱晃荡模拟实验装置，其特征在于：所述浪高仪设置有2个，2个浪高仪分别对称安装在实验舱两侧的内舱壁上。

10.根据权利要求1所述的液压臂式液舱晃荡模拟实验装置，其特征在于：所述液压臂设置有9个，9个液压臂均匀分成3排，3排液压臂从实验舱的一侧至实验舱的另一侧均匀分布。