JP2019015712A

JP2019015712A - フローティングケーソン模型試験装置及び多自由度作業方法

Info

Publication number: JP2019015712A
Application number: JP2018046147A
Authority: JP
Inventors: 焔林; Yan Lin; 暁寧蒋; Xiaoning Jiang; 雁雲于; Yanyun Yu; 斐裴; Fei Pei; 官管; Guan Guan
Original assignee: Dalian University of Technology
Current assignee: Dalian University of Technology
Priority date: 2017-07-05
Filing date: 2018-03-14
Publication date: 2019-01-31
Anticipated expiration: 2038-03-14
Also published as: JP6557749B2; CN107367370A; CN107367370B

Abstract

【課題】フローティングケーソン模型試験装置及び多自由度作業方法を提供する。【解決手段】試験装置の方形支持フレーム機構は、曳引車機構のムーンプール２内に設けられ、共軸二重円筒型盤機構の車輪２３が方形支持フレーム機構の上部縦桁１２の凹溝ガイドレール１２ａ内に設けられ、流体力計測機構がテンションメーターのワイヤーロープを通じて、共軸二重円筒型盤機構の外筒と方形支持フレーム機構下梁上の立て板４４ｂを連結し、上端が共軸二重円筒型盤機構を通じて方形支持フレーム機構とガイドロッド機構を連結し、下端が流体力計測機構を通じて方形支持フレーム機構とガイドロッド機構を連結する。デジタル収集機構の信号受信側と流体力計測機構内の信号送信側との間でデータ通信を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、フローティングケーソン模型試験装置及び多自由度作業方法に関し、特に、船舶と海洋工学、工学試験テスト技術分野に関する。

船舶試験の曳航水槽は、模型船速力試験の重要な施設であり、船体の抵抗力及び運動性能を測定し、また船型の最適化設計に根拠を提供するために用いられる。通常曳航水槽内の水は、静水又は造波状態で、造流機能がないが、静水の水槽内において曳引車の曳航走行を通じて水流速度を模擬し、試験模型配置方位を通じて水流方向を模擬する。従来の曳航水槽の曳引車機構は、多流向角度モードの流体力計測機能を持っていないため、船舶曳航水槽内においてフローティングケーソン模型流体力特性試験を行う必要がある場合、多流向角度モード下のフローティングケーソン模型流体力計測の需要を満たすため、多自由度模型のガイド機能を備えた特殊な装置を発明・設計する必要がある。このような新型フローティングケーソン模型試験装置の進歩性は、水槽曳引車曳航方向の自由度運動がある以外に、別段５自由度を有し、該装置はフローティングケーソン模型流体力計測・試験が従来船体模型試験水槽内でスムーズに行われることができる。フローティングケーソン模型試験装置の構造は簡単で、組み立ても便利で、メンテナンスも容易で、軽量かつ持ち運びに便利である。該装置は、他の浮体式構造物の流体力特性試験にも用いることができる。

従来技術に存在する課題を克服するため、本発明は、フローティングケーソン模型試験装置及び多自由度作業方法を提供するものであり、該試験装置は多流向角度モード下のフローティングケーソン模型流体力計測の需要を満たすため、多自由度模型ガイド機能を備え、かつ該構造が簡単で、組み立ても便利で、メンテナンスも容易で、軽量かつ持ち運びに便利であり、更に他の浮体式構造物の流体力特性試験にも用いることができる。

本発明の技術的解決策としては、曳引車機構と方形支持フレーム機構と流体力計測機構と浮体模型機構とデジタル収集機構とを含むフローティングケーソン模型試験装置であって、前記フローティングケーソン模型試験装置は共軸二重円筒型盤機構とガイドロッド機構とを更に含み、前記曳引車機構が曳引車の台面を通じて、曳航水槽の水槽縦壁上端の曳引車レール上に設けられ、デジタル収集機構内のコンピュータ制御下で曳引車機構が曳引車の前進方向に沿って、異なる速度で往復運動を行い；前記方形支持フレーム機構は、曳引車機構のムーンプール内に設けられ、２本の上部横桁が２本のI形縦桁上に設けられ、上部横桁とI形縦桁で矩形構造を構成すると共に４個のクリップを通じて上部横桁とI形縦桁が一緒に固定され、クリップ内側の凸部が上部横桁両端の係止溝内に係止され、固定ボルトで緊結することで、方形支持フレーム機構と曳引車機構を連結させ；前記共軸二重円筒型盤機構は、方形支持フレーム機構の２本の上部縦桁の間に設けられ、２個の車輪が各々２本の上部縦桁内の凹溝ガイドレール内で走行し、４個の位置決め用クリップで車輪の移動範囲を制限し、共軸二重円筒型盤機構の方形支持フレーム機構におけるＸ軸方向位置を調整又は拘束し；前記ガイドロッド機構は、共軸二重円筒型盤機構内に設けられ、内筒が外筒内に挿入され、円周方向断面が同心円となり、４本の緊結ボルトで内筒と外筒を一緒に固結させ；連結ボルトと連結ナットで内筒下端の模型連結板と浮体模型機構ケーソン甲板を一緒に連結させ；前記流体力計測機構は、方形支持フレーム機構の４本の下梁で囲んだ平面内に設けられ、各々縦方向テンションメーター及び横方向テンションメーター両端にあるＡワイヤーロープ及びＢワイヤーロープを通じて、共軸二重円筒型盤機構の外筒と方形支持フレーム機構の下梁上にある立て板を連結することで、上端が共軸二重円筒型盤機構を通じて方形支持フレーム機構とガイドロッド機構を連結し、下端が流体力計測機構を通じて方形支持フレーム機構とガイドロッド機構を連結することになり；前記浮体模型機構は、ケーソン甲板を通じてガイドロッド機構の模型連結板と繋ぎ合わせて、連結ボルトで固結させ；前記デジタル収集機構は、曳引車機構の曳引車の台面上に設けられ、信号受信側と流体力計測機構内の信号送信側との間でデータ通信を行わせる。

前記ガイドロッド機構は、外筒及び目盛盤で内筒外側を嵌め、内筒及び外筒が同一半径方向に配置され、かつ軸方向に沿って移動し、軸線に対して回転し、内筒の外側に基準線が刻印され、内筒上端の半径方向位置にレンチ挿入孔が開設され、六角棒レンチがレンチ挿入孔を挿通し、六角棒レンチで内筒を回して内筒上の基準線を目盛盤上の某目盛線の角度に合わせることで、内筒と外筒との間の相対回転角を調整し；内筒の上部開口部の半径方向位置にリフトリングが連結され、クレーンがリフトリングに掛けた時、内筒と外筒との間の相対角度の調整を図り；内筒の下部開口部は、模型連結板に連結され、模型連結板の長手方向の両端部において、各々２本の連結ボルト及び２個のナットで模型連結板と下方の浮体模型機構を連結し；緊結ボルトが緩んだ状態において、フローティングケーソン模型の浮かべる喫水線の高さと水面が一致した時、内筒と外筒の軸方向の相対位置を確認する。

前記共軸二重円筒型盤機構は、共軸二重円筒型盤で外筒の外側を嵌め、共軸二重円筒型盤外側の半径方向に段付軸の大直径端と対称的に連結され；２つの段付軸の小直径端は、各々車輪中心のボス孔を挿通し、車輪が段付軸に対して自由に回転し；段付軸の小直径端に軸端雌ネジを有し、軸端雄ネジが軸端雌ネジ内に締め付けられ、段付軸の大直径端の直径と軸端雄ネジのナット直径が車輪のボス孔直径より大きく；２個の車輪は、各々上部縦桁の凹溝ガイドレール内に走行し、位置決め用クリップを通じて車輪のＸ軸方向における移動範囲を制限し；段付軸は、上部横桁に平行となり、かつ上部縦桁と直交し、共軸二重円筒型盤が段付軸の軸線に対して揺動し；共軸二重円筒型盤の半径方向にあり、かつ段付軸と直交する方向に２個の縦向き軸孔が対称的に開設され；外筒の半径方向に２個の軸部雌ネジが対称的に開設され、２本の縦軸ボルトが縦向き軸孔を半径方向に対称的に挿通して外筒上の軸部雌ネジ内に締め付けられる。

フローティングケーソン模型試験装置の多自由度作業方法であって、用いるステップは、以下の通りとし、
ａ．水流の速度と模型の縮尺比によって曳引車の前進方向の曳引車機構の曳航速度を確認し；
ｂ．水流方向に基づき、フローティングケーソン模型と曳引車の前進方向の相対角度、即ち流向角度を確認し；
ｃ．フローティングケーソンの計画喫水と模型の縮尺比により、フローティングケーソン模型の両端に喫水線をマーキングし、水密隔壁内におけるカウンターウェイトの重量と分布の変更を通じて水線高さと水面高さの差を該高さの差が工学計測精度範囲内になるまで調整し；
ｄ．方形支持フレーム機構は、曳引車機構のムーンプール上方に取り付けられ、クリップで固結され；ガイド機構を共軸二重円筒型盤機構内に取り付け、緊結ボルトで連結され；更にクレーンを通じてリフトリングに掛け、ガイド機構と共軸二重円筒型盤機構全体を吊り上げて方形支持フレーム機構内に吊り込み、共軸二重円筒型盤機構の車輪が凹溝ガイドレール内にあり；
ｅ．フローティングケーソン模型は、水面上に曳引車ム機構のムーンプール下方まで浮き、緊結ボルトが緩んでいる状態において、ガイドロッド機構の内筒と連結され；
ｆ．緊結ボルトが緩んでいる状態において、六角棒レンチで内筒を回し、流向角度により目盛盤上の目盛線と内筒上の基準線を合わせてから緊結ボルトを締め付け；
ｇ．車輪の上部縦桁凹溝ガイドレールにおけるＸ軸方向位置の調整を通じて、フローティングケーソン模型のムーンプールにおける縦方向位置が確認し；そして位置決め用クリップで車輪の凹溝ガイドレールにおける位置を制限し；
ｈ．縦方向テンションメーター及び横方向テンションメーターを取り付け、ＡワイヤーロープとＢワイヤーロープを連結して内筒を共軸二重円筒型盤機構内にＸ軸方向及びＹ軸方向に対して揺動させ；曳引車及び水流の静止状態の時、Ａワイヤーロープ及びＢワイヤーロープは緩み状態にあり、曳引車の前進時、Ａワイヤーロープ及びＢワイヤーロープが張った状態にあり；
ｉ．縦方向テンションメーター及び横方向テンションメーターを初期化かつ校正し、信号送信側及び信号受信側の通信接続を検査し、コンピュータ内にインストールされている計測分析ソフトウェアの動作が開始し、試験計測過程中、オンラインで記録すると共にデータを分析し、データベース内にバックアップ文書が保存され；コンピュータにより曳引車の曳航速度、加速度及び走行距離を制御する。

本発明に係るフローティングケーソン模型試験装置の曳引車機構は、曳引車レール上に設けられ、デジタル収集機構内のコンピュータの制御下で、曳引車機構が曳引車の前進方向に沿って異なる速度で往復運動を行う。方形支持フレーム機構は、曳引車機構のムーンプール内に配置され、共軸二重円筒型盤機構の車輪が方形支持フレーム機構の上部縦桁の凹溝ガイドレール内に設けられ、流体力計測機構が縦方向テンションメーター及び横方向テンションメーターの両端にあるワイヤーロープを通じて、共軸二重円筒型盤機構の外筒と方形支持フレーム機構下梁上の立て板を連結し、上端が共軸二重円筒型盤機構を通じて方形支持フレーム機構とガイドロッド機構を連結し、下端が流体力計測機構を通じて方形支持フレーム機構とガイドロッド機構を連結することになる。浮体模型機構は、ケーソン甲板を通じてガイドロッド機構の模型連結板と繋ぎ合わされ、デジタル収集機構が曳引車機構の曳引車台面上に設けられ、信号受信側と流体力計測機構内の信号送信側との間でデータ通信を行う。該試験装置は、多流向角度モード下のフローティングケーソン模型流体力計測の需要を満たすため、多自由度模型ガイド機能を備え、更に他の浮体式構造物の流体力特性試験にも用いることができる。

フローティングケーソン模型試験装置の立体図である。フローティングケーソン模型試験装置の上面図である。フローティングケーソン模型試験装置の正面図である。フローティングケーソン模型試験装置の側面図である。局部的立体図である。図３のＡ−Ａ線断面図である。図４のＢ−Ｂ線断面図である。図３のＣ−Ｃ線断面図である。図３のＤ−Ｄ線断面図である。図３のＥ−Ｅ線断面図である。図３のＦ−Ｆ線断面図である。図３のＧ−Ｇ線断面図である。図５のＫ部断面図である。図５のＬ部断面図である。図５のＭ部断面図である。デジタル収集機構図である。機構接続図である。

以下に、添付図面を参照にしながら本発明の構造に対し更な説明を行う。

図１は、フローティングケーソン模型試験装置の立体図で、図２、図３、図４が各々図１の上面図、正面図及び側面図で、図５が図１の局部的立体図である。図７は、図４のＢ−Ｂ線断面図で、図６、図８、図９、図１０、図１１、図１２が各々図３のＡ−Ａ、Ｃ−Ｃ、Ｄ−Ｄ、Ｅ−Ｅ、Ｆ−Ｆ、Ｇ−Ｇ線の断面図で、図１３、図１４、図１５が各々図５のＫ部、Ｌ部、Ｍ部の断面図である。図１６は、デジタル収集機構の構成を示す図であり；図１７は、フローティングケーソン模型試験装置を構成する各機構接続関係を示す図である。

前記フローティングケーソン模型試験装置は、曳引車機構と方形支持フレーム機構と共軸二重円筒型盤機構とガイドロッド機構と流体力計測機構と浮体模型機構とデジタル収集機構とから成り、この７つの機構接続関係が図１７に示される通りである。

図１に示すように、坐標系８は、フローティングケーソン模型試験装置の参考坐標系で、各々縦方向のＸ軸方向、横方向のＹ軸方向及び垂直な方向のＺ軸方向を示す。

図１に示すように、曳引車機構は、他の６つの機構の載置体であり、曳引車の台面１を通じて曳航水槽の水槽縦壁９上端の曳引車レール９ａ上に設けられ；デジタル収集機構内のコンピュータ６１制御下(図１６)で曳引車機構が曳引車の前進方向６（Ｘ軸方向）に沿って、異なる速度で往復運動を行う。図１、図２、図３、図４に示すように、方形支持フレーム機構は、曳引車機構のムーンプール２内に設けられ、２本の上部横桁１１が２本のI形縦桁４上に設けられ、上部横桁１１とI形縦桁４で矩形構造を構成すると共に４個のクリップ５を通じて上部横桁１１とI形縦桁４が一緒に固定され、クリップ５内側の凸部が上部横桁１１両端の係止溝内１１ａ内に係止（図１３）され、固定ボルト５ａで緊結することで、方形支持フレーム機構と曳引車機構を連結させる。図１、図５、図８、図１４に示すように、共軸二重円筒型盤機構は、方形支持フレーム機構の２本の上部縦桁１２の間に設けられ、２個の車輪２３が各々２本の上部縦桁１２内の凹溝ガイドレール１２ａ内で走行し、４個の位置決め用クリップ１８で車輪２３の移動範囲を制限し、共軸二重円筒型盤機構の方形支持フレーム機構におけるＸ軸方向位置を調整又は拘束する。図１、図３、図５、図６、図９、図１０、図１２に示すように、ガイドロッド機構は、共軸二重円筒型盤機構内に設けられ、内筒３１が外筒２６内に挿入され、それらは同軸に配置され、円周方向断面が同心円となり、４本の緊結ボルト２６ｂで内筒３１と外筒２６を一緒に固結させる。連結ボルト３８と連結ナット３９で内筒３１下端の模型連結板３５と浮体模型機構ケーソン甲板５２を一緒に連結させる。図１、図５、図１１、図１５に示すように、流体力計測機構は、方形支持フレーム機構の４本の下梁１５で囲んだ平面内に設けられ、各々縦方向テンションメーター４１及び横方向テンションメーター４２両端にあるＡワイヤーロープ４５ａ及びＢワイヤーロープ４５ｂを通じて、共軸二重円筒型盤機構の外筒２６と方形支持フレーム機構の下梁１５上にある立て板４４ｂを連結する。図５に示すように、上端は共軸二重円筒型盤機構を通じて方形支持フレーム機構とガイドロッド機構を連結し、下端が流体力計測機構を通じて方形支持フレーム機構とガイドロッド機構を連結することになる。図１、図５、図１２に示すように、浮体模型機構は、ケーソン甲板５２を通じてガイドロッド機構の模型連結板３５と繋ぎ合わせて、連結ボルト３８で固結させる。図１、５、１１、１６に示すように、デジタル収集機構は、曳引車機構の曳引車の台面１上に設けられ、信号受信側６３と流体力計測機構内の信号送信側４３との間でデータ通信を行わせる。

図１、図３、図４に示すように、曳引車機構は、曳引車の台面１、４本の円柱３、２本のI形縦桁４及び４個のクリップ５等の構成要素で構成される。曳引車の台面１は、水平に置かれ、その上表面が矩形に配置される長さの等しい４本の円柱３と垂直に連結され；２本のI形縦桁４は、各々円柱３の上端に固結され、２本のI形縦桁４がＸ軸方向に沿って平行に配置され；曳引車の台面１上、及び４本の円柱で囲んだ矩形内において、矩形ムーンプール２が設けられる。

図１、図２、図１３に示すように、方形支持フレーム機構は、２本の上部横桁１１、２本の上部縦桁１２、２本の凹溝ガイドレール１２ａ、４本の四角柱１４、４本の下梁１５、４個の位置決め用クリップ１８、４個の水平肘板１６及び１２枚の垂直肘板１７等の構成要素で構成される。４本の下梁１５が水平に置かれ、かつ固結して矩形となり、矩形の四隅に長の等しい４本の四角柱１４を垂直に連結し、下梁１５と四角柱１４との仕口部が垂直肘板１７に連結され；四角柱１４の上端にＹ軸方向に沿い、かつ水平に置かれた上部横桁１１が各々連結され；２本の上部横桁１１の間にＸ軸方向に沿って置かれた２本の上部縦桁１２を垂直に連結し、上部横桁１１と上部縦桁１２の仕口部が水平肘板１６に連結され、上部縦桁１２の長手方向に沿って配置される凹溝ガイドレール１２ａを有し；各上部縦桁１２上に２個の位置決め用クリップ１８が設けられ、位置決め用クリップ１８上の位置決め凸部１８ａは凹溝ガイドレール１２ａ内に係止され、また位置決めボルト１８ｂで締め付けられる。水平肘板１６及び垂直肘板１７は、方形支持フレームの強度及び安定性向上の役割を果たす。

図１、図２、図５、図６、図７、図１４に示すように、共軸二重円筒型盤機構は、共軸二重円筒型盤２１、２本の段付軸２２、２個の車輪２３、２本の縦軸ボルト２５、外筒２６、目盛盤２７及び４本の緊結ボルト２６ｂ等の構成要素で構成される。共軸二重円筒型盤２１及び外筒２６は、いずれも中空円柱構造であり、共軸二重円筒型盤２１が外筒２６の外側を嵌め、それらは同軸に配置され；共軸二重円筒型盤２１外側の半径方向に段付軸２２の大直径端と対称的に連結され；２つの段付軸２２の小直径端は、各々車輪２３中心のボス孔２３ａを挿通し、車輪２３が段付軸２２に対して自由に回転し；段付軸２２の小直径端に軸端雌ネジ２２ａを有し、軸端雄ネジ２４が軸端雌ネジ２２ａ内に締め付けられ、段付軸２２の大直径端の直径と軸端雄ネジ２４のナット直径が車輪２３のボス孔２３ａ直径よりやや大きく；２個の車輪２３は、各々上部縦桁１２の凹溝ガイドレール１２ａ内に走行し、位置決め用クリップ１８を通じて車輪２３のＸ軸方向における移動範囲を制限し；この時段付軸２２は、上部横桁１１に平行となり、かつ上部縦桁１２と直交し、共軸二重円筒型盤２１が段付軸２２の軸線に対して揺動する。共軸二重円筒型盤２１の半径方向にあり、かつ段付軸２２と直交する方向に２個の縦向き軸孔２１ａが対称的に開設され；外筒２６の半径方向に２個の軸部雌ネジ２６ａが対称的に開設され、２本の縦軸ボルト２５が縦向き軸孔２１ａを半径方向に対称的に挿通して外筒上の軸部雌ネジ２６ａ内に締め付けられる。この時、共軸二重円筒型盤２１は、縦軸ボルト２５に対して揺動する。外筒２６上端に目盛盤２７が連結され、目盛盤２７の上表面に等角度間隔の目盛線２７ａが刻印され、目盛盤２７の内径はガイド機構の内筒３１の外径よりやや大きい。外筒２６の下端に半径方向に沿って４個の緊結ネジ穴２６ｃが対称的に開設され、緊結ボルト２６ｂで緊結ネジ穴２６ｃに締め付けて内筒３１の外壁と接触し；需要に応じて、緊結ボルト２６ｂを外筒２６の軸方向位置に重複配置することで、外筒２６と内筒３１との間の緊結を保証できる。

図１、図５、図６、図７、図９、図１０、図１２、図１４に示すように、ガイドロッド機構は、内筒３１、六角棒レンチ３２、リフトリング３３、基準線３４、模型連結板３５、長肘板３６、短肘板３７及び４本の連結ボルト３８等の構成要素で構成される。内筒３１は半径方向に外筒２６と目盛盤２７内に挿入され、内筒３１及び外筒２６が同一半径方向に配置され、かつ軸方向に沿って移動し、軸線に対して回転し、また緊結ボルト２６ｂで内筒３１と外筒２６との間の相対位置を固定できる。内筒３１の外側に基準線３４が刻印され、内筒３１上端の半径方向位置にレンチ挿入孔３１ａが開設され、六角棒レンチ３２がレンチ挿入孔３１ａを挿通し；緊結ボルト２６ｂが緩んだ状態において、六角棒レンチ３２で内筒３１を回して内筒３１上の基準線３４を目盛盤２７上の某目盛線２７ａの角度に合わせることで、内筒３１と外筒２６との間の相対回転角を調整し；内筒３１の上部開口部の半径方向位置にリフトリング３３が連結され、クレーンがリフトリング３３に掛けた時、内筒３１と外筒２６との間の相対角度の調整を図る。内筒３１の下部開口部は模型連結板３５に連結され、内筒３１と模型連結板３５の仕口部に模型連結板３５の長手方向に沿って一対の長肘板３６が各々対称的に連結され、模型連結板３５の短手方向に沿って一対の短肘板３５が各々対称的に連結され；模型連結板３５の長手方向の両端部において、各々２本の連結ボルト及び２個のナットで模型連結板３５と下方の浮体模型機構を連結し；緊結ボルト２６ｂが緩んだ状態において、フローティングケーソン模型５１の浮かべる喫水線５３の高さと水面７が一致した時、内筒３１と外筒２６の軸方向の相対位置を確認する。

図１、図５、図１１、図１５に示すように、流体力計測機構は、縦方向テンションメーター４１、横方向テンションメーター４２、２個の信号送信側４３、２枚の支持板４４ａ、２枚の立て板４４ｂ、２本のＡワイヤーロープ４５ａ及び２本のＢワイヤーロープ４５ｂ等の構成要素で構成される。縦方向テンションメーター４１は、Ｘ軸方向に取り付けられ、横方向テンションメーター４２がＹ軸方向に取り付けられ；支持板４４ａは、立て板４４ｂと直角に連結され、立て板４４ｂが下梁１５上に垂直に連接され；縦方向テンションメーター４１及び横方向テンションメーター４２は、水平支持板４４ａ上に設けられ、各々Ａワイヤーロープ４５ａを通じて外筒２６と連結し、並びにＢワイヤーロープ４５ｂを通じて立て板４４ｂと連結する。縦方向テンションメーター４１及び横方向テンションメーター４２上に信号送信側４３を有し、デジタル信号が信号送信側４３を通じてデジタル収集機構の信号受信側６３に伝送する。

図１、図６、図７、図１２に示すように、浮体模型機構は、フローティングケーソン模型５１、ケーソン甲板５２、水線５３、水密水平ダイアフラム５４、水密垂直ダイアフラム５５、カウンターウェイト５６及び水密隔壁５７等の構成要素で構成される。フローティングケーソン模型５１の外表面は水密で、内部が水密水平ダイアフラム５４及び水密垂直ダイアフラム５５を通じて若干の水密隔壁５７に分割し、水密隔壁５７内にカウンターウェイト５６が設けられる。フローティングケーソン模型５１側面に水線５３がマーキングされ、緊結ボルト２６ｂが緩んでいる状態において、カウンターウェイト５６の重量及び配置は水面７高さと水線５３の相対位置を決定する。フローティングケーソン模型５１の上表面は、ケーソン甲板５２で、ケーソン甲板５２が模型連結板３５と密着すると共に連結ボルト３８を通じて連結ナット３９でフローティングケーソン模型５１が内筒３１の下方に固結される。

図１５、図１６に示すように、デジタル収集機構は、コンピュータ６１、データベース６２及び信号受信側６３等の構成要素で構成される。デジタル収集機構は、曳引車の台面１上に設けられることができ、地上の定位置に設けられてもよい。信号受信側６３は、流体力計測機構の信号送信側４３から伝送したデータ情報を受信した後、コンピュータ６１のソフトウェアでデータ分析を行い、またデータベース６２に保存され、かつバックアップする。

図１、図５に示すように、フローティングケーソン模型試験装置は、５自由度を有し、この５自由度が試験測量マルチ動作モード下の模型流体力特性の試験・計測のために必要な条件を提供する。１つ目の自由度は、Ｘ軸方向の移動で、各々曳引車機構が曳引車の前進方向６及び共軸二重円筒型盤機構の車輪２３が方形支持フレーム機構の凹溝ガイドレール１２ａに沿って走行することで生じるＸ軸方向に沿う運動であり；デジタル収集機構のコンピュータ６１は、試験モードの水流特性によって曳引車機構の曳引車の前進方向６における速度及び加速度を制御し、方形支持フレーム機構の位置決め用クリップ１８が共軸二重円筒型盤機構の移動範囲を制御し、フローティングケーソン模型のムーンプール２における縦方向位置を調整するために用いられる。２つ目の自由度は、Ｚ軸方向の移動で、フローティングケーソン模型５１の水中における浮きの姿勢が水密隔壁５７内に設けられるカウンターウェイト５６重量及びその配置によって決定し；各試験モードの浮きの姿勢に対応する水線５３を有し；フローティングケーソン模型５１の頂部は、ガイドロッド機構内の内筒３１の下端と連結し、内筒３１が共軸二重円筒型盤機構の外筒２６内においてＺ軸方向に沿って移動することで、試験水槽内の水面７高さとフローティングケーソン模型５１の水線５３の喫水の高さの一致を保持し、この時、緊結ボルト２６ｂを通じて内筒３１位置を緊結する。３つ目の自由度は、Ｚ軸方向に対して回転することであり、フローティングケーソン模型５１が模型連結板３５を通じて内筒３１と連結するため、フローティングケーソン模型５１と曳引車の前進方向６（水流方向）との夾角が六角棒レンチ３２で内筒３１を回させることができ、共軸二重円筒型盤機構の目盛盤２７上の目盛線２７ａとガイド機構の内筒３１上の基準線３４の相対角度によって調整してから緊結ボルト２６ｂで外筒２６と内筒３１を緊結し、調整後のフローティングケーソン模型５１と水流方向との夾角を保持する。４つ目の自由度は、Ｘ軸方向に対して回転することであり、５つ目の自由度がＹ軸方向に対して回転することであり、この２つの軸回転の自由度は共軸二重円筒型盤機構を通じて実現し、共軸二重円筒型盤機構の段付軸２２及び縦軸ボルト２５がガイド機構の内筒３１の各々Ｙ軸方向及びＸ軸方向に対する揺動機能を提供し、このような揺動移動は流体力計測機構の縦方向テンションメーター４１及び横方向テンションメーター４２の計測作業を保障する。よって、１自由度、２自由度、３自由度は、フローティングケーソン模型５１の水中における位置と姿勢及び水流速度を調整するために用いられ、フローティングケーソン模型５１の各種試験モードの調整を保証し；４自由度、５自由度は、計測機構のテンションメーターによる流体力計測過程を保障するため用いられる。

１曳引車の台面
２ムーンプール
３円柱
４ I形縦桁
５クリップ
５ａ固定ボルト
６曳引車の前進方向
７水面
８坐標系
９水槽縦壁
９ａ曳引車レール
１１上部横桁
１１ａ係止溝
１２上部縦桁
１２ａ凹溝ガイドレール
１４四角柱
１５下梁
１６水平肘板
１７垂直肘板
１８位置決め用クリップ
１８ａ位置決め凸部
１８ｂ位置決めボルト
２１共軸二重円筒型盤
２１ａ縦向軸孔
２２段付軸
２２ａ軸端雌ネジ
２３車輪
２３ａボス孔
２４軸端雄ネジ
２５縦軸ボルト
２６外筒
２６ａ軸部雌ネジ
２６ｂ緊結ボルト
２６ｃ緊結ネジ穴
２７目盛盤
２７ａ目盛線
３１内筒
３１ａレンチ挿入孔
３２六角棒レンチ
３３リフトリング
３４基準線
３５模型連結板
３６長肘板
３７短肘板
３８連結ボルト
３９連結ナット
４１縦方向テンションメーター
４２横方向テンションメーター
４３信号送信側
４４ａ支持板
４４ｂ立て板
４５ａＡワイヤーロープ
４５ｂＢワイヤーロープ
５１フローティングケーソン模型
５２ケーソン甲板
５３水線
５４水密水平ダイアフラム
５５水密垂直ダイアフラム
５６カウンターウェイト
５７水密隔壁
６１コンピュータ
６２データベース
６３信号受信側

Claims

曳引車機構と方形支持フレーム機構と流体力計測機構と浮体模型機構とデジタル収集機構とを含むフローティングケーソン模型試験装置であって、前記フローティングケーソン模型試験装置は共軸二重円筒型盤機構とガイドロッド機構とを更に含み、前記曳引車機構が曳引車の台面（１）を通じて、曳航水槽の水槽縦壁（９）上端の曳引車レール（９ａ）上に設けられ、前記デジタル収集機構内のコンピュータ（６１）制御下で前記曳引車機構が曳引車の前進方向（６）に沿って、異なる速度で往復運動を行い；前記方形支持フレーム機構は、前記曳引車機構のムーンプール（２）内に設けられ、２本の上部横桁（１１）が２本のI形縦桁（４）上に設けられ、前記上部横桁（１１）と前記I形縦桁（４）で矩形構造を構成すると共に４個のクリップ（５）を通じて前記上部横桁（１１）と前記I形縦桁（４）が一緒に固定され、前記クリップ（５）内側の凸部が前記上部横桁（１１）両端の係止溝（１１ａ）内に係止され、固定ボルト（５ａ）で緊結することで、前記方形支持フレーム機構と前記曳引車機構を連結させ；前記共軸二重円筒型盤機構は、前記方形支持フレーム機構の２本の上部縦桁（１２）の間に設けられ、２個の車輪（２３）が各々２本の前記上部縦桁（１２）内の凹溝ガイドレール（１２ａ）内で走行し、４個の位置決め用クリップ（１８）で車輪（２３）の移動範囲を制限し、前記共軸二重円筒型盤機構の前記方形支持フレーム機構におけるＸ軸方向位置を調整又は拘束し；前記ガイドロッド機構は、前記共軸二重円筒型盤機構内に設けられ、内筒（３１）が外筒（２６）内に挿入され、円周方向断面が同心円となり、４本の緊結ボルト（２６ｂ）で前記内筒（３１）と前記外筒（２６）を一緒に固結させ；連結ボルト（３８）と連結ナット（３９）で前記内筒（３１）下端の模型連結板（３５）と浮体模型機構ケーソン甲板（５２）を一緒に連結させ；前記流体力計測機構は、前記方形支持フレーム機構の４本の下梁（１５）で囲んだ平面内に設けられ、各々縦方向テンションメーター（４１）及び横方向テンションメーター（４２）両端にあるＡワイヤーロープ（４５ａ）及びＢワイヤーロープ（４５ｂ）を通じて、前記共軸二重円筒型盤機構の前記外筒（２６）と前記方形支持フレーム機構の下梁（１５）上にある立て板（４４ｂ）を連結することで、上端が前記共軸二重円筒型盤機構を通じて前記方形支持フレーム機構と前記ガイドロッド機構を連結し、下端が前記流体力計測機構を通じて前記方形支持フレーム機構と前記ガイドロッド機構を連結することになり；前記浮体模型機構は、前記ケーソン甲板（５２）を通じて前記ガイドロッド機構の前記模型連結板（３５）と繋ぎ合わせて、前記連結ボルト（３８）で固結させ；前記デジタル収集機構は、前記曳引車機構の前記曳引車の台面（１）上に設けられ、信号受信側（６３）と前記流体力計測機構内の信号送信側（４３）との間でデータ通信を行わせることを特徴とする、フローティングケーソン模型試験装置。
前記ガイドロッド機構は、前記外筒（２６）及び目盛盤（２７）で前記内筒（３１）外側を嵌め、前記内筒（３１）及び前記外筒（２６）が同一半径方向に配置され、かつ軸方向に沿って移動し、軸線に対して回転し、前記内筒（３１）の外側に基準線（３４）が刻印され、前記内筒（３１）上端の半径方向位置にレンチ挿入孔（３１ａ）が開設され、六角棒レンチ（３２）が前記レンチ挿入孔（３１ａ）を挿通し、前記六角棒レンチ（３２）で前記内筒（３１）を回して前記内筒（３１）上の前記基準線（３４）を前記目盛盤（２７）上の某目盛線（２７ａ）の角度に合わせることで、前記内筒（３１）と前記外筒（２６）との間の相対回転角を調整し；前記内筒（３１）の上部開口部の半径方向位置にリフトリング（３３）が連結され、クレーンが前記リフトリング（３３）に掛けた時、前記内筒（３１）と前記外筒（２６）との間の相対角度の調整を図り；前記内筒（３１）の下部開口部は、前記模型連結板（３５）に連結され、前記模型連結板（３５）の長手方向の両端部において、各々２本の連結ボルト及び２個のナットで前記模型連結板（３５）と下方の前記浮体模型機構を連結し；前記緊結ボルト（２６ｂ）が緩んだ状態において、フローティングケーソン模型（５１）の浮かべる喫水線（５３）の高さと水面（７）が一致した時、前記内筒（３１）と前記外筒（２６）の軸方向の相対位置を確認することを特徴とする、請求項１に記載のフローティングケーソン模型試験装置。
前記共軸二重円筒型盤機構は、共軸二重円筒型盤（２１）で前記外筒（２６）の外側を嵌め、前記共軸二重円筒型盤（２１）外側の半径方向に段付軸（２２）の大直径端と対称的に連結され；２つの前記段付軸（２２）の小直径端は、各々前記車輪（２３）中心のボス孔（２３ａ）を挿通し、前記車輪（２３）が前記段付軸（２２）に対して自由に回転し；前記段付軸（２２）の小直径端に軸端雌ネジ（２２ａ）を有し、軸端雄ネジ（２４）が前記軸端雌ネジ（２２ａ）内に締め付けられ、前記段付軸（２２）の大直径端の直径と前記軸端雄ネジ（２４）のナット直径が前記車輪（２３）の前記ボス孔（２３ａ）直径より大きく；２個の前記車輪（２３）は、各々前記上部縦桁（１２）の前記凹溝ガイドレール（１２ａ）内に走行し、前記位置決め用クリップ（１８）を通じて前記車輪（２３）のＸ軸方向における移動範囲を制限し；前記段付軸（２２）は、前記上部横桁（１１）に平行となり、かつ前記上部縦桁（１２）と直交し、前記共軸二重円筒型盤（２１）が前記段付軸（２２）の軸線に対して揺動し；前記共軸二重円筒型盤（２１）の半径方向にあり、かつ前記段付軸（２２）と直交する方向に２個の縦向き軸孔（２１ａ）が対称的に開設され；前記外筒（２６）の半径方向に２個の軸部雌ネジ（２６ａ）が対称的に開設され、２本の縦軸ボルト（２５）が縦向き軸孔（２１ａ）を半径方向に対称的に挿通して前記外筒（２６）上の前記軸部雌ネジ（２６ａ）内に締め付けられることを特徴とする、請求項１に記載のフローティングケーソン模型試験装置。
請求項１に記載のフローティングケーソン模型試験装置の多自由度作業方法であって、用いるステップは、以下の通りとし、
ａ．水流の速度と模型の縮尺比によって曳引車の前進方向（６）の曳引車機構の曳航速度を確認し；
ｂ．水流方向に基づき、フローティングケーソン模型（５１）と前記曳引車の前進方向（６）の相対角度、即ち流向角度を確認し；
ｃ．フローティングケーソンの計画喫水と模型の縮尺比により、前記フローティングケーソン模型（５１）の両端に喫水線（５３）をマーキングし、水密隔壁（５７）内におけるカウンターウェイト（５６）の重量と分布の変更を通じて水線（５３）高さと水面（７）高さの差を前記高さの差が工学計測精度範囲内になるまで調整し；
ｄ．方形支持フレーム機構は、曳引車機構のムーンプール（２）上方に取り付けられ、クリップ（５）で固結され；ガイド機構を共軸二重円筒型盤機構内に取り付け、緊結ボルトで連結され；更にクレーンを通じてリフトリングに掛け、前記ガイド機構と前記共軸二重円筒型盤機構全体を吊り上げて前記方形支持フレーム機構内に吊り込み、前記共軸二重円筒型盤機構の車輪（２３）が凹溝ガイドレール（１２ａ）内にあり；
ｅ．前記フローティングケーソン模型（５１）は、水面（７）上に曳引車機構のムーンプール（２）下方まで浮き、緊結ボルト（２６ｂ）が緩んでいる状態において、ガイドロッド機構の内筒（３１）と連結され；
ｆ．前記緊結ボルト（２６ｂ）が緩んでいる状態において、六角棒レンチ（３２）で前記内筒（３１）を回し、流向角度により目盛盤（２７）上の目盛線（２７ａ）と前記内筒（３１）上の基準線（３４）を合わせてから前記緊結ボルト（２６ｂ）を締め付け；
ｇ．前記車輪（２３）の上部縦桁（１２）凹溝ガイドレール（１２ａ）におけるＸ軸方向位置の調整を通じて、前記フローティングケーソン模型（５１）の前記ムーンプール（２）における縦方向位置が確認し；そして位置決め用クリップ（１８）で前記車輪（２３）の凹溝ガイドレール（１２ａ）における位置を制限し；
ｈ．縦方向テンションメーター（４１）及び横方向テンションメーター（４２）を取り付け、Ａワイヤーロープ（４５ａ）とＢワイヤーロープ（４５ｂ）を連結して前記内筒（３１）を前記共軸二重円筒型盤機構内にＸ軸方向及びＹ軸方向に対して揺動させ；曳引車及び水流の静止状態の時、前記Ａワイヤーロープ（４５ａ）及び前記Ｂワイヤーロープ（４５ｂ）は緩み状態にあり、前記曳引車の前進時、前記Ａワイヤーロープ（４５ａ）及び前記Ｂワイヤーロープ（４５ｂ）が張った状態にあり；
ｉ．前記縦方向テンションメーター（４１）及び前記横方向テンションメーター（４２）を初期化かつ校正し、信号送信側（４３）及び信号受信側（６３）の通信接続を検査し、コンピュータ（６１）内にインストールされている計測分析ソフトウェアの動作が開始し、試験計測過程中、オンラインで記録すると共にデータを分析し、データベース（６２）内にバックアップ文書が保存され；前記コンピュータ（６１）により前記曳引車の曳航速度、加速度及び走行距離を制御することを特徴とする、フローティングケーソン模型試験装置の多自由度作業方法。