一种用于海洋平台水动力模型的强迫首摇振荡装置

摘要

本发明公开了一种用于海洋平台水动力模型的强迫首摇振荡装置，包括支撑板、框架、减速箱、圆盘、支柱、伺服电机、传送带，伺服电机和框架固定在支撑板下方，伺服电机的动力从电机转轴输出，通过传送带和减速箱转轴传递给减速箱，圆盘与减速箱的竖轴连接，圆盘和海洋平台由支柱固定。通过控制伺服电机的转速和幅度来调整海洋平台的转动速度和幅度。该装置结构简单，功能明确，通过伺服电机和蜗轮蜗杆的组合可以更精确的模拟海洋平台模型在水平面内做强迫首摇振荡，更加符合海洋工程实际。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于船舶与海洋工程领域的试验装置，具体涉及一种在船 舶与海洋工程模型试验中用于海洋平台水动力模型的强迫首摇振荡装置。

背景技术

模型试验作为船舶与海洋工程领域中的一种重要研究方法，对于准确预报 海洋结构物的水动力性能，设计具有良好性能的海洋结构物，有着重要的意义。 大部分海洋结构物在制造前都会进行模型试验以测量其自身相关参数以及其 在相关海况下的运动响应，评估其性能。

平台的六自由度运动分别为：纵荡，横荡，垂荡，横摇，纵摇和首摇。首 摇运动作为一种基本运动，在实际海况中不可忽视。在模型试验中常常需要测 试海洋结构物的首摇运动相关参数。

根据现有的技术资料检索，吴俊和励勋芳完成的中国专利文献号 CN101920763A、CN101920764A、CN101920765A三个类似的发明，通过符合 轴承，蜗轮蜗杆、圆周导轨，首摇伺服电机，编码器和连接杆等组成的旋转机 构，可以模拟船模的首摇运动。但是该系统比较复杂，由于其还可以实现横荡 运动，所以该装置比较大。并且，从国家专利局公开的信息中并没有看到它可 以实现强迫首摇振荡。经过进一步的检索未发现类似技术应用于本领域的公开 文献。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种更有效更简单更经济的海洋结构物 强迫首摇振荡装置。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种更有效更简 单更经济的海洋结构物强迫首摇振荡装置。该装置针对要模拟的海洋平台首摇 运动幅度和角速度，通过调整伺服电机的转动幅度和转速来达到控制海洋平台 运动的目的。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于海洋平台水动力模型的强迫首摇振 荡装置，其工作原理为：装置与海洋平台刚性连接以保证装置上转盘与海洋平 台的转速一致。转盘的转动角速度和幅值由伺服电机和减速箱控制。当伺服电 机来回转动时，装置上的圆盘即带动平台做水平面内的强迫首摇振荡。

一种用于海洋平台水动力模型的强迫首摇振荡装置，包括支撑板、框架、 减速箱、圆盘、支柱、伺服电机、传送带；伺服电机位于支撑板下方且与之固 定，伺服电机带有电机转轴；框架位于支撑板下方且与之固定；减速箱位于框 架下方且与之固定，减速箱带有减速箱转轴和竖轴；传送带同时连接电机转轴 和减速箱转轴，伺服电机的动力从电机转轴输出，通过传送带和减速箱转轴传 递给减速箱；圆盘位于减速箱的下方并与竖轴连接；支柱位于圆盘下方并与圆 盘所在平面垂直，海洋平台设于支柱下方，支柱的一端与圆盘固定，另一端与 海洋平台固定。

进一步地，传送带为齿轮传送带。齿轮传动带可有效防止转动过程中的打 滑。

进一步地，减速箱内部为蜗轮蜗杆连接，通过减速箱，垂直面内的转动被 转化为水平面的转动。

进一步地，圆盘与减速箱输出的转速保持一致。

进一步地，减速箱内有固定的减速比，通过控制伺服电机的转速和幅度来 调整海洋平台的转动速度和幅度。

进一步地，框架为U型方框形状。

进一步地，支柱为空心管状。

框架设成方框形状与支柱设成空心管状，在保证强度的前提下，可有效地 减轻整个装置的重量，且节省材料降低制造成本。

进一步地，支撑板、框架、圆盘、支柱均由金属材料加工制成。保证强迫 首摇振荡装置的强度和使用性能。

更进一步地，支撑板、框架、圆盘、支柱均由不锈钢加工制成。即保证强 度和使用性能，又能很好地在潮湿环境中使用，保证使用寿命。

进一步地，整个强迫首摇振荡装置通过所述支撑板与试验拖车固定连接。

本发明的技术效果是：使得在模型试验中控制海洋平台做强迫首摇振荡成 为可能，原理简单，实现方便，经济性上也优于专利CN101920763A、 CN101920764A、CN101920765A记载的方法。该装置结构简单，功能明确，通 过伺服电机和蜗轮蜗杆的组合可以更精确的模拟海洋平台模型在水平面内做 强迫首摇振荡，更加符合海洋工程实际。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明， 以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的一个较佳实施例的强迫首摇振荡装置的三维结构示意图；

图2是图1中所示强迫首摇振荡装置的另一观看角度的三维结构示意图。

具体实施方式

图1是发明公开的用于海洋平台水动力模型的强迫首摇振荡装置一个较佳实 施例的三维结构示意图。图2是图1中所示装置另一视角的三维结构示意图。如图 1和图2所示，本发明公开的一种用于海洋平台水动力模型的强迫首摇振荡装置， 包括支撑板1、框架2、减速箱3、圆盘4、支柱5、伺服电机7、传送带9。框 架为U型方框形状，支柱为空心管状。框架设成方框形状与支柱设成空心管状， 在保证强度的前提下，可有效地减轻整个装置的重量，且节省材料降低制造成 本。支撑板、框架、圆盘、支柱均由不锈钢加工制成，即保证强度和使用性能， 又能很好地在潮湿环境中使用，保证使用寿命。

伺服电机7位于支撑板1的下方且与之固定，伺服电机7带有电机转轴8。 框架2位于支撑板1的下方且与之固定。减速箱3位于框架2的下方且与之固 定，减速箱3带有减速箱转轴10和竖轴（图中未标出），减速箱3内部为蜗 轮蜗杆连接，通过减速箱3，垂直面内的转动被转化为水平面的转动。传送带 9同时连接电机转轴8和减速箱转轴10，伺服电机7的动力从电机转轴8输出， 通过传送带9和减速箱转轴10传递给减速箱3，传送带9选用齿轮传送带，可 有效防止转动过程中的打滑。圆盘4位于减速箱3的下方并与竖轴连接，圆盘 4与减速箱3输出的转速保持一致。支柱5位于圆盘4的下方并与圆盘4所在 平面垂直，海洋平台6设于支柱5下方，支柱5的一端与圆盘4固定，另一端 与海洋平台6固定。

用于海洋平台水动力模型的强迫首摇振荡装置的工作过程是：整个强迫首 摇振荡装置通过支撑板2与试验拖车固定连接，通过支柱5带动海洋平台6在 水平面内做强迫首摇振荡。伺服电机7通过调整，可以做往复转动，转动幅度 和速度均可以调整。减速箱3内有固定的减速比，通过控制伺服电机7的转速 和幅度来调整海洋平台6的转动速度和幅度。

该装置结构简单，功能明确，通过伺服电机和蜗轮蜗杆的组合可以更精确 的模拟海洋平台模型在水平面内做强迫首摇振荡，更加符合海洋工程实际。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员 无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领 域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的 实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。