一种多距离调节的六自由度适航装置的制作方法

本发明涉及船舶与海洋工程，尤其涉及一种多距离调节的六自由度适航装置。

背景技术：

1、船舶在海浪航行时，会产生六自由度运动，包括三个角振荡分别为横摇、纵摇、艏摇运动，三个往复振荡分别为横荡、纵荡和垂荡（升沉）。

2、船舶设计过程中，常通过耐波性试验研究船舶在波浪中的运动响应和船舶结构受力状态，用于船舶结构优化和定型。现今，耐波性试验常通过拖曳水池的大型行车和适航装置测量船模在造波机所设置的风浪条件下的运动状态。

3、在现有的适航装置研究中，哈尔滨工程大学提出一种大幅运动随动式五自由度适航仪（专利号：cn103743331b），采用多个小车在横向工字钢导轨上随动，纵向在一侧测量升沉运动。然而，该方案因单边侧向安装的缘故，船模受力不均匀，对测量精度产生了一定影响。此外，现有的适航测试装置中，采用导轨滑块运动形式的装置，因导轨呈t型或方形截面，其本体会产生一定的横倾力矩，对试验模型产生较强的约束作用，导致船模测试结果存在误差。

4、此外，现有拖曳水池因建造条件和功能的不同，大型行车规格、试验水深等条件均不相同，常导致适航测试装置仅能在特定的拖曳水池条件下开展试验，限制了适航测试装置的使用场景。不同水池的行车高度、跨距以及水深差异较大，传统的固定式适航装置难以在不同水池之间通用。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点,而提供了一种多距离调节的六自由度适航装置，包括：

2、安装台架，用于与外部拖曳设备连接；

3、调节平台，安装于所述安装台架上，所述调节平台与所述安装台架之间设有用于调节所述调节平台相对高度的多组安装孔；所述调节平台上设有作为月池的模拟开口；

4、导轨，固定设置于所述调节平台上；

5、移动件，滑动设置于所述调节平台的模拟开口上方并与所述导轨滑移相接，所述移动件上设有滚动体，所述滚动体与所述导轨线接触滚动配合，所述滚动体被配置为在所述导轨上滚动时带动所述移动件沿所述导轨的延伸方向滑动，并对所述移动件在竖向和纵向方向上进行限位；

6、竖向轴，活动穿设于所述移动件中，所述竖向轴被配置为在外部模型带动下沿自身轴线方向滑动，并在外部模型带动下绕自身轴线转动，以分别产生升沉运动和横摇运动；

7、万向节，安装于所述竖向轴的下端，所述万向节的下端连接试验模型，所述万向节被配置为提供纵摇自由度和艏摇自由度。

8、进一步地，所述安装台架呈t型结构，所述安装台架设有地脚调节螺栓，用于调节所述安装台架的水平度。

9、进一步地，所述安装台架上设有多个沿高度方向分布的安装孔，所述调节平台通过螺栓选择性地与不同高度的安装孔连接，以实现所述调节平台与所述安装台架之间相对高度的多级调节。

10、进一步地，所述导轨设置有两根，两根所述导轨分别平行设置于所述调节平台上端面模拟开口两侧区域，所述导轨为圆柱形结构。

11、进一步地，所述移动件为移动小车，所述移动件的底面设有万向承重滚轮；

12、所述移动小车的内腔对称设有两道用于容纳所述导轨的安装腔，所述移动小车的侧部和顶部均对称开设有用于安装所述滚动体的安装孔，所述安装孔与所述安装腔贯通相接。

13、进一步地，所述滚动体为滚轮，所述滚动体与所述安装孔的内壁通过转轴相接。

14、进一步地，所述竖向轴为升沉导轨轴，所述移动件上位于竖直中心线区域顶部和底部设有直线轴承，所述移动件内腔设有与直线轴承相对应的贯穿腔，所述竖向轴活动穿设于所述直线轴承中；

15、所述竖向轴的外围上下两半区域对称设有限制试验船模的升沉距离的限位环。

16、进一步地，所述安装台架通过焊接或螺栓固定安装于拖曳水池行车或其他横向移动部件上，由所述行车带动所述适航装置整体沿水池长度方向运动，以产生纵荡运动。

17、进一步地，还包括感测单元，所述感测单元包括设置于所述移动件上的第一位移传感器和设置于所述竖向轴上的第二位移传感器和设于所述万向节上的角度传感器；

18、所述第一位移传感器被配置为感测所述移动件沿所述导轨延伸方向的横荡位移；所述第二位移传感器包括升沉位移传感单元和横摇角度传感单元，所述升沉位移传感单元被配置为感测所述竖向轴沿自身轴线方向的升沉位移，所述横摇角度传感单元被配置为感测所述竖向轴绕自身轴线的横摇转动量；所述角度传感器被配置为感测所述万向节的纵摇角度和艏摇角度。

19、进一步地，所述移动件的两侧设有测量试验船模在波浪力作用下横荡受力的测力构件。

20、进一步地，所述万向节为十字轴式万向节或球铰式万向节。

21、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

22、1、本发明通过设置安装台架和调节平台，并在安装台架上设置多个沿高度方向分布的安装孔，使得调节平台可根据不同拖曳水池的行车高度和水深条件选择与不同高度的安装孔连接，实现适航装置整体工作高度的灵活调节，使同一装置能够适用于不同规格的拖曳水池。

23、2、本发明在竖向轴下端安装万向节，通过万向节连接试验船模，利用万向节自身的旋转自由度，为船模提供纵摇和艏摇两个旋转自由度，配合装置原有的横荡、升沉、横摇运动测量功能，以及行车运动实现的纵荡运动，共同构成完整的六自由度运动测量能力。

24、3、本发明采用圆柱形导轨与滚动体的线接触滚动配合方式，相比于传统t型或方形导轨的滑块接触方式，摩擦阻力减小，降低了适航装置对试验模型的约束力矩，使船模运动更灵活，提高了船模耐波性试验的测量精度。

25、4、本发明的移动件底面设有万向承重滚轮，可承受本体及试验模型重量，同时减小摩擦力对适航装置的影响，使船模运动更加真实地反映其在波浪中的运动姿态。

26、5、本发明的竖向轴通过直线轴承穿设于移动件中，既可在直线轴承内上下滑动实现升沉运动测量，又可在轴承内旋转实现横摇运动测量，功能多样。

27、6、本发明通过设置限位环可多样性选择测量自由度组合，通过设置感测单元可同时或分别获取横荡、升沉、横摇三个自由度的运动数据，满足不同试验工况的需求。

1.一种多距离调节的六自由度适航装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的多距离调节的六自由度适航装置，其特征在于，所述安装台架呈t型结构，所述安装台架设有地脚调节螺栓，用于调节所述安装台架的水平度。

3.根据权利要求1所述的多距离调节的六自由度适航装置，其特征在于，所述安装台架上设有多个沿高度方向分布的安装孔，所述调节平台通过螺栓选择性地与不同高度的安装孔连接，以实现所述调节平台与所述安装台架之间相对高度的多级调节。

4.根据权利要求1所述的多距离调节的六自由度适航装置，其特征在于，所述导轨设置有两根，两根所述导轨分别平行设置于所述调节平台上端面模拟开口两侧区域，所述导轨为圆柱形结构。

5.根据权利要求1所述的多距离调节的六自由度适航装置，其特征在于，所述移动件为移动小车，所述移动件的底面设有万向承重滚轮；

6.根据权利要求5所述的多距离调节的六自由度适航装置，其特征在于，所述滚动体为滚轮，所述滚动体与所述安装孔的内壁通过转轴相接。

7.根据权利要求1所述的多距离调节的六自由度适航装置，其特征在于，所述竖向轴为升沉导轨轴，所述移动件上位于竖直中心线区域顶部和底部设有直线轴承，所述移动件内腔设有与直线轴承相对应的贯穿腔，所述竖向轴活动穿设于所述直线轴承中；

8.根据权利要求1所述的多距离调节的六自由度适航装置，其特征在于，所述安装台架通过焊接或螺栓固定安装于拖曳水池行车或其他横向移动部件上，由所述行车带动所述适航装置整体沿水池长度方向运动，以产生纵荡运动。

9.根据权利要求1所述的多距离调节的六自由度适航装置，其特征在于，还包括感测单元，所述感测单元包括设置于所述移动件上的第一位移传感器和设置于所述竖向轴上的第二位移传感器和设于所述万向节上的角度传感器；

10.根据权利要求1所述的多距离调节的六自由度适航装置，其特征在于，所述万向节为十字轴式万向节或球铰式万向节。