一种基于两点支撑的船舶波浪中三自由度运动测试机构的制作方法

1.本发明属于船舶耐波性实验技术领域，更具体地，涉及一种基于两点支撑的船舶波浪中三自由度运动测试机构。


背景技术：

2.无约束的船舶在波浪中可以产生六个自由度的摇荡运动，即纵荡、横荡和垂荡、横摇、纵摇及艏摇。船舶在风浪作用下维持其正常功能的能力是值得研究的问题。船舶摇荡是耐波性的主要内容，准确获取船舶模型在波浪中摇荡运动的响应数据是最基础、也是最关键的问题。由于船舶模型的耐波性实验一般在拖曳水池中完成，受到拖车结构限制，目前的实验方法无法同时准确测得船舶模型六个自由度的运动响应，需要约束船舶一定的自由度运动，仅测试运动显著、影响严重的横摇、纵摇和垂荡运动响应幅值。
3.考虑到摇荡运动的相互耦合作用，传统的实验测试装置容易受到艏摇的影响，刚性不足并且装置的转轴未与船舶重心重合，使得其无法准确测得船舶横摇、纵摇和垂荡的运动响应。为了解决上述问题，需要设计一种完全释放船舶垂荡、横摇及纵摇运动的实验装置，并降低实验装置和船舶摇荡运动之间的相互影响。


技术实现要素：

4.针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于两点支撑的船舶波浪中三自由度运动测试机构，其目的在于通过将第一连接件与第二连接件的连接处以及纵摇组件与横摇轴的连接处作为支撑点以约束船舶的横荡和艏摇运动并释放船舶的纵摇运动，由此解决现有技术中船舶波浪运动测试机构采用单点支撑运动装置无法完全消除艏摇运动影响的技术问题。
5.为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于两点支撑的船舶波浪中三自由度运动测试机构，包括操作架、横摇组件、垂荡组件和纵摇组件；
6.所述横摇组件用于释放船舶的横摇运动，包括横摇轴、横摇架和第二连接件，所述横摇架固定安装于船舶内壁，所述横摇轴穿过所述横摇架并沿船舶艏艉方向的中轴线设置，所述第二连接件固定安装于所述横摇轴中部；
7.所述垂荡组件用于释放船舶的垂荡运动，其上端设置于所述操作架，下端通过第一连接件连接于所述第二连接件，所述第二连接件可绕所述第一连接件转动从而释放船舶纵摇运动；
8.所述纵摇组件为多节独立件连接而成的摇摆臂结构，所述纵摇组件的上端固定连接于所述操作架，下端设置于所述横摇轴并与所述横摇轴保持相对转动；通过将第一连接件与第二连接件的连接处及所述纵摇组件与所述横摇轴的连接处作为支撑点以约束船舶的横荡和艏摇运动，并释放船舶的纵摇运动。
9.优选地，所述纵摇组件包括摇摆臂支持架、第一摇摆臂和第二摇摆臂；所述摇摆臂支持架固定安装于所述操作架；所述第一摇摆臂的左端可转动设置于所述摇摆臂支持架的
下端，所述第一摇摆臂的右端可转动设置于所述第二摇摆臂的上端；所述第二摇摆臂的下端连接所述横摇轴并可沿其前端转动。
10.优选地，所述摇摆臂支持架垂直安装于所述操作架，在测试机构未工作时，调整配重使所述第一摇摆臂垂直于所述摇摆臂支持架，所述第二摇摆臂垂直于所述第一摇摆臂。
11.优选地，所述垂荡组件包括升沉杆，所述升沉杆的上端位于所述操作架的限位槽中，其下端固定连接于所述第一连接件。
12.优选地，所述垂荡组件还包括升沉杆固定架，所述升沉杆固定架固定安装于所述操作架的限位槽内，所述升沉杆位于所述升沉杆固定架内；所述升沉杆固定架用于对所述升沉杆进行限位以使所述升沉杆只沿垂向运动。
13.优选地，所述第一连接件绕第二连接件转动的旋转轴过所述船舶的重心。
14.优选地，所述第一连接件为升沉杆转动架。
15.优选地，所述第二连接件为十字交叉轴。
16.总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
17.1、本发明提出的基于两点支撑的船舶波浪中三自由度运动测试机构，将第一连接件与第二连接件的连接处以及纵摇组件与横摇轴的连接处作为支撑点，采用两点支撑的方式加强了对船舶艏摇和横荡运动的约束以及机构的结构强度。
18.2、本发明提出的基于两点支撑的船舶波浪中三自由度运动测试机构中十字交叉轴与船舶共重心，可准确测得船舶的垂荡、纵摇和横摇的响应幅值。
附图说明
19.图1是本发明基于两点支撑的船舶波浪中三自由度运动测试机构的结构示意图。
20.在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1
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操作架；2
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升沉杆；3
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升沉杆固定架；4
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摇摆臂支持架；5
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第一摇摆臂；6
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第二摇摆臂；7
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横摇轴；8
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横摇架；9
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第一连接件；10
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第二连接件；11
‑
船舶。
具体实施方式
21.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
22.本发明中，将船舶的艏
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艉(前后)方向称为纵向，用x轴来表示。左
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右舷(左右)方向称为横向，用y轴来表示。船舶的上甲板
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船舱底(上下)方向称垂直方向，用z轴来表示。其中，前后方向的晃动(窜动、荡)称为纵荡，左右方向的晃动(窜动、荡)称为横荡，上下方向的晃动(窜动、荡)称为垂荡，绕x轴的左右摇摆称为横摇，绕y轴的前后方向摇摆称为纵摇，绕z轴的船艏左右摇摆称为艏摇。
23.如图1所示，本发明提出的一种基于两点支撑的船舶波浪中三自由度运动测试机构，包括操作架1以及释放船舶11横摇运动的横摇组件、释放船舶11垂荡运动的垂荡组件和释放船舶11纵摇运动的纵摇组件。
24.具体的，所述横摇组件由横摇轴7、横摇架8和第二连接件10构成。所述垂荡组件由升沉杆2、升沉杆固定架3和第一连接件9构成。所述纵摇组件由摇摆臂支持架4、第一摇摆臂5和第二摇摆臂6构成。
25.作为本发明的优选实施例，所述第一连接件9为升沉杆转动架。
26.作为本发明的优选实施例，所述第二连接件10为十字交叉轴。
27.更进一步的说明，所述操作架1安装在拖车上，所述升沉杆固定架3、所述摇摆臂支持架4与所述操作架1采用固接的方式，与拖车保持相对静止状态。所述升沉杆固定架3只释放所述升沉杆2的垂向运动，约束其它自由度。所述第一连接件9与所述升沉杆2固接，所述第二连接件10可绕所述第一连接件9实现转动以释放所述船舶11的纵摇运动。
28.所述第一摇摆臂5中部可绕所述摇摆臂支持架4相对转动，所述第二摇摆臂6中部可绕所述第一摇摆臂5底部相对转动，所述第二摇摆臂6底部可绕所述横摇轴7相对转动，与所述第一连接件9配合释放所述船舶11的纵摇运动，并约束所述船舶11的艏摇运动和横荡运动。所述第二连接件10安装在所述船舶11的重心位置处，所述横摇轴7贯穿其中并与之相对固定，所述横摇架8可绕所述横摇轴7释放船舶11的横摇运动。
29.本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。