專利名稱：一種二自由度造風(fēng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種造風(fēng)系統(tǒng)，特別是關(guān)于一種用于船舶與海洋工程領(lǐng)域中，造風(fēng)方向在俯仰和水平兩個(gè)方向可以調(diào)節(jié)的二自由度造風(fēng)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著人類向海洋的不斷進(jìn)軍，各種用于探索、開發(fā)、利用海洋的海洋工程結(jié)構(gòu)物不斷涌現(xiàn)。在船舶與海洋工程試驗(yàn)領(lǐng)域，風(fēng)作為施加在海洋工程結(jié)構(gòu)物上的主要外載荷之一，其模擬的準(zhǔn)確性是十分重要的。建筑等大型結(jié)構(gòu)物的風(fēng)荷載試驗(yàn)一般在風(fēng)洞中進(jìn)行，常用的造風(fēng)系統(tǒng)在風(fēng)洞中固定安裝，其造風(fēng)方向恒定，風(fēng)向無(wú)法變化。而實(shí)際環(huán)境中的風(fēng)向是不斷變化的，因此，若要在試驗(yàn)過(guò)程中改變結(jié)構(gòu)物上風(fēng)的方向，就需要轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)物模型在風(fēng)洞內(nèi)的朝向，來(lái)達(dá)到改變風(fēng)向的要求。而海洋工程結(jié)構(gòu)物的模型試驗(yàn)研究一般在大型的水池中進(jìn)行，試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷娜叽鐒?dòng)則十余米，甚至數(shù)十米，旋轉(zhuǎn)起來(lái)十分困難。且在試驗(yàn)過(guò)程中還要考慮風(fēng)荷載以外的各種外載荷，如波浪、水流等的方向及他們的組合。因此，按照結(jié)構(gòu)物在風(fēng)洞中進(jìn)行風(fēng)荷載試驗(yàn)?zāi)菢?，通過(guò)旋轉(zhuǎn)模型來(lái)改變風(fēng)向，在海洋工程試驗(yàn)中是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。由于外載荷的模擬與實(shí)際有所差別，因此嚴(yán)重影響了海洋工程試驗(yàn)研究的進(jìn)行。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種可調(diào)節(jié)風(fēng)向的造風(fēng)系統(tǒng)，其能夠在海洋工程模型試驗(yàn)中隨時(shí)改變?cè)祜L(fēng)風(fēng)向，從而使得在海洋工程試驗(yàn)中能夠?qū)崿F(xiàn)風(fēng)向按照要求不斷調(diào)整的二自由度造風(fēng)系統(tǒng)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種二自由度造風(fēng)系統(tǒng)，其特征在于它包括一主承力結(jié)構(gòu)、一風(fēng)向俯仰調(diào)整結(jié)構(gòu)、一風(fēng)向水平調(diào)整結(jié)構(gòu)；所述主承力結(jié)構(gòu)包括一大梁和一對(duì)設(shè)置在所述大梁兩側(cè)的剛性伸出臂；所述風(fēng)向俯仰調(diào)整結(jié)構(gòu)包括一樞接在所述兩側(cè)伸出臂之間的俯仰框架，所述俯仰框架的一側(cè)固接一俯仰控制電機(jī)的輸出端，所述俯仰控制電機(jī)連接在所述一側(cè)伸出臂上；所述風(fēng)向水平調(diào)整結(jié)構(gòu)包括若干風(fēng)機(jī)，每一所述風(fēng)機(jī)分別樞接在所述俯仰框架內(nèi)，且每一所述風(fēng)機(jī)的頂部樞接端固接一擺桿，所述俯仰框架的頂部連接一水平控制電機(jī)，所述水平控制電機(jī)的輸出端固接一擺桿，將所有擺桿的兩端分別連接在兩連桿上。
所述風(fēng)向俯仰調(diào)整結(jié)構(gòu)可調(diào)節(jié)角度范圍為±15度。
所述風(fēng)向水平調(diào)整結(jié)構(gòu)可調(diào)節(jié)角度范圍為±30度。
本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明由于在系統(tǒng)的主承力結(jié)構(gòu)上設(shè)置了一由俯仰控制電機(jī)帶動(dòng)的俯仰框架，因此可以通過(guò)俯仰控制電機(jī)控制造風(fēng)系統(tǒng)在俯仰方向的造風(fēng)。2、本發(fā)明由于在俯仰框架上設(shè)置了一水平控制電機(jī)，并通過(guò)水平控制電機(jī)帶動(dòng)擺桿和連桿同步運(yùn)動(dòng)，因此可以使每一臺(tái)造風(fēng)系統(tǒng)中的風(fēng)機(jī)都在隨俯仰框架作俯仰運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，沿自身的樞接線在水平方向擺動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明造風(fēng)系統(tǒng)在二個(gè)自由度內(nèi)自由變化的目的。3、本發(fā)明首次提出了通過(guò)旋轉(zhuǎn)單個(gè)風(fēng)機(jī)和成組風(fēng)機(jī)的朝向來(lái)改變所產(chǎn)生的風(fēng)向，使整個(gè)造風(fēng)系統(tǒng)可隨時(shí)任意調(diào)整，并可以通過(guò)預(yù)先設(shè)定的時(shí)間序列給定兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)方式，從而實(shí)現(xiàn)風(fēng)向按照時(shí)間的變化而變化。本發(fā)明填補(bǔ)了海洋深水試驗(yàn)中的二自由度風(fēng)速模擬的空白，滿足了我國(guó)海洋工程試驗(yàn)研究的急需，為海洋工程試驗(yàn)研究提供了關(guān)鍵的技術(shù)支持和試驗(yàn)手段。


圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意2是本發(fā)明風(fēng)向俯仰調(diào)整結(jié)構(gòu)的側(cè)視示意3是本發(fā)明俯仰調(diào)整狀態(tài)示意4是本發(fā)明風(fēng)向水平調(diào)整結(jié)構(gòu)的俯視示意5是本發(fā)明水平調(diào)整狀態(tài)示意圖具體實(shí)施方式
如圖1～5所示，本發(fā)明的二自由度造風(fēng)裝置包括一主承力結(jié)構(gòu)10、一風(fēng)向俯仰調(diào)整結(jié)構(gòu)20和一風(fēng)向水平調(diào)整結(jié)構(gòu)30。
主承力結(jié)構(gòu)10包括一大梁11，大梁11底部?jī)蓚?cè)設(shè)置有一對(duì)伸出臂12，在兩伸出臂12之間樞接風(fēng)向俯仰調(diào)整結(jié)構(gòu)20。
風(fēng)向俯仰調(diào)整結(jié)構(gòu)20包括一連接在一側(cè)伸出臂12上的俯仰控制電機(jī)21，俯仰控制電機(jī)21的輸出端穿過(guò)伸出臂12固接一俯仰框架22，俯仰框架22的另一端樞接在另一側(cè)伸出臂12上，在俯仰框架22上連接風(fēng)向水平調(diào)整結(jié)構(gòu)30。
風(fēng)向水平調(diào)整結(jié)構(gòu)30包括一設(shè)置在俯仰框架頂部的水平控制電機(jī)31，水平控制電機(jī)31的輸出端固接一擺桿32，在俯仰框架22內(nèi)設(shè)置若干風(fēng)機(jī)33，每個(gè)風(fēng)機(jī)33的上、下分別樞接在俯仰框架22上，每個(gè)風(fēng)機(jī)33頂部的樞接端穿出俯仰框架22并固接一擺桿34，將所有擺桿32、34兩端分別連接在兩同步桿35上。
上述實(shí)施例中，俯仰控制電機(jī)21和水平控制電機(jī)31可以采用步進(jìn)電機(jī)，也可以采用其它電機(jī)及傳動(dòng)裝置。俯仰控制電機(jī)21可以控制俯仰調(diào)整結(jié)構(gòu)20在±15°范圍內(nèi)擺動(dòng)；水平控制電機(jī)31可以控制水平調(diào)整結(jié)構(gòu)30在±30°范圍內(nèi)擺動(dòng)。關(guān)于俯仰控制電機(jī)21和水平控制電機(jī)31的轉(zhuǎn)動(dòng)角度還可以再大或再小，但上述角度范圍已經(jīng)可以滿足使用要求。
本發(fā)明操作時(shí)，俯仰控制電機(jī)21的轉(zhuǎn)動(dòng)可以帶動(dòng)俯仰框架22繞水平軸線進(jìn)行風(fēng)向的俯仰調(diào)整，水平控制電機(jī)31的轉(zhuǎn)動(dòng)可以通過(guò)擺桿34帶動(dòng)兩同步桿35在水平方向左右移動(dòng)，并通過(guò)兩同步桿35帶動(dòng)各連接風(fēng)機(jī)33的擺桿32帶動(dòng)各風(fēng)機(jī)沿自身樞接軸線擺動(dòng)，從而同時(shí)實(shí)現(xiàn)俯仰和水平兩個(gè)自由度的造風(fēng)操作。
權(quán)利要求
1.一種二自由度造風(fēng)系統(tǒng)，其特征在于它包括一主承力結(jié)構(gòu)、一風(fēng)向俯仰調(diào)整結(jié)構(gòu)、一風(fēng)向水平調(diào)整結(jié)構(gòu)；所述主承力結(jié)構(gòu)包括一大梁和一對(duì)設(shè)置在所述大梁兩側(cè)的剛性伸出臂；所述風(fēng)向俯仰調(diào)整結(jié)構(gòu)包括一樞接在所述兩側(cè)伸出臂之間的俯仰框架，所述俯仰框架的一側(cè)固接一俯仰控制電機(jī)的輸出端，所述俯仰控制電機(jī)連接在所述一側(cè)伸出臂上；所述風(fēng)向水平調(diào)整結(jié)構(gòu)包括若干風(fēng)機(jī)，每一所述風(fēng)機(jī)分別樞接在所述俯仰框架內(nèi)，且每一所述風(fēng)機(jī)的頂部樞接端固接一擺桿，所述俯仰框架的頂部連接一水平控制電機(jī)，所述水平控制電機(jī)的輸出端固接一擺桿，將所有擺桿的兩端分別連接在兩連桿上。
2.如權(quán)利要求1所述的一種二自由度造風(fēng)系統(tǒng)，其特征在于所述風(fēng)向俯仰調(diào)整結(jié)構(gòu)可調(diào)節(jié)角度范圍為±15度。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種二自由度造風(fēng)系統(tǒng)，其特征在于所述風(fēng)向水平調(diào)整結(jié)構(gòu)可調(diào)節(jié)角度范圍為±30度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種二自由度造風(fēng)系統(tǒng)，其特征在于它包括一主承力結(jié)構(gòu)、一風(fēng)向俯仰調(diào)整結(jié)構(gòu)、一風(fēng)向水平調(diào)整結(jié)構(gòu)；主承力結(jié)構(gòu)包括一大梁和一對(duì)設(shè)置在大梁兩側(cè)的剛性伸出臂；風(fēng)向俯仰調(diào)整結(jié)構(gòu)包括一樞接在兩側(cè)伸出臂之間的俯仰框架，俯仰框架的一側(cè)固接一俯仰控制電機(jī)的輸出端，俯仰控制電機(jī)連接在一側(cè)伸出臂上；風(fēng)向水平調(diào)整結(jié)構(gòu)包括若干風(fēng)機(jī)，每一風(fēng)機(jī)分別樞接在俯仰框架內(nèi)，且每一風(fēng)機(jī)的頂部樞接端固接一擺桿，俯仰框架的頂部連接一水平控制電機(jī)，水平控制電機(jī)的輸出端固接一擺桿，將所有擺桿的兩端分別連接在兩同步桿上。本發(fā)明填補(bǔ)了海洋深水試驗(yàn)中的二自由度風(fēng)速模擬的空白，滿足了我國(guó)海洋工程試驗(yàn)研究的急需，為海洋工程試驗(yàn)研究提供了關(guān)鍵的技術(shù)支持和試驗(yàn)手段。
文檔編號(hào)G01M10/00GK1811364SQ200610057378
公開日2006年8月2日 申請(qǐng)日期2006年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月10日
發(fā)明者李寧, 楊建民, 彭濤, 劉杰鳴, 張承懿, 王敏聲 申請(qǐng)人:中國(guó)海洋石油總公司, 中海石油研究中心, 上海交通大學(xué)