利用風(fēng)扇模擬流載荷的實驗裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及海洋工程，具體地，涉及一種利用風(fēng)扇模擬流載荷的實驗裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]流作為重要的海洋環(huán)境條件之一，是進(jìn)行船模試驗中需要模擬的重要試驗參數(shù)。目前，海洋工程中對流的模擬通常采用一組或多組固定在岸邊或固定在拖車上的造流管組成流陣在一定區(qū)域內(nèi)形成流場的方法實現(xiàn)。分析此種模擬技術(shù)，發(fā)現(xiàn)其不足點在于:
[0003]1、造流設(shè)備的造流能力有限，無法模擬大流速的情況；
[0004]2、流場不均勻，存在衰減問題；
[0005]3、覆蓋范圍有限，僅能在一定的寬度范圍內(nèi)產(chǎn)生流場；
[0006]4、造流管的位置一般固定不動，無法產(chǎn)生多角度的來流；
[0007]5、無法快速改變流速，不能模擬變流速的情況，使用的靈活性差；
[0008]6、整套設(shè)備造價昂貴，且需要消耗大量電能；
[0009]7、從開始造流到流場穩(wěn)定需要較長的時間，降低了試驗的效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種利用風(fēng)扇模擬流載荷的實驗裝置。
[0011]根據(jù)本發(fā)明提供的利用風(fēng)扇模擬流載荷的實驗裝置，包括閉環(huán)伺服系統(tǒng)模塊和自動控制模塊；
[0012]其中，所述閉環(huán)伺服系統(tǒng)模塊和所述自動控制模塊用于設(shè)置在船模上；
[0013]所述閉環(huán)伺服系統(tǒng)模塊包括全回轉(zhuǎn)風(fēng)扇和側(cè)推風(fēng)扇；
[0014]所述自動控制模塊包括六自由度光學(xué)運(yùn)動測量裝置、推力分配模塊、流載荷數(shù)據(jù)庫以及推力-轉(zhuǎn)速曲線存儲單元；
[0015]所述六自由度運(yùn)動測量裝置布置用于根據(jù)船速、艏向角以及設(shè)定的流速通過推力-轉(zhuǎn)速曲線存儲單元中存儲的推力-轉(zhuǎn)速曲線查詢流載荷數(shù)據(jù)庫求得船模所受到的流載荷，進(jìn)而通過推力分配模塊計算得到全回轉(zhuǎn)風(fēng)扇和側(cè)推風(fēng)扇的推力和角度。
[0016]優(yōu)選地，所述全回轉(zhuǎn)風(fēng)扇包括舵機(jī)、第一伺服電機(jī)、第一固定框架、第一軸套、第一傳動裝置、轉(zhuǎn)角傳感器以及第一風(fēng)扇；
[0017]其中，所述第一伺服電機(jī)的第一電機(jī)軸穿過所述第一軸套通過所述第一傳動裝置驅(qū)動所述第一風(fēng)扇的葉片轉(zhuǎn)動；
[0018]所述舵機(jī)、第一伺服電機(jī)設(shè)置在所述第一固定框架上；所述第一風(fēng)扇設(shè)置在所述第一軸套上；
[0019]所述舵機(jī)驅(qū)動所述第一軸套沿周向旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動所述第一風(fēng)扇的底座沿周向旋轉(zhuǎn)；所述轉(zhuǎn)角傳感器用于測量所述第一軸套的旋轉(zhuǎn)角度。
[0020]優(yōu)選地，所述舵機(jī)包括舵機(jī)主體、舵機(jī)軸和平帶輪傳動裝置；[0021 ] 其中，所述舵機(jī)主體與固定框架的第一下底板相連接，所述舵機(jī)軸通過第一聯(lián)軸器與舵機(jī)主體相連接，所述舵機(jī)軸通過平帶輪傳動裝置驅(qū)動所述軸套相配合。
[0022]優(yōu)選地，所述第一伺服電機(jī)包括第一伺服電機(jī)主體和第一電機(jī)軸；
[0023]其中，所述第一電機(jī)軸通過第二聯(lián)軸器與第一伺服電機(jī)主體相連接，所述第一電機(jī)軸穿透第一固定框架的第一上底板且通過第一軸承與第一固定框架的第一上底板相連接。
[0024]優(yōu)選地，所述第一固定框架包括第一上底板和第一下底板；
[0025]所述第一上底板通過第一焊接結(jié)構(gòu)件與第一下底板焊接形成的第一箱型結(jié)構(gòu)；
[0026]所述第一軸套通過第一軸承固定于固定所述第一上底板上。
[0027]優(yōu)選地，所述第一傳動裝置為圓錐齒輪傳動裝置。
[0028]優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)角傳感器固定于第一固定框架的第一上底板上。
[0029]優(yōu)選地，所述第一風(fēng)扇包括第一風(fēng)扇主體和第一風(fēng)扇軸；
[0030]所述第一風(fēng)扇主體通過螺栓固定于第一風(fēng)扇軸上，所述第一風(fēng)扇軸通過第二軸承和第三軸承與所述第一軸套相連接，第一伺服電機(jī)的第一電機(jī)軸通過第一所述傳動裝置驅(qū)動所述第一風(fēng)扇軸轉(zhuǎn)動。
[0031]優(yōu)選地，所述側(cè)推風(fēng)扇包括第二伺服電機(jī)、第二固定框架、第二軸套、第二傳動裝置以及第二風(fēng)扇；
[0032]其中，所述第二伺服電機(jī)包括第二伺服電機(jī)主體和第二電機(jī)軸，所述第二電機(jī)軸通過第二聯(lián)軸器與第二伺服電機(jī)主體相連接；
[0033]所述第二電機(jī)軸穿過所述第二固定框架的第二上底板且通過第四軸承與第二固定框架的第二上底板相連接；
[0034]所述第二固定框架包括第二上底板和第二下底板；第二上底板通過焊接結(jié)構(gòu)件與所述第二下底板焊接形成的第二箱型結(jié)構(gòu)；
[0035]所述第二軸套通過第四軸承固定于第二固定框架的第二上底板上，所述第二傳動裝置采用圓錐齒輪傳動裝置；
[0036]所述第二風(fēng)扇包括第二風(fēng)扇主體和第二風(fēng)扇軸，所述第二風(fēng)扇主體通過螺栓固定于第二風(fēng)扇軸上，所述第二風(fēng)扇通過第五軸承和第六軸承與第二軸套相連接，所述第二風(fēng)扇軸傳動與第二伺服電機(jī)的第二電機(jī)軸通過第二傳動裝置與所述第二風(fēng)扇軸轉(zhuǎn)動。
[0037]優(yōu)選地，所述第一下底板和所述第二下底板用于固定于所述船模的甲板上。
[0038]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0039]1、本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)流場的大范圍覆蓋，解決傳統(tǒng)造流的不均勻及衰減問題；
[0040]2、本發(fā)明能夠模擬多種流場情況；
[0041]3、本發(fā)明能實時給出流載荷的數(shù)值，解決了傳統(tǒng)試驗中難以直接測量的問題；
[0042]4、本發(fā)明充分利用流載荷數(shù)據(jù)庫，使模擬更加準(zhǔn)確；
[0043]5、本發(fā)明在試驗中能很快達(dá)到穩(wěn)定，不需要等待的時間，提高了試驗的效率；
[0044]6、本發(fā)明能極大地減小模擬流場所需的電能，綠色環(huán)保；
[0045]7、本發(fā)明使用方便，僅需要對船模做很小的改動即可應(yīng)用；
[0046]8、本發(fā)明是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，無需人工干預(yù)；
[0047]9、本發(fā)明安裝方便，對船的型線沒有大的影響。
【附圖說明】
[0048]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯:
[0049]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0050]圖2是本發(fā)明的正視示意圖；
[0051 ]圖3是本發(fā)明的俯視示意圖；
[0052]圖4本發(fā)明中全回轉(zhuǎn)風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0053]圖5是本發(fā)中全回轉(zhuǎn)風(fēng)扇的正視示意圖；
[0054]圖6是本發(fā)明中電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0055]圖7是本發(fā)明中固定框架的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0056]圖8是本發(fā)明中舵機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0057]圖9是本發(fā)明中角傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0058]圖10是本發(fā)明中傳動裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0059]圖11是本發(fā)明中側(cè)推風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0060]圖12是本發(fā)明中側(cè)推風(fēng)扇的正視示意圖；
[0061]圖13是本發(fā)明流載荷模擬流程圖；
[0062]圖14是本發(fā)明中風(fēng)扇布置示意圖。
【具體實施方式】
[0063]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0064]在本實施例中，本發(fā)明提供的利用風(fēng)扇模擬流載荷的實驗裝置，包括閉環(huán)伺服系統(tǒng)模塊和自動控制模塊；
[0065]其中，所述閉環(huán)伺服系統(tǒng)模塊和所述自動控制模塊用于設(shè)置在船模上；
[0066]所述閉環(huán)伺服系統(tǒng)模塊包括全回轉(zhuǎn)風(fēng)扇1和側(cè)推風(fēng)扇2 ;
[0067]所述自動控制模塊包括六自由度光學(xué)運(yùn)動測量裝置、推力分配模塊、流載荷數(shù)據(jù)庫以及推力-轉(zhuǎn)速曲線存儲單元；
[0068]所述六自由度運(yùn)動測量裝置布置用于根據(jù)船速、艏向角以及設(shè)定的流速通過推力-轉(zhuǎn)速曲線存儲單元中存儲的推力-轉(zhuǎn)速曲線查詢流載荷數(shù)據(jù)庫求得船模所受到的流載荷，進(jìn)而通過推力分配模塊計算得到全回轉(zhuǎn)風(fēng)扇1和側(cè)推風(fēng)扇2的推力和角度。
[0069]所述全回轉(zhuǎn)風(fēng)扇1包括舵機(jī)3、第一伺服電機(jī)4、第一固定框架8、第一軸套16、第一傳動裝置6、轉(zhuǎn)角傳感器7以及第一風(fēng)扇5 ;其中，所述第一伺服電機(jī)4的第一電機(jī)軸15穿過所述第一軸套16通過所述第一傳動裝置6驅(qū)動所述第一風(fēng)扇5的葉片轉(zhuǎn)動；所述舵機(jī)3、第一伺服電機(jī)4設(shè)置在所述第一固定框架8上；所述第一風(fēng)扇5設(shè)置在所述第一軸套16上；所述舵機(jī)3驅(qū)動所述第一軸套16沿周向旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動所述第一風(fēng)扇5的底座沿周向旋轉(zhuǎn)；所述轉(zhuǎn)角傳感器7用于測量所述第一軸套16的旋轉(zhuǎn)角度。
[0070]所述舵機(jī)3包括舵機(jī)主體9、舵機(jī)軸10和平帶輪傳動裝置11 ;其中，所述舵機(jī)主體9與固定框架8的第一下底板12相連接，所述舵機(jī)軸10通過第一聯(lián)軸器13與舵機(jī)主體9相連接，所述舵機(jī)軸10通過平帶輪傳動裝置11驅(qū)動所述軸套16相配合。
[0071]所述第一伺服