船模試驗中模擬風流載荷的裝置的制造方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及海洋工程，具體地，涉及一種船模試驗中模擬風流載荷的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]風和流作為重要的海洋環(huán)境條件之一，是進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風機和造流管在一定區(qū)域內(nèi)形成風場和流場的方法實現(xiàn)。分析此種模擬技術(shù)，發(fā)現(xiàn)其不足點在于:
[0003]1、造風和造流設備的造風和造流能力有限，無法模擬大風速和流速的情況；
[0004]2、傳統(tǒng)方式造出的風場和流場均存在不均勻及衰減的問題，降低了試驗的精度；
[0005]3、風場和流場覆蓋范圍有限，僅能在一定的寬度范圍內(nèi)產(chǎn)生風場和流場；
[0006]4、造風和造流管的位置一般固定不動，無法產(chǎn)生多角度的來流，限制了試驗的靈活性；
[0007]5、傳統(tǒng)造流設備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；
[0008]6、傳統(tǒng)造流設備無法快速改變流速，不能模擬變流速的情況，降低了試驗的效率;
[0009]7、風機一般位于開敞水域上方，風機產(chǎn)生的風會在水池中產(chǎn)生風成波和風成流，影響流場，降低試驗的精度；
[0010]8、設備龐大而且造價高昂，使用中需要消耗大量電能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種船模試驗中模擬風流載荷的裝置。旨在船舶模型試驗中比較精確地模擬風流載荷，以解決試驗中設備造風和造流能力有限、風場和流場不均勻、覆蓋范圍有限、靈活性差、需要消耗大量電能等問題。
[0012]根據(jù)本發(fā)明提供的船模試驗中模擬風流載荷的裝置，包括閉環(huán)伺服系統(tǒng)模塊和自動控制模塊；
[0013]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置在船模上；
[0014]所述閉環(huán)伺服系統(tǒng)模塊包括深浸沒全回轉(zhuǎn)螺旋槳和深浸沒側(cè)推螺旋槳；
[0015]所述自動控制模塊包括六自由度光學運動測量裝置、推力分配模塊、風流載荷數(shù)據(jù)庫以及推力-轉(zhuǎn)速曲線存儲單元；
[0016]所述六自由度運動測量裝置布置用于根據(jù)船速、艏向角以及設定的風速、流速通過推力-轉(zhuǎn)速曲線存儲單元中存儲的推力-轉(zhuǎn)速曲線查詢風流載荷數(shù)據(jù)庫求得船模所受到的風流載荷，進而通過推力分配模塊計算得到深浸沒全回轉(zhuǎn)螺旋槳和深浸沒側(cè)推螺旋槳的推力和角度。
[0017]優(yōu)選地，所述深浸沒全回轉(zhuǎn)螺旋槳包括舵機、第一伺服電機、第一固定框架、第一軸套、第一傳動裝置、轉(zhuǎn)角傳感器以及第一螺旋槳；
[0018]其中，所述第一伺服電機的第一電機軸穿過所述第一軸套通過所述第一傳動裝置驅(qū)動所述第一螺旋槳的葉片轉(zhuǎn)動；
[0019]所述舵機、第一伺服電機設置在所述第一固定框架上；所述第一螺旋槳設置在所述第一軸套上；
[0020]所述舵機驅(qū)動所述第一軸套沿周向旋轉(zhuǎn)，進而帶動所述第一螺旋槳的底座沿周向旋轉(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。
[0021]優(yōu)選地，所述舵機包括舵機主體、舵機軸和平帶輪傳動裝置；
[0022]其中，所述舵機主體與固定框架的第一下底板相連接，所述舵機軸通過第一聯(lián)軸器與舵機主體相連接，所述舵機軸通過平帶輪傳動裝置驅(qū)動所述軸套相配合。
[0023]優(yōu)選地，所述第一伺服電機包括第一伺服電機主體和第一電機軸；
[0024]其中，所述第一電機軸通過第二聯(lián)軸器與第一伺服電機主體相連接，所述第一電機軸穿透第一固定框架的第一下底板且通過第一軸承與第一固定框架的第一下底板相連接。
[0025]優(yōu)選地，所述第一固定框架包括第一下底板和第一下底板；
[0026]所述第一下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)；
[0027]所述第一軸套通過第一軸承固定于固定所述第一下底板上。
[0028]優(yōu)選地，所述第一傳動裝置為圓錐齒輪傳動裝置。
[0029]優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)角傳感器固定于第一固定框架的第一下底板上。
[0030]優(yōu)選地，所述第一螺旋槳包括第一螺旋槳主體和第一螺旋槳軸；
[0031]所述第一螺旋槳主體通過螺栓固定于第一螺旋槳軸上，所述第一螺旋槳軸通過第二軸承和第三軸承與所述第一軸套相連接，第一伺服電機的第一電機軸通過第一所述傳動裝置驅(qū)動所述第一螺旋槳軸轉(zhuǎn)動。
[0032]優(yōu)選地，所述深浸沒側(cè)推螺旋槳包括第二伺服電機、第二固定框架、第二軸套、第二傳動裝置以及第二螺旋槳；
[0033]其中，所述第二伺服電機包括第二伺服電機主體和第二電機軸，所述第二電機軸通過第二聯(lián)軸器與第二伺服電機主體相連接；
[0034]所述第二電機軸穿過所述第二固定框架的第二下底板且通過第四軸承與第二固定框架的第二下底板相連接；
[0035]所述第二固定框架包括第二下底板和第二下底板；第二下底板通過焊接結(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)；
[0036]所述第二軸套通過第四軸承固定于第二固定框架的第二下底板上，所述第二傳動裝置采用圓錐齒輪傳動裝置；
[0037]所述第二螺旋槳包括第二螺旋槳主體和第二螺旋槳軸，所述第二螺旋槳主體通過螺栓固定于第二螺旋槳軸上，所述第二螺旋槳通過第五軸承和第六軸承與第二軸套相連接，所述第二螺旋槳軸傳動與第二伺服電機的第二電機軸通過第二傳動裝置與所述第二螺旋槳軸轉(zhuǎn)動。
[0038]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。
[0039]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0040]1、本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)風場和流場的大范圍覆蓋，解決傳統(tǒng)造風和造流的不均勻及衰減問題；
[0041]2、本發(fā)明能夠模擬多種風場和流場情況；
[0042]3、本發(fā)明螺旋槳的埋深較大，不易發(fā)生空泡等情況，并能減少槳與船之間的干擾，使模擬更加準確；
[0043]4、本發(fā)明能實時給出風流載荷的數(shù)值，解決了傳統(tǒng)試驗中難以直接測量的問題；
[0044]5、本發(fā)明充分利用風風流載荷數(shù)據(jù)庫，使模擬更加準確；
[0045]6、本發(fā)明在試驗中能很快達到穩(wěn)定，不需要等待的時間，提高了試驗的效率；
[0046]7、本發(fā)明能極大地減小模擬風場和流場所需的電能，綠色環(huán)保；
[0047]8、本發(fā)明使用方便，僅需要對船模做很小的改動即可應用；
[0048]9、本發(fā)明是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，無需人工干預。
[0049]10、本發(fā)明安裝方便，對船的型線沒有大的影響。
【附圖說明】
[0050]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯:
[0051]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0052]圖2是本發(fā)明的正視示意圖；
[0053]圖3是本發(fā)明的俯視示意圖；
[0054]圖4本發(fā)明中深浸沒全回轉(zhuǎn)螺旋槳的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0055]圖5是本發(fā)中深浸沒全回轉(zhuǎn)螺旋槳的正視示意圖；
[0056]圖6是本發(fā)明中電機的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0057]圖7是本發(fā)明中固定框架的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0058]圖8是本發(fā)明中舵機的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0059]圖9是本發(fā)明中角傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0060]圖10是本發(fā)明中傳動裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0061]圖11是本發(fā)明中深浸沒側(cè)推螺旋槳的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0062]圖12是本發(fā)明中深浸沒側(cè)推螺旋槳的正視示意圖；
[0063]圖13是本發(fā)明風流載荷模擬流程圖；
[0064]圖14是本發(fā)明中深浸沒螺旋槳布置示意圖。
【具體實施方式】
[0065]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術(shù)人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應當指出的是，對本領域的普通技術(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。這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0066]在本實施例中，本發(fā)明提供的船模試驗中模擬風流載荷的裝置，包括閉環(huán)伺服系統(tǒng)模塊和自動控制模塊；
[0067]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置在船模上；
[0068]所述閉環(huán)伺服系統(tǒng)模塊包括深浸沒全回轉(zhuǎn)螺旋槳1和深浸沒側(cè)推螺旋槳2 ;
[0069]所述自動控制模塊包括六自由度光學運動測量裝置、推力分配模塊、風流載荷數(shù)據(jù)庫以及推力-轉(zhuǎn)速曲線存儲單元；
[0070]所述六自由度運動測量裝置布置用于根據(jù)船速、艏向角以及設定的風速、流速通過推力-轉(zhuǎn)速曲線存儲單元中存儲的推力-轉(zhuǎn)速曲線查詢風流載荷數(shù)據(jù)庫求得船模所受到的風流載荷，進而通過推力分配模塊計算得到深浸沒全回轉(zhuǎn)螺旋槳1和深浸沒側(cè)推螺旋槳2的推力和角度。
[0071]所述深浸沒全回轉(zhuǎn)螺旋槳1包括舵機3、第一伺服電機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以及第一螺旋槳5 ;其中，所述第一伺服電機4的第一電機軸15穿過所述第一軸套16通過所述第一傳動裝置6驅(qū)動所述第一螺旋槳5的葉片轉(zhuǎn)動；所述舵機3、第一伺服電機4設置在所述第一固定框架8上；所述第一螺旋槳5設置在所述第一軸套16上；所述舵機3驅(qū)動所述第一軸套16沿周向旋轉(zhuǎn)，進而帶動所述第一螺旋槳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。
[0072]所述舵機3包括舵機主