專利名稱：一種船模靜力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置的制作方法
一種船模靜力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明專利涉及一種靜力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，尤其是一種適用于船模浮態(tài)調(diào)整實(shí)驗(yàn)教學(xué)和船模傾斜實(shí)驗(yàn)教學(xué)，也適用于浮體模型水力學(xué)性能試驗(yàn)研究的靜力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
近年來，國際海運(yùn)事業(yè)蓬勃發(fā)展，各國不斷加強(qiáng)海軍建設(shè)，對(duì)船舶結(jié)構(gòu)和性能的研究提出了迫切的需求。這樣的背景下，各國加大了國內(nèi)高校船舶專業(yè)的建設(shè)，并對(duì)各高校船舶專業(yè)教學(xué)質(zhì)量，尤其是對(duì)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維能力和動(dòng)手能力的實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出了較高的要求。
目前，船舶專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要包括船舶結(jié)構(gòu)強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)教學(xué)、船舶阻力性能實(shí)驗(yàn)教學(xué)、船舶耐波性能實(shí)驗(yàn)教學(xué)、船舶操縱性能實(shí)驗(yàn)教學(xué)等，關(guān)于船模浮態(tài)調(diào)整和船模傾斜的船舶靜力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)較少，而船舶載重量和重心位置又是實(shí)船驗(yàn)收中校核的關(guān)鍵，需要進(jìn)行實(shí)船浮態(tài)調(diào)整試驗(yàn)和傾斜試驗(yàn)測量，開設(shè)船模靜力學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)專業(yè)知識(shí)的傳授、學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)和學(xué)生未來的工作應(yīng)用顯得尤為重要。開發(fā)船模靜力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置成為解決上訴問題的關(guān)鍵。本專利的目的是發(fā)明一種適用于高等學(xué)校船舶專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的靜力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，主要用于船模浮態(tài)調(diào)整實(shí)驗(yàn)教學(xué)和船模傾斜實(shí)驗(yàn)教學(xué)，也適用于浮體模型水力學(xué)性能的試驗(yàn)研究。
經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)，專利申請(qǐng)?zhí)枮?01020608632. 3，授權(quán)公告號(hào)為CN202159449U的實(shí)用新型專利“流體靜力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置”，包括增壓管主體3及設(shè)置在其下部的循環(huán)水槽1，循環(huán)泵2，右端的緩沖密封罐4、液位計(jì)5、水-空氣U形壓差計(jì)6、煤油-空氣U形壓差計(jì)7、水銀-空氣U形壓差計(jì)8、水-水銀雙液柱壓差計(jì)9、水-苯甲醇微差計(jì)10，水-空氣單管壓力計(jì)11、水封12和上部的導(dǎo)流管13。在導(dǎo)流管的管壁上開有多個(gè)測壓孔，每個(gè)測壓孔通過硅膠管與各自的測壓玻璃管連接。本實(shí)用新型由于設(shè)置了多個(gè)測點(diǎn)，安裝有多個(gè)壓差計(jì)因此可演示U形管壓差計(jì)、單管壓力計(jì)、液位計(jì)、微差計(jì)、液封、連通器的工作原理，可進(jìn)行正負(fù)壓操作，并可測定某些液體的密度。論文“船模強(qiáng)制運(yùn)動(dòng)裝置可行性方案分析與設(shè)計(jì)”中， 涉及一種船模強(qiáng)制運(yùn)動(dòng)裝置，該裝置以AWD直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)作為核心運(yùn)動(dòng)構(gòu)件，實(shí)現(xiàn)船模的強(qiáng)制六個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)。
本發(fā)明專利與申請(qǐng)?zhí)枮?01020608632. 3，授權(quán)公告號(hào)為CN202159449U的實(shí)用新型專利“流體靜力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置”以及論文“船模強(qiáng)制運(yùn)動(dòng)裝置可行性方案分析與設(shè)計(jì)”中涉及一種船模強(qiáng)制運(yùn)動(dòng)裝置，在用途、工作原理、結(jié)構(gòu)組成和形式上完全不同。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、易于加工和制造、便于拆裝和搬運(yùn)、使用和操作方便、測量精度高的靜力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的
船模靜力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，主要包括靜力學(xué)水槽(I)、連接架(2)、姿態(tài)儀(3)和數(shù)據(jù)采集與分析處理部分，靜力學(xué)水槽由兩段對(duì)稱的槽體通過螺栓連接構(gòu)成，兩端槽體之間墊有防漏橡膠墊，槽體由豎鋼和上、下角鋼焊接構(gòu)成骨架，槽體的側(cè)壁和底面用玻璃膠粘接玻璃壁；連接架由上橫槽鋼、下橫槽鋼和豎槽鋼焊接而成，固定在靜力學(xué)水槽上方的中間位置； 姿態(tài)儀安裝在連接架上。
姿態(tài)儀(3)包括垂向測量部分和角度測量部分，垂向測量部分包括I根豎桿(33)， 豎桿兩端裝有拉線支柱(35)，拉線支柱之間裝有拉線(37)，豎桿底部安裝有豎桿連接座(34)，豎桿上套有支撐框架(29)，支撐框架上、下兩端分別固定有4根支撐柱(30)，每根支撐柱上裝有2根軸(31)，每根軸固定I個(gè)滾珠軸承(32)，支撐框架上方套有固定卡(44)，支撐框架的側(cè)面安有I個(gè)線位移傳感器支座(38)，線位移傳感器支座上安有I個(gè)線位移傳感器(39 )和一個(gè)從動(dòng)輪(43 );角度測量部分包括連接在豎桿連接座上的上連接板(46 )，上連接板兩側(cè)固定有縱搖支撐板(48)，十字轉(zhuǎn)軸(70)的橫軸(72)兩端套在2個(gè)縱搖支撐板的軸承孔中，十字轉(zhuǎn)軸的縱軸(71)兩端套在2個(gè)橫搖支撐板(63)的軸承孔中，橫搖支撐板下連有下連接板(58)，下連接板上活連接模型連接板(60)，縱搖支撐板的一側(cè)有2根連接螺桿 (49),連接螺桿固定I塊縱搖角位移傳感器連接板(53),十字轉(zhuǎn)軸的橫軸的一端裝有縱搖扇齒輪(56 )，縱搖扇齒輪與縱搖圓齒輪(57 )齒合，縱搖圓齒輪與縱搖角位移傳感器(51)連接，安裝在縱搖角位移傳感器連接板上，橫搖支撐板上安有I塊橫搖角位移傳感器連接板 (64),十字轉(zhuǎn)軸的縱軸兩端裝有橫搖軸承(66), —個(gè)橫搖軸承內(nèi)側(cè)的縱軸上裝有橫搖扇齒輪(67 ),橫搖扇齒輪與橫搖圓齒輪(68 )齒合,橫搖圓齒輪與橫搖角位移傳感器(65 )連接， 安裝在橫搖角位移傳感器連接板上。
靜力學(xué)水槽的槽體為鋼骨架結(jié)構(gòu)，玻璃壁面；連接架為槽鋼架；姿態(tài)儀為鋁合金材料。
固定卡通過固定卡螺栓(45)夾緊豎桿，并將豎桿及附連構(gòu)件搭于支撐框架上端的滾珠軸承上限位，模型連接板利用模型連接孔(61 )，通過木螺釘與船?；钸B接。
固定卡通過固定卡螺栓(45)夾緊豎桿，并將豎桿及附連構(gòu)件搭于支撐框架上端的滾珠軸承上限位，模型連接板利用模型連接孔(61 )，通過木螺釘與船模活連接。
本發(fā)明的有益效果在于
(I)采用了水槽、連接架、姿態(tài)儀和數(shù)據(jù)采集與分析處理部分的結(jié)構(gòu)組成，使裝置不僅適用于各類浮體模型水力學(xué)性能的試驗(yàn)研究，尤其適用于船模浮態(tài)調(diào)整實(shí)驗(yàn)教學(xué)和船模傾斜實(shí)驗(yàn)教學(xué)。
(2)水槽部分采用角鋼骨架結(jié)構(gòu)和玻璃壁面，降低了槽體自重，方便實(shí)驗(yàn)觀察和操作，尤其是角鋼骨架的連接方式保證了槽體結(jié)構(gòu)的美觀，增強(qiáng)了槽體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，而槽體的分段設(shè)置及連接方式又有利于增大槽體容積，方便槽體的拆裝和移動(dòng)。
(3)姿態(tài)儀的獨(dú)特設(shè)計(jì)不僅可以實(shí)現(xiàn)模型的橫搖、縱搖運(yùn)動(dòng)，還能夠?qū)崿F(xiàn)升沉運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，扇齒輪、角位移傳感器、傳動(dòng)件的設(shè)置及輕質(zhì)鋁材料的選擇，不僅方便橫搖、縱搖、 橫傾、縱傾、垂蕩、升沉的測量，還使姿態(tài)儀具有較小的阻尼影響，保證了測量的精度。
(4)應(yīng)用了電測技術(shù)和原件、設(shè)備，使實(shí)驗(yàn)中橫搖、縱搖、橫傾、縱傾、垂蕩和升沉的測量具有較高的精度，采用東華DH5920數(shù)據(jù)采集與分析處理系統(tǒng)，使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集集成于一個(gè)采集界面，方便采集數(shù)據(jù)讀取和輸出，提高了實(shí)驗(yàn)效率。
( 5 )本發(fā)明的裝置容易加工和制造，成本較低，使用和操作方便。


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圖1船模靜力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)總圖； 2靜力學(xué)水槽單段槽體結(jié)構(gòu)圖；3連接架結(jié)構(gòu)圖；4垂向測量部分結(jié)構(gòu)圖；5支撐框架及其附連構(gòu)件結(jié)構(gòu)圖； 6角度測量部分結(jié)構(gòu)圖；7十字轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)圖；8數(shù)據(jù)采集與分析處理流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明專利的實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)說明
如圖1-8所示，本發(fā)明專利包括靜力學(xué)水槽I、連接架2、姿態(tài)儀3和數(shù)據(jù)采集與分 析處理部分。
圖中1.靜力學(xué)水槽，2.連接架，3.姿態(tài)儀，4.計(jì)算機(jī)，5.數(shù)據(jù)采集器，6.供電電 源，7.數(shù)據(jù)線，8.數(shù)據(jù)采集與分析處理軟件，9.1號(hào)豎鋼，10. 2號(hào)豎鋼，11. 3號(hào)豎鋼，12. 4 號(hào)豎鋼，13.1號(hào)下角鋼，14. 2號(hào)下角鋼，15. 3號(hào)下角鋼，16. 4號(hào)下角鋼，17.1號(hào)上角鋼， 18. 2號(hào)上角鋼，19. 3號(hào)上角鋼，20.側(cè)結(jié)構(gòu)加強(qiáng)板，21.底結(jié)構(gòu)加強(qiáng)板，22.結(jié)構(gòu)加強(qiáng)角鋼， 23.上橫槽鋼，24.下橫槽鋼，25.豎槽鋼，26.連接座，27.槽體連接孔，28.支撐框架連接 孔，29.支撐框架，30.支撐柱，31.軸，32.滾珠軸承，33.豎桿，34.豎桿連接座，35.拉線支 柱,36.拉線孔，37.拉線，38.線位移傳感器支座，39.線位移傳感器，40.線位移傳感器轉(zhuǎn) 軸，41.連接架連接孔，42.角度測量部分連接孔，43.從動(dòng)輪，44.固定卡，45.固定卡螺栓， 46.上連接板，47.上連接板孔，48.縱搖支撐板，49.連接螺桿，50.螺帽，51.縱搖角位移傳 感器，52.縱搖角位移傳感器轉(zhuǎn)軸，53.縱搖角位移傳感器連接板，54.縱搖軸承，55.縱搖 軸承孔，56.縱搖扇齒輪，57.縱搖圓齒輪，58.下連接板，59.下連接螺栓，60.模型連接板， 61.模型連接孔，62.木螺釘,63.橫搖支撐板,64.橫搖角位移傳感器連接板,65.橫搖角位 移傳感器，66.橫搖軸承,67.橫搖扇齒輪,68.橫搖圓齒輪,69.橫搖軸承孔,70.十字轉(zhuǎn)軸, 71.縱軸，72.橫軸，73.下連接板孔，74.橫搖角位移傳感器轉(zhuǎn)軸。
靜力學(xué)水槽I采用鋼骨架結(jié)構(gòu)，玻璃壁面。靜力學(xué)水槽I分為對(duì)稱的兩段，每段包 括4根豎鋼(I號(hào)豎鋼9、2號(hào)豎鋼10、3號(hào)豎鋼11、4號(hào)豎鋼12)、4根下角鋼(I號(hào)下角鋼13、 2號(hào)下角鋼14、3號(hào)下角鋼15、4號(hào)下角鋼16)、3根上角鋼(I號(hào)上角鋼17、2號(hào)上角鋼18、 3號(hào)上角鋼19)、4塊側(cè)結(jié)構(gòu)加強(qiáng)版20、I塊底結(jié)構(gòu)加強(qiáng)版21、I根結(jié)構(gòu)加強(qiáng)角鋼22。I號(hào)豎 鋼9和2號(hào)豎鋼10選用T形鋼，3號(hào)豎鋼11和4號(hào)豎鋼12選用角鋼。I號(hào)下角鋼13、2號(hào) 下角鋼14、3號(hào)下角鋼15的角口向上朝內(nèi)，4號(hào)下角鋼16的角口向下朝內(nèi)，I號(hào)上角鋼17、 3號(hào)上角鋼19的角口向下朝外,2號(hào)上角鋼18的角口向下朝內(nèi)。4塊側(cè)結(jié)構(gòu)加強(qiáng)板20分 別焊于I號(hào)豎鋼9和I號(hào)下角鋼13、2號(hào)豎鋼10和3號(hào)下角鋼15、3號(hào)豎鋼11和3號(hào)下角 鋼15、4號(hào)豎鋼12和I號(hào)下角鋼13之間。底結(jié)構(gòu)加強(qiáng)板21 —端焊于I號(hào)下角鋼13的中 間處，另一端焊于3號(hào)下角鋼15的中間處。結(jié)構(gòu)加強(qiáng)角鋼22 —端焊于I號(hào)豎鋼9的下端，另一端焊于2號(hào)豎鋼10的下端。兩段槽體對(duì)應(yīng)的3號(hào)豎鋼11、4號(hào)豎鋼12、4號(hào)下角鋼16 分別相對(duì)，并通過螺栓活連接。兩段槽體對(duì)應(yīng)的3號(hào)豎鋼11、4號(hào)豎鋼12和4號(hào)下角鋼16 間墊有防漏橡膠墊。玻璃板置于每段槽體的底面和三側(cè)壁面上，與上、下角鋼及豎鋼間通過玻璃膠粘接和水密防漏。
連接架2包括I根上橫槽鋼23、I根下橫槽鋼24、2根豎槽鋼25。上橫槽鋼23和下橫槽鋼24上分別開有2個(gè)支撐框架連接孔28，與支撐框架29上的連接架連接孔41通過螺栓活連接。上橫槽鋼23和下橫槽鋼24的槽口向下，兩根豎槽鋼25的槽口向內(nèi)。上橫槽鋼23和下橫槽鋼24的兩端分別與兩根豎槽鋼25的上端焊連。每個(gè)豎槽鋼25的下端焊連有一個(gè)連接座26，連接座26上開有兩個(gè)槽體連接孔27，通過螺栓與靜力學(xué)水槽I的槽體活連接。
姿態(tài)儀3為輕質(zhì)鋁合金材料，包括垂向測量部分和角度測量部分。垂向測量部分包括I個(gè)支撐框架29、8根支撐柱30、16根軸31、16個(gè)滾珠軸承32、I根豎桿33、I個(gè)豎桿連接座34、2根拉線支柱35、I根拉線37、I個(gè)線位移傳感器支座38、I個(gè)線位移傳感器39、 I個(gè)從動(dòng)輪43、I個(gè)固定卡44。16根支撐柱30分別位于支撐框架29的兩端，支撐框架29 的每個(gè)端立面上焊連有I個(gè)支撐柱30，每個(gè)支撐柱30的兩側(cè)分別焊連I個(gè)軸31，滾珠軸承 32套于軸31上，并能繞軸31轉(zhuǎn)動(dòng)。豎桿33通過滾珠軸承32限位于支撐框架29內(nèi)，并通過滾珠軸承32實(shí)現(xiàn)上下滑動(dòng)。豎桿連接座34固連于豎桿33的下端，上面開有角度測量部分連接孔42，通過螺栓與角度測量部分活連接。拉線支柱35活連接于豎桿33的兩端附近。 每個(gè)拉線支柱35上開有I個(gè)拉線孔36，拉線37系于拉線孔36內(nèi)，拉線37繞過從動(dòng)輪43， 拉線37隨豎桿33上下運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)從動(dòng)輪43轉(zhuǎn)動(dòng)。支撐框架29的一個(gè)側(cè)面上開有4個(gè)連接架連接孔41，與連接架2活鏈接，另一個(gè)側(cè)面上活連接有線位移傳感器支座38，線位移傳感器39活連接固定于線位移傳感器支座38上。從動(dòng)輪43與線位移傳感器轉(zhuǎn)軸40無相對(duì)位移活連接。固定卡44為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，通過固定卡螺栓45連接和夾緊豎桿33，搭于滾珠軸承 32上，定位豎桿33及其附連構(gòu)件。角度測量部分包括I塊上連接板46、2個(gè)縱搖支撐48、 2根連接螺桿49、2個(gè)螺帽50、I個(gè)縱搖角位移傳感器51、I塊縱搖角位移傳感器連接板52、 2個(gè)縱搖軸承54、I個(gè)縱搖扇齒輪56、I個(gè)縱搖圓齒輪57、I塊下連接板58、I塊模型連接板 60、2個(gè)橫搖支撐63、I塊橫搖角位移傳感器連接板64、I個(gè)橫搖角位移傳感器65、2個(gè)橫搖軸承66、I個(gè)橫搖扇齒輪67、I個(gè)橫搖圓齒輪68、I個(gè)十字轉(zhuǎn)軸70。上連接板46上開有4個(gè)上連接板孔47，每個(gè)縱搖支撐板48上開有I個(gè)縱搖軸承孔55，十字轉(zhuǎn)軸70包括2個(gè)縱軸 71和2個(gè)橫軸72。2個(gè)縱搖支撐48的上端分別與上連接板46固連?？v搖軸承54套于十字轉(zhuǎn)軸70的橫軸72上，與十字轉(zhuǎn)軸70的橫軸72 —起嵌于縱搖軸承孔55內(nèi)。連接螺桿49 一端活連接于縱搖支撐板48上，另一端通過螺帽50固定縱搖角位移傳感器連接板53，縱搖角位移傳感器51活連接于縱搖角位移傳感器連接板53上。縱搖扇齒輪56位于橫軸72的端部，縱搖支撐板48的外側(cè)?？v搖圓齒輪57與縱搖角位移傳感器轉(zhuǎn)軸52無相對(duì)運(yùn)動(dòng)活連接，縱搖扇齒輪56與縱搖圓齒輪57齒合。船模發(fā)生縱搖時(shí)，十字轉(zhuǎn)軸70的橫軸72在縱搖軸承54內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)軸端的縱搖扇齒輪56，進(jìn)而帶動(dòng)縱搖圓齒輪57和縱搖角位移傳感器轉(zhuǎn)軸52轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)縱傾和縱搖的測量。模型連接板60上開有模型連接孔61，模型連接板60 與船模通過木螺釘62活連接。下連接板58與模型連接板60通過下連接螺栓59活連接。 橫搖角位移傳感器連接板64固連于一側(cè)橫搖支撐板63的上端,橫搖角位移傳感器65活連接固定于橫搖角位移傳感器連接板64上。兩個(gè)橫搖支撐板63的下端與下連接板58固連， 每個(gè)橫搖支撐板63上開有橫搖軸承孔69。橫搖軸承66套在十字轉(zhuǎn)軸70的縱軸71上,嵌于橫搖軸承孔69內(nèi)。橫搖扇齒輪67活連接固定于十字轉(zhuǎn)軸70的縱軸71上,位于橫搖支撐板63的內(nèi)側(cè)。橫搖角位移傳感65和橫搖圓齒輪68通過橫搖角位移傳感器連接板64固定于橫搖支撐板63上。橫搖圓齒輪68與橫搖角位移傳感器轉(zhuǎn)軸74無相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)活連接。船模發(fā)生橫搖時(shí)，下連接板58、橫搖支撐板63、橫搖角位移傳感器連接板64、橫搖角位移傳感器65及橫搖圓齒輪68構(gòu)成的整體，通過橫搖軸承66繞十字轉(zhuǎn)軸70的縱軸71轉(zhuǎn)動(dòng)?？v軸 71上的橫搖扇齒輪67與橫搖圓齒輪68產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)橫搖角位移傳感器轉(zhuǎn)軸74 轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)橫傾和橫搖的測量。線位移傳感器39、縱搖角位移傳感器51、橫搖角位移傳感器 65均采用WDD35型角位移傳感器。
數(shù)據(jù)采集與分析處理部分包括計(jì)算機(jī)4、數(shù)據(jù)采集與分析處理系統(tǒng)、供電電源6和數(shù)據(jù)線7。計(jì)算機(jī)4采用ThinkPad便攜式計(jì)算機(jī)，配有1394數(shù)據(jù)線接口。數(shù)據(jù)采集與分析處理系統(tǒng)采用東華DH5920數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集器5和數(shù)據(jù)采集與分析處理軟件8。 數(shù)據(jù)采集器5對(duì)線位移傳感器39、縱搖角位移傳感器51和橫搖角位移傳感器65的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行采集，數(shù)據(jù)采集與分析處理軟件8安裝于計(jì)算機(jī)4內(nèi)，對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行峰值、谷值、峰峰值和平均值的分析。供電電源6采用濟(jì)南能華15V直流穩(wěn)壓供電電源，對(duì)線位移傳感器 39、縱搖角位移傳感器51和橫搖角位移傳感器65進(jìn)行供電。
一種船模靜力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置的工作原理及工作工程
一種船模靜力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置主要用于船模浮態(tài)調(diào)整實(shí)驗(yàn)教學(xué)和船模傾斜實(shí)驗(yàn)教學(xué)， 也可用于浮體模型水力學(xué)性能的試驗(yàn)研究。以實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用為例，實(shí)驗(yàn)前，首先對(duì)線位移傳感器39、縱搖角位移傳感器51、橫搖角位移傳感器65進(jìn)行標(biāo)定,然后向靜力學(xué)水槽I內(nèi)充入自來水，充水量以滿足實(shí)驗(yàn)要求為準(zhǔn)。充完水后，將船模放入靜力學(xué)水槽I內(nèi)，槽內(nèi)水體將船模浮起。將垂向測量部分的固定卡44松開并摘下，豎桿33及其附連構(gòu)件在滾珠軸承 32的限制下垂直落下，直至下連接板58與船模上的模型連接板60接觸，找準(zhǔn)船模位置，用下連接螺栓59連接下連接板58與船模上的模型連接板60。模型連好后，啟動(dòng)計(jì)算機(jī)4、數(shù)據(jù)采集器5、供電電源6和數(shù)據(jù)采集與分析處理軟件8，數(shù)據(jù)采集與分析處理軟件8采集初始狀態(tài)。船模浮態(tài)調(diào)整或傾斜實(shí)驗(yàn)時(shí)，若船模發(fā)生橫傾，船模帶動(dòng)下連接板58、橫搖支撐板 63、橫搖角位移傳感器連接板64、橫搖角位移傳感器65、橫搖圓齒輪68、橫搖軸承66構(gòu)成的整體繞十字轉(zhuǎn)軸70的縱軸71轉(zhuǎn)動(dòng)，縱軸71上的橫搖扇齒輪67與橫搖圓齒輪68發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，橫搖角位移傳感器65的角度感應(yīng)發(fā)生變化，在計(jì)算機(jī)4上，數(shù)據(jù)采集與分析處理軟件8通過數(shù)據(jù)采集器5采集橫搖角位移傳感器65上的角度感應(yīng)，測得模型的橫傾；若船模發(fā)生縱傾，船模帶動(dòng)下連接板58、橫搖支撐板63、橫搖角位移傳感器連接板64、橫搖角位移傳感器65、橫搖軸承66、橫搖扇齒輪67、橫搖圓齒輪68、十字轉(zhuǎn)軸70構(gòu)成的整體通過橫軸 72在縱搖軸承54內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，橫軸72上的縱搖扇齒輪56帶動(dòng)縱搖支撐板48上的縱搖圓齒輪 57和縱搖角位移傳感器轉(zhuǎn)軸52轉(zhuǎn)動(dòng)，縱搖角位移傳感器51的角度感應(yīng)發(fā)生變化，在計(jì)算機(jī) 4上，數(shù)據(jù)采集與分析處理軟件8通過數(shù)據(jù)采集器5采集縱搖角位移傳感器51上的角度感應(yīng)，測得模型的縱傾。若模型發(fā)生升沉變化，船模經(jīng)角度測量部分傳遞，帶動(dòng)豎桿33經(jīng)滾珠軸承32限位，在支撐框架29內(nèi)滑動(dòng)，經(jīng)豎桿33上拉線支柱35的作用，拉線37垂向運(yùn)動(dòng)， 帶動(dòng)從動(dòng)輪43和線位移傳感器轉(zhuǎn)軸40轉(zhuǎn)動(dòng)，線位移傳感器39的角度感應(yīng)發(fā)生變化，在計(jì)算機(jī)4上，數(shù)據(jù)采集與分析處理軟件8通過數(shù)據(jù)采集器5采集線位移傳感器39上的角度感應(yīng)，測得模型的升沉變化。如果實(shí)驗(yàn)為動(dòng)態(tài)測量，則測量的為橫搖、縱搖和垂蕩。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，關(guān)閉數(shù)據(jù)采集與分析處理軟件8、數(shù)據(jù)采集器5、供電電源6和計(jì)算機(jī)4，解開下連接板 58與模型連接板60的下連接螺栓59。抬起豎桿33及其附連構(gòu)件，旋緊固定卡螺栓45，用固定卡44卡住豎桿33，豎桿33及其附連構(gòu)件通過固定卡44搭于滾珠軸承32上。根據(jù)需要抬出船I旲和抽水，實(shí)驗(yàn)完畢。
權(quán)利要求
1.一種船模靜力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，主要包括靜力學(xué)水槽(I)、連接架(2)、姿態(tài)儀(3)和數(shù)據(jù)采集與分析處理部分，其特征是靜力學(xué)水槽由兩段對(duì)稱的槽體通過螺栓連接構(gòu)成，兩端槽體之間墊有防漏橡膠墊，槽體由豎鋼和上、下角鋼焊接構(gòu)成骨架，槽體的側(cè)壁和底面用玻璃膠粘接玻璃壁；連接架由上橫槽鋼、下橫槽鋼和豎槽鋼焊接而成，固定在靜力學(xué)水槽上方的中間位置；姿態(tài)儀安裝在連接架上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種船模靜力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是所述的姿態(tài)儀(3)包括垂向測量部分和角度測量部分，垂向測量部分包括I根豎桿(33)，豎桿兩端裝有拉線支柱(35)，拉線支柱之間裝有拉線(37)，豎桿底部安裝有豎桿連接座(34)，豎桿上套有支撐框架(29)，支撐框架上、下兩端分別固定有4根支撐柱(30)，每根支撐柱上裝有2根軸(31)，每根軸固定I個(gè)滾珠軸承(32)，支撐框架上方套有固定卡(44)，支撐框架的側(cè)面安有I個(gè)線位移傳感器支座(38)，線位移傳感器支座上安有I個(gè)線位移傳感器(39)和一個(gè)從動(dòng)輪(43);角度測量部分包括連接在豎桿連接座上的上連接板(46)，上連接板兩側(cè)固定有縱搖支撐板(48)，十字轉(zhuǎn)軸(70)的橫軸(72)兩端套在2個(gè)縱搖支撐板的軸承孔中，十字轉(zhuǎn)軸的縱軸(71)兩端套在2個(gè)橫搖支撐板(63 )的軸承孔中，橫搖支撐板下連有下連接板(58 )，下連接板上活連接模型連接板(60)，縱搖支撐板的一側(cè)有2根連接螺桿(49)，連接螺桿固定I塊縱搖角位移傳感器連接板(53),十字轉(zhuǎn)軸的橫軸的一端裝有縱搖扇齒輪(56),縱搖扇齒輪與縱搖圓齒輪(57)齒合，縱搖圓齒輪與縱搖角位移傳感器(51)連接，安裝在縱搖角位移傳感器連接板上，橫搖支撐板上安有I塊橫搖角位移傳感器連接板(64)，十字轉(zhuǎn)軸的縱軸兩端裝有橫搖軸承(66 ), —個(gè)橫搖軸承內(nèi)側(cè)的縱軸上裝有橫搖扇齒輪(67 ),橫搖扇齒輪與橫搖圓齒輪(68)齒合,橫搖圓齒輪與橫搖角位移傳感器(65)連接,安裝在橫搖角位移傳感器連接板上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種船模靜力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是所述的靜力學(xué)水槽的槽體為鋼骨架結(jié)構(gòu)，玻璃壁面；連接架為槽鋼架；姿態(tài)儀為鋁合金材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種船模靜力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是所述的固定卡通過固定卡螺栓(45)夾緊豎桿，并將豎桿及附連構(gòu)件搭于支撐框架上端的滾珠軸承上限位， 模型連接板利用模型連接孔(61 )，通過木螺釘與船?；钸B接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種船模靜力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是所述的固定卡通過固定卡螺栓(45)夾緊豎桿，并將豎桿及附連構(gòu)件搭于支撐框架上端的滾珠軸承上限位，模型連接板利用模型連接孔(61 )，通過木螺釘與船?；钸B接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種靜力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，尤其是一種適用于船模浮態(tài)調(diào)整實(shí)驗(yàn)教學(xué)和船模傾斜實(shí)驗(yàn)教學(xué)，也適用于浮體模型水力學(xué)性能試驗(yàn)研究的靜力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置。船模靜力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，主要包括靜力學(xué)水槽(1)、連接架(2)、姿態(tài)儀(3)和數(shù)據(jù)采集與分析處理部分，靜力學(xué)水槽由兩段對(duì)稱的槽體通過螺栓連接構(gòu)成，槽體的側(cè)壁和底面用玻璃膠粘接玻璃壁；連接架由上橫槽鋼、下橫槽鋼和豎槽鋼焊接而成，固定在靜力學(xué)水槽上方的中間位置；姿態(tài)儀安裝在連接架上。本發(fā)明不僅可以實(shí)現(xiàn)模型的橫搖、縱搖運(yùn)動(dòng)，還能夠?qū)崿F(xiàn)升沉運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，扇齒輪、角位移傳感器、傳動(dòng)件的設(shè)置及輕質(zhì)鋁材料的選擇，使姿態(tài)儀具有較小的阻尼影響，保證了測量的精度。
文檔編號(hào)G09B23/12GK102982709SQ201210532878
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月11日
發(fā)明者馬勇, 由世洲, 周廣利, 馬良 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)