CN107367370B - 浮式闸门物模试验装置及多自由度工作方法 - Google Patents

Abstract

一种浮式闸门物模试验装置及多自由度工作方法，属于船舶与海洋工程、工程试验测试技术领域。该试验装置的方形支架机构放置在拖车机构的月池中，双轴盘机构的滚轮放置在方形支架机构上纵梁的凹槽导轨里，测力机构通过拉力仪的钢丝绳，连接双轴盘机构的外套管和方形支架机构下梁上的直板，形成上端通过双轴盘机构连接方形支架机构与导向杆机构，下端通过测力机构连接方形支架机构与导向杆机构。数值采集机构的信号接收端与测力机构中的信号发射端之间进行数据通讯。该试验装置具有多自由度模型导向功能，以满足多流角工况下的浮式闸门模型流力测量需要，而且结构简单、组合方便、维护容易，还可以用于其它浮式结构物的水流力特性试验。

Description

浮式闸门物模试验装置及多自由度工作方法

技术领域

本发明涉及一种浮式闸门物模试验装置及多自由度工作方法，属于船舶与海洋工程、工程试验测试技术领域。

背景技术

船舶试验拖曳水池是船体模型快速性试验的重要装备，用于测量船体阻力和运动姿态，并为船型优化设计提供依据。通常拖曳水池中的水是静止或造波状态，没有造流功能，但是可以在静止的水池里，通过拖车的运动来模拟水流速度，通过摆放试验模型方位来模拟水流方向。常规的拖曳水池的拖车机构不具备多流角工况的流力测量功能，因此，如果要在船舶拖曳水池里做浮式闸门模型流力特性试验，就需要发明设计一种具有多自由度模型导向功能的特殊装置，以满足多流角工况下的浮式闸门模型流力测量需要。这种新型浮式闸门物模试验装置的创造性就在于它除了具有水池拖车拖曳方向运动自由度外，还具有另外5个自由度，该装置使得浮式闸门模型流力测量试验能够顺利在常规船模试验水池里进行。浮式闸门物模试验装置结构简洁、组合方便、维护容易、便携轻量，该装置还可以用于其它浮式结构物的水流力特性试验。

发明内容

为了克服现有技术中存在的问题，本发明提供一种浮式闸门物模试验装置及多自由度工作方法，该试验装置应具有多自由度模型导向功能，以满足多流角工况下的浮式闸门模型流力测量需要，而且应结构简单、组合方便、维护容易、便携轻量，还可以用于其它浮式结构物的水流力特性试验。

本发明采用的技术方案是：一种浮式闸门物模试验装置，它包括拖车机构、方形支架机构、测力机构、浮体模型机构和数值采集机构，它还包括双轴盘机构和导向杆机构，所述拖车机构通过拖车平台面放置在拖曳水池的水池纵壁上端的拖车轨道上，在数值采集机构中的电脑控制下，拖车机构沿着拖车前进方向以不同速度做往复运动；所述方形支架机构放置在拖车机构的月池中，2个上横梁放置在2个工型纵向梁上面，上横梁与工型纵向梁形成矩形结构，并通过4个固定夹把上横梁与工型纵向梁固定在一起，固定夹内侧的凸台卡在上横梁两端的卡槽内，通过固定螺栓紧固，使得方形支架机构与拖车机构连接；所述双轴盘机构放置在方形支架机构的2个上纵梁中间，2个滚轮分别在2个上纵梁中的凹槽导轨里滚动，采用4个定位夹限制滚轮移动范围，调节或约束双轴盘机构在方形支架机构的X方向位置；所述导向杆机构放置在双轴盘机构中，内套管插在外套管套里，周向截面成同心圆，通过4个紧固螺栓把内套管与外套管固定连接在一起；通过连接螺栓和连接螺母把内套管下端的模型连接板与浮体模型机构的闸门甲板连接在一起；所述测力机构放置在方形支架机构的4根下梁围成的平面内，分别通过纵向拉力仪和横向拉力仪两端的A钢丝绳和B钢丝绳，连接双轴盘机构的外套管和方形支架机构下梁上的直板，形成了上端通过双轴盘机构连接方形支架机构与导向杆机构，下端通过测力机构连接方形支架机构与导向杆机构；所述浮体模型机构通过闸门甲板与导向杆机构的模型连接板搭接，采用连接螺栓固定连接；所述数值采集机构放置在拖车机构的拖车平台面1上，信号接收端与测力机构中的信号发射端之间进行数据通讯。

所述导向杆机构采用外套管和刻度盘套在内套管外，内套管与外套管同径向布置且沿轴向移动、绕轴线转动，内套管外侧印刻有基准线，内套管上端径向位置开设扳手插孔，转角扳手穿过扳手插孔，用转角扳手转动内套管，使得内套管上的基准线对应到刻度盘上的某刻度线角度，以调节内套管与外套管之间的相对转角；在内套管上端口径向位置连接吊环，当吊车钩住吊环时，方便于内套管与外套管之间的相对角度调整；内套管下端口连接模型连接板，在模型连接板长边方向两端部，分别用2个连接螺栓和2个螺母连接模型连接板和下面的浮体模型机构；在紧固螺栓松弛状态下，当浮式闸门模型漂浮吃水高度水线与水面吻合时，确定内套管与外套管的轴向相对位置。

所述双轴盘机构采用双轴盘套在外套管外面，在双轴盘外侧径向对称连接阶梯轴的大直径端；2个阶梯轴的小直径端分别穿过滚轮中心的轮轴孔，滚轮绕阶梯轴自由转动；在阶梯轴的小直径端有轴端螺孔，轴端螺栓拧在轴端螺孔里，阶梯轴的大直径端直径和轴端螺栓的螺帽直径大于滚轮的轮轴孔直径；2个滚轮分别在上纵梁的凹槽导轨里滚动，并通过定位夹限制滚轮在X方向移动范围；阶梯轴平行于上横梁，且垂直上纵梁，双轴盘绕阶梯轴轴线摆动；在双轴盘径向且垂直于阶梯轴方向，对称开有2个纵向轴孔；在外套管径向对称开有2个轴螺孔，2个纵轴螺栓径向对称穿过纵向轴孔，拧在外套管上的轴螺孔里。

所述的一种浮式闸门物模试验装置的多自由度工作方法采用的步骤如下：

a.根据水流速度和模型缩尺比，确定拖车前进方向的拖车机构拖曳速度；

b.根据水流方向，确定浮式闸门模型与拖车前进方向的相对角度，即流向角；

c.根据浮式闸门设计吃水和模型缩尺比，在浮式闸门模型两端标记水线，通过改变在水密舱室中的配重块重量和分布，调节水线高度与水面高度差，直到该高度差在工程测量精度范围内；

d.将方形支架机构安装在拖车机构的月池上方，采用固定夹紧固连接；将导向机构安装到双轴盘机构中，采用紧固螺栓连接；再通过吊车勾住吊环，把导向机构和双轴盘机构整体吊装安放在方形支架机构内，双轴盘机构的滚轮在凹槽导轨里；

e.浮式闸门模型在水面上漂浮到拖车月池下方，在紧固螺栓松弛状态下，与导向杆机构的内套管连接；

f.在紧固螺栓松弛状态下，通过转角扳手转动内套管，根据流向角对准刻度盘上的刻度线与内套管上的基准线，然后拧紧紧固螺栓；

g.通过调节滚轮在上纵梁凹槽导轨里的X方向位置，确定浮式闸门模型在月池中的纵向位置；然后采用定位夹限定滚轮在凹槽导轨里的位置；

h.安装纵向拉力仪和横向拉力仪，连接A钢丝绳和B钢丝绳，让内套管在双轴盘机构里自由绕X方向轴和Y方向轴摆动；在拖车和水流静止状态时，A钢丝绳和B钢丝绳处于松弛状态，在拖车行进时，A钢丝绳和B钢丝绳处于拉力状态；

i.初始化且标定纵向拉力仪和横向拉力仪，检测信号发射端和信号接收端通讯连接，安装在电脑中的测量分析软件开始工作，在试验测量过程中在线记录和分析数据，并在数据库中存储备份文件；电脑控制拖车拖曳速度、加速度和行进距离。

本发明的有益效果是：这种浮式闸门物模试验装置的拖车机构放置在拖车轨道上，在数值采集机构中的电脑控制下，拖车机构沿着拖车前进方向以不同速度做往复运动。方形支架机构放置在拖车机构的月池中，双轴盘机构的滚轮放置在方形支架机构上纵梁的凹槽导轨里，测力机构通过纵向拉力仪和横向拉力仪两端的钢丝绳，连接双轴盘机构的外套管和方形支架机构下梁上的直板，形成了上端通过双轴盘机构连接方形支架机构与导向杆机构，下端通过测力机构连接方形支架机构与导向杆机构。浮体模型机构通过闸门甲板与导向杆机构的模型连接板搭接，数值采集机构放置在拖车机构的拖车平台面上，信号接收端与测力机构中的信号发射端之间进行数据通讯。该试验装置具有多自由度模型导向功能，以满足多流角工况下的浮式闸门模型流力测量需要，还可以用于其它浮式结构物的水流力特性试验。

附图说明

图1是浮式闸门物模试验装置立体图。

图2 是浮式闸门物模试验装置俯视图。

图3 是浮式闸门物模试验装置正视图。

图4 是浮式闸门物模试验装置侧视图。

图5是局部立体图。

图6是图3的A-A剖视图。

图7是图4的B-B剖视图。

图8是图3的C-C剖视图。

图9是图3的D-D剖视图。

图10是图3的E-E剖视图。

图11是图3的F-F剖视图。

图12是图3的G-G剖视图。

图13是图5的K剖视图。

图14是图5的L剖视图。

图15是图5的M剖视图。

图16是数值采集机构图。

图17是机构连接图。

图中：1、拖车平台面，2、月池，3、圆柱，4、工型纵向梁，5、固定夹，5a、固定螺栓，6、拖车前进方向，7、水面，8、坐标系，9、水池纵壁，9a、拖车轨道，11、上横梁，11a、卡槽，12、上纵梁，12a、凹槽导轨，14、方柱，15、下梁，16、水平肘板，17、垂直肘板，18、定位夹，18a、定位凸台，18b、定位螺栓，21、双轴盘，21a、纵向轴孔，22、阶梯轴，22a、轴端螺孔，23、滚轮，23a、轮轴孔，24、轴端螺栓，25、纵轴螺栓，26、外套管，26a、轴螺孔，26b、紧固螺栓，26c、紧固螺孔，27、刻度盘，27a、刻度线，31、内套管，31a、扳手插孔，32、转角扳手，33、吊环，34、基准线，35、模型连接板，36、长肘板，37、短肘板，38、连接螺栓，39、螺母，41、纵向拉力仪，42、横向拉力仪，43、信号发射端，44a、托板，44b、直板，45a、A钢丝绳，45b、B钢丝绳，51、浮式闸门模型，52、闸门甲板，53、水线，54、水密水平隔板，55、水密垂直隔板，56、配重块，57、水密舱室，61、电脑，62、数据库，63、信号接收端。

具体实施方式

以下参照附图对本发明的结构做进一步描述。

图1表示出一种浮式闸门物模试验装置的立体图，图2、3、4分别表示出图1的俯视图、正视图和侧视图，图5表示出图1的局部立体图。图7表示出图4的B-B剖视图，图6、8、9、10、11、12分别表示出图3的A-A、C-C、D-D、E-E、F-F、G-G剖视图，图13、14、15分别表示出图5的K、L、M剖视图。图16表示出数值采集机构组成；图17表示出组成浮式闸门物模试验装置的各机构连接关系。

这种浮式闸门物模试验装置由拖车机构、方形支架机构、双轴盘机构、导向杆机构、测力机构、浮体模型机构和数值采集机构组成，这7个机构的连接关系如图17所示。

如图1所示，坐标系8是浮式闸门物模试验装置的参考坐标系，分别表示出纵向X方向、横向Y方向和垂向Z方向。

如图1所示，拖车机构是其它6个机构的载体，拖车机构通过拖车平台面1放置在拖曳水池的水池纵壁9上端的拖车轨道9a上；在数值采集机构中的电脑61控制下（如图16所示），拖车机构沿着拖车前进方向6（X方向），以不同速度做往复运动。如图1、2、3、4所示，方形支架机构放置在拖车机构月池2中，2个上横梁11放置在2个工型纵向梁4上面，上横梁11与工型纵向梁4形成矩形结构，并通过4个固定夹5把上横梁11与工型纵向梁4固定在一起，固定夹5内侧的凸台卡在上横梁11两端的卡槽11a内（如图13所示），通过固定螺栓5a紧固，使得方形支架机构与拖车机构连接。如图1、5、8、14所示，双轴盘机构放置在方形支架机构的2个上纵梁12中间，2个滚轮23分别在2个上纵梁12中的凹槽导轨12a里滚动，采用4个定位夹18限制滚轮23移动范围，调节或约束双轴盘机构在方形支架机构的X方向位置。如图1、3、5、6、9、10、12所示，导向杆机构放置在双轴盘机构中，内套管31插在外套管26套里，它们同轴向放置，周向截面成同心圆，通过4个紧固螺栓26b把内套管31与外套管26固定连接在一起。通过连接螺栓38和连接螺母39把内套管31下端的模型连接板35与浮体模型机构的闸门甲板52连接在一起。如图1、5、11、15所示，测力机构放置在方形支架机构的4根下梁15围成的平面内，分别通过纵向拉力仪41和横向拉力仪42两端的A钢丝绳45a和B钢丝绳45b，连接双轴盘机构的外套管26和方形支架机构下梁15上的直板44b。如图5所示，形成了上端通过双轴盘机构连接方形支架机构与导向杆机构，下端通过测力机构连接方形支架机构与导向杆机构。如图1、5、12所示，浮体模型机构通过闸门甲板52与导向杆机构的模型连接板35搭接，采用连接螺栓38固定连接。如图1、5、11、16所示，数值采集机构通常放置在拖车机构的拖车平台面1上，信号接收端63与测力机构中的信号发射端43之间进行数据通讯。

如图1、3、4所示，拖车机构由拖车平台面1、4个圆柱3、2个工型纵向梁4和4个固定夹5等构件组成。拖车平台面1呈水平面放置，其上表面与4个呈矩形放置的等长度圆柱3垂直连接；2个工型纵向梁4分别固定连接在圆柱3上端，2个工型纵向梁4沿X方向平行布置；在拖车平台面1上，以及在4个圆柱围成的矩形内，设置有矩形月池2。

如图1、2、13所示，方形支架机构由2个上横梁11、2个上纵梁12、2个凹槽导轨12a、4个方柱14、4个下梁15、4个定位夹18、4个水平肘板16和12个垂直肘板17等构件组成。4个下梁15水平放置，且固定连接成矩形，在矩形四角垂直连接4个等长度的方柱14，下梁15与方柱14直角连接处连接垂直肘板17；在方柱14上端分别连接沿Y方向且水平放置的上横梁11；在2个上横梁11之间垂直连接2个沿X方向放置的上纵梁12，上横梁11与上纵梁12直角连接处连接水平肘板16，沿上纵梁12长度方向上有凹槽导轨12a；每个上纵梁12上放置2个定位夹18，定位夹18上的定位凸台18a卡在凹槽导轨12a里，并通过定位螺栓18b卡紧。水平肘板16和垂直肘板17起到提高方形支架强度和稳定性作用。

如图1、2、5、6、7、14所示，双轴盘机构由双轴盘21、2个阶梯轴22、2个滚轮23、2个纵轴螺栓25、外套管26、刻度盘27、4个紧固螺栓26b等构件组成。双轴盘21和外套管26都是空心圆柱结构，双轴盘21套在外套管26外面，它们呈同轴向布置；在双轴盘21外侧径向对称连接阶梯轴22的大直径端；2个阶梯轴22的小直径端，分别穿过滚轮23中心的轮轴孔23a，滚轮23绕阶梯轴22自由转动；在阶梯轴22的小直径端有轴端螺孔22a，轴端螺栓24拧在轴端螺孔22a里，阶梯轴22的大直径端直径和轴端螺栓24螺帽直径略大于滚轮23的轮轴孔23a直径。2个滚轮23分别在上纵梁12的凹槽导轨12a里滚动，并通过定位夹18限制滚轮23在X方向移动范围；这时，阶梯轴22平行于上横梁11，且垂直上纵梁12，双轴盘21绕阶梯轴22轴线摆动。在双轴盘21径向且垂直于阶梯轴22方向，对称开有2个纵向轴孔21a；在外套管26径向对称开有2个轴螺孔26a，2个纵轴螺栓25径向对称穿过纵向轴孔21a，拧在外套管26上的轴螺孔26a里；这时，双轴盘21绕纵轴螺栓25摆动。在外套管26上端连接刻度盘27，在刻度盘27上表面印刻等分角度的刻度线27a，刻度盘27内径略大于导向机构的内套管31外径。在外套管26下端沿径向对称开设4个紧固螺孔26c，紧固螺栓26b拧过紧固螺孔26c与内套筒31外壁接触；可以根据需要，紧固螺栓26b在外套管26的轴向位置重复布置，以保证外套管26与内套筒31之间的夹紧连接。

如图1、5、6、7、9、10、12、14所示，导向杆机构由内套管31、转角扳手32、吊环33、基准线34、模型连接板35、长肘板36、短肘板37和4个连接螺栓38等构件组成。内套管31径向套在外套管26和刻度盘27里，内套管31与外套管26同径向布置且可以沿轴向移动、绕轴线转动，并通过紧固螺栓26b固定它们之间的相对位置。内套管31外侧印刻有基准线34，内套管31上端径向位置开设扳手插孔31a，转角扳手32穿过扳手插孔31a；在紧固螺栓26b松弛状态下，用转角扳手32转动内套管31，使得内套管31上的基准线34对应到刻度盘27上的某刻度线27a角度，以调节内套管31与外套管26之间的相对转角；在内套管31上端口径向位置连接吊环33，当吊车钩住吊环33时，方便于内套管31与外套管26之间的相对角度调整。内套管31下端口连接模型连接板35，在内套管31与模型连接板35直角连接处，沿模型连接板35长边方向分别对称连接一对长肘板36，沿模型连接板35短边方向分别对称连接一对短肘板35；在模型连接板35长边方向两端部，分别用2个连接螺栓和2个螺母连接模型连接板35和下面的浮体模型机构；在紧固螺栓26b松弛状态下，当浮式闸门模型51漂浮吃水高度水线53与水面7吻合时，确定内套管31与外套管26的轴向相对位置。

如图1、5、11、15所示，测力机构由纵向拉力仪41、横向拉力仪42、2个信号发射端43、2块托板44a、2块直板44b、2条A钢丝绳45a和2条B钢丝绳45b等构件组成。纵向拉力仪41安装在X方向，横向拉力仪42安装在Y方向；托板44a与直板44b直角连接，直板44b垂直连接在下梁15上；纵向拉力仪41和横向拉力仪42放置在水平托板44a上，分别通过A钢丝绳45a与外套管26连接，以及通过B钢丝绳45b与直板44b连接。在纵向拉力仪41和横向拉力仪42上均有信号发射端43，数值信号通过信号发射端43传递到数值采集机构的信号接收端63。

如图1、6、7、12所示，浮体模型机构由浮式闸门模型51、闸门甲板52、水线53、水密水平隔板54、水密垂直隔板55、配重块56和水密舱室57等构件组成。浮式闸门模型51外表面水密，内部通过水密水平隔板54和水密垂直隔板55分割成若干个水密舱室57，在水密舱室57中放置配重块56。在浮式闸门模型51侧面标记有水线53，在紧固螺栓26b松弛状态下，配重块56重量和布置决定了水面7高度与水线53相对位置。浮式闸门模型51上表面是闸门甲板52，它与模型连接板35紧贴在一起，并通过连接螺栓38和螺母39把浮式闸门模型51固定连接在内套管31下方。

如图15、16所示，数值采集机构由电脑61、数据库62和信号接收端63等构件组成。数值采集机构可以放置在拖车平台面1上，也可以放置在地面固定位置。信号接收端63接收到从测力机构的信号发射端43传过来的数据信息后，电脑61软件进行数据分析，并在数据库62中保存且备份。

如图1、5所示，浮式闸门物模试验装置具有5个自由度，这5个自由度为试验测量多工况下的物模水动力特性提供了必要条件。第一个自由度是X方向移动，分别由拖车机构沿拖车前进方向6以及双轴盘机构的滚轮23沿着方形支架机构的凹槽导轨12a滚动而产生的沿X方向运动；数值采集机构的电脑61根据试验工况的水流特性控制拖车机构在拖车前进方向6的速度和加速度，方形支架机构的定位夹18控制双轴盘机构移动范围，用于调节浮式闸门模型在月池2中的纵向位置。第二个自由度是Z方向移动，浮式闸门模型51在水中的浮态是由在水密舱室57中放置配重块56重量及其分布决定的；对应于每个试验工况的浮态，有相应的水线53；浮式闸门模型51顶端与导向杆机构中的内套管31下端连接，内套管31在双轴盘机构的外套管26内沿Z方向移动，以保持试验水池中的水面7高度与浮式闸门模型51水线53吃水高度吻合，这时通过紧固螺栓26b紧固内套管31位置。第三个自由度是绕Z方向轴转动，由于浮式闸门模型51通过模型连接板35与内套管31连接，因此浮式闸门模型51与拖车前进方向6（水流方向）的夹角可以通过转角扳手32转动内套管31，依照双轴盘机构的刻度盘27上的刻度线27a与导向机构的内套管31上的基准线34的相对角度进行调整，再通过紧固螺栓26b紧固外套管26和内套管31，保持调整后的浮式闸门模型51与水流方向夹角。第四个自由度是绕X方向轴转动，第五个自由度是绕Y方向轴转动，这两个轴转动自由度都是通过双轴盘机构实现的，双轴盘机构的阶梯轴22和纵轴螺栓25提供了导向机构的内套管31分别绕Y方向轴和X方向轴摆动功能，这种摆动位移保障了测力机构的纵向拉力仪41和横向拉力仪42测量工作。因此，第一、二、三自由度用于调节浮式闸门模型51在水中的位置和姿态，以及水流速度，保障浮式闸门模型51各种试验工况调节；第四、五自由度用于保障测量机构拉力仪测力过程。

Claims (4)

1.一种浮式闸门物模试验装置，它包括拖车机构、方形支架机构、测力机构、浮体模型机构和数值采集机构，其特征在于：它还包括双轴盘机构和导向杆机构，所述拖车机构通过拖车平台面（1）放置在拖曳水池的水池纵壁（9）上端的拖车轨道（9a）上，在数值采集机构中的电脑（61）控制下，拖车机构沿着拖车前进方向（6）以不同速度做往复运动；所述方形支架机构放置在拖车机构的月池（2）中，2个上横梁（11）放置在2个工型纵向梁（4）上面，上横梁（11）与工型纵向梁（4）形成矩形结构，并通过4个固定夹（5）把上横梁（11）与工型纵向梁（4）固定在一起，固定夹（5）内侧的凸台卡在上横梁（11）两端的卡槽（11a）内，通过固定螺栓（5a）紧固，使得方形支架机构与拖车机构连接；所述双轴盘机构放置在方形支架机构的2个上纵梁（12）中间，2个滚轮（23）分别在2个上纵梁（12）中的凹槽导轨（12a）里滚动，采用4个定位夹（18）限制滚轮（23）移动范围，调节或约束双轴盘机构在方形支架机构的X方向位置；所述导向杆机构放置在双轴盘机构中，内套管（31）插在外套管（26）套里，周向截面成同心圆，通过4个紧固螺栓（26b）把内套管（31）与外套管（26）固定连接在一起；通过连接螺栓（38）和连接螺母（39）把内套管（31）下端的模型连接板（35）与浮体模型机构的闸门甲板（52）连接在一起；所述测力机构放置在方形支架机构的4根下梁（15）围成的平面内，分别通过纵向拉力仪（41）和横向拉力仪（42）两端的A钢丝绳（45a）和B钢丝绳（45b），连接双轴盘机构的外套管（26）和方形支架机构下梁（15）上的直板（44b），形成了上端通过双轴盘机构连接方形支架机构与导向杆机构，下端通过测力机构连接方形支架机构与导向杆机构；所述浮体模型机构通过闸门甲板（52）与导向杆机构的模型连接板（35）搭接，采用连接螺栓（38）固定连接；所述数值采集机构放置在拖车机构的拖车平台面（1）上，信号接收端（63）与测力机构中的信号发射端（43）之间进行数据通讯。

2.根据权利要求1所述的一种浮式闸门物模试验装置，其特征在于：所述导向杆机构采用外套管（26）和刻度盘（27）套在内套管（31）外，内套管（31）与外套管（26）同径向布置且沿轴向移动、绕轴线转动，内套管（31）外侧印刻有基准线（34），内套管（31）上端径向位置开设扳手插孔（31a），转角扳手（32）穿过扳手插孔（31a），用转角扳手（32）转动内套管（31），使得内套管（31）上的基准线（34）对应到刻度盘（27）上的某刻度线（27a）角度，以调节内套管（31）与外套管（26）之间的相对转角；在内套管（31）上端口径向位置连接吊环（33），当吊车钩住吊环（33）时，方便于内套管（31）与外套管（26）之间的相对角度调整；内套管（31）下端口连接模型连接板（35），在模型连接板（35）长边方向两端部，分别用2个连接螺栓和2个螺母连接模型连接板（35）和下面的浮体模型机构；在紧固螺栓（26b）松弛状态下，当浮式闸门模型（51）漂浮吃水高度水线（53）与水面（7）吻合时，确定内套管（31）与外套管（26）的轴向相对位置。

3.根据权利要求1所述的一种浮式闸门物模试验装置，其特征在于：所述双轴盘机构采用双轴盘（21）套在外套管（26）外面，在双轴盘（21）外侧径向对称连接阶梯轴（22）的大直径端；2个阶梯轴（22）的小直径端分别穿过滚轮（23）中心的轮轴孔（23a），滚轮（23）绕阶梯轴（22）自由转动；在阶梯轴（22）的小直径端有轴端螺孔（22a），轴端螺栓（24）拧在轴端螺孔（22a）里，阶梯轴（22）的大直径端直径和轴端螺栓（24）的螺帽直径大于滚轮（23）的轮轴孔（23a）直径；2个滚轮（23）分别在上纵梁（12）的凹槽导轨（12a）里滚动，并通过定位夹（18）限制滚轮（23）在X方向移动范围；阶梯轴（22）平行于上横梁（11），且垂直上纵梁（12），双轴盘（21）绕阶梯轴（22）轴线摆动；在双轴盘（21）径向且垂直于阶梯轴（22）方向，对称开有2个纵向轴孔（21a）；在外套管（26）径向对称开有2个轴螺孔（26a），2个纵轴螺栓（25）径向对称穿过纵向轴孔（21a），拧在外套管（26）上的轴螺孔（26a）里。

4.根据权利要求1所述的一种浮式闸门物模试验装置的多自由度工作方法，其特征在于：采用的步骤如下：

a.根据水流速度和模型缩尺比，确定拖车前进方向（6）的拖车机构拖曳速度；

b.根据水流方向，确定浮式闸门模型（51）与拖车前进方向（6）的相对角度，即流向角；

c.根据浮式闸门设计吃水和模型缩尺比，在浮式闸门模型（51）两端标记水线（53），通过改变在水密舱室（57）中的配重块（56）重量和分布，调节水线（53）高度与水面（7）高度差，直到该高度差在工程测量精度范围内；

d.将方形支架机构安装在拖车机构的月池（2）上方，采用固定夹（5）紧固连接；将导向机构安装到双轴盘机构中，采用紧固螺栓（26b）连接；再通过吊车勾住吊环（33），把导向机构和双轴盘机构整体吊装安放在方形支架机构内，双轴盘机构的滚轮（23）在凹槽导轨（12a）里；

e.浮式闸门模型（51）在水面（7）上漂浮到拖车月池（2）下方，在紧固螺栓（26b）松弛状态下，与导向杆机构的内套管（31）连接；

f.在紧固螺栓（26b）松弛状态下，通过转角扳手（32）转动内套管（31），根据流向角对准刻度盘（27）上的刻度线（27a）与内套管（31）上的基准线（34），然后拧紧紧固螺栓（26b）；

g.通过调节滚轮（23）在上纵梁（12）凹槽导轨（12a）里的X方向位置，确定浮式闸门模型（51）在月池（2）中的纵向位置；然后采用定位夹（18）限定滚轮（23）在凹槽导轨（12a）里的位置；

h.安装纵向拉力仪（41）和横向拉力仪（42），连接A钢丝绳（45a）和B钢丝绳（45b），让内套管（31）在双轴盘机构里自由绕X方向轴和Y方向轴摆动；在拖车和水流静止状态时，A钢丝绳（45a）和B钢丝绳（45b）处于松弛状态，在拖车行进时，A钢丝绳（45a）和B钢丝绳（45b）处于拉力状态；

i.初始化且标定纵向拉力仪（41）和横向拉力仪（42），检测信号发射端（43）和信号接收端（63）通讯连接，安装在电脑（61）中的测量分析软件开始工作，在试验测量过程中在线记录和分析数据，并在数据库（62）中存储备份文件；电脑（61）控制拖车拖曳速度、加速度和行进距离。

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