CN110514397A - 一种船舶摇摆模拟试验水下支撑装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及船舶海况模拟试验技术领域，提供一种船舶摇摆模拟试验水下支撑装置，包括底座、转动支撑装置和轴向限位装置；底座上安装转动支撑装置；转动支撑装置用于承托试验体的侧壁，并向试验体提供沿其轴向的旋转支撑；轴向限位装置安装在转动支撑装置沿轴向的一端或两端，并与试验体的端部相对应；本发明确保了试验体在模拟海洋环境的摇摆试验下，只沿其中轴线进行摆动，不会发生轴向窜动，这大大消除了试验体的惯性对动力牵引装置的影响，实现了在实验室条件下，对试验验证结果分析的准确性，并确保了模拟试验的安全性和可控性。

Description

一种船舶摇摆模拟试验水下支撑装置

技术领域

本发明涉及船舶海况模拟试验技术领域，尤其涉及一种船舶摇摆模拟试验水下支撑装置。

背景技术

在船舶海况模拟试验技术领域，模拟海洋条件的摇摆驱动装置在水中运动时，水波的叠加推动、水面的起伏，水体和壳体外表面的粘连效应，多组动力牵引装置施加外力的时差和力量大小的差异，均会干扰试验体在水中运动的稳定性，造成力控制单元、绳索运动监测控制单元反馈信号的超调，进而触发摇摆驱动设施的安全停机。

在现有的试验中，通常将1：10缩放的试验体作为模拟舱段，并将其引入海洋环境的摇摆运动试验，其中，试验体呈圆柱状结构，试验体的两端敞口，并在试验体的中部设有密闭的舱体。在试验时，直接将试验体置于水箱或水池中，试验体漂浮于水面上，由人工在岸上通过牵引绳驱动试验体进行水上摇摆，并完成相应的验证试验。由于等比例缩放的试验体的体积较小，从而对其摇摆试验可实施有效的控制，并在一定程度上确保试验结果的准确性，但是，等比例缩放的试验体相应地存在验证试验效果不佳的问题。

目前，为了更好地验证试验效果，采用全尺度的试验体进行摇摆试验。然而，当试验体采用全尺度的模拟舱段时，其重量可达到1000t。由于该全尺度试验体没有设置相应的支撑装置，通过岸上牵引装置对其进行牵引时，试验体不会沿着固定的轴进行摇摆，这严重影响到试验验证结果分析的准确性；另外，由于全尺度试验体具有较大的质量，当在没有相关支撑的情况下，该试验体在摇摆的过程中具有较大的惯性，从而会对岸上牵引装置带来较大的反向拉力，这严重地影响到试验的安全性。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种船舶摇摆模拟试验水下支撑装置，用以解决当前采用全尺度的试验体进行摇摆试验时，由于缺乏相应的支撑装置，使得试验体不会沿着固定的轴进行摇摆，从而导致难以确保试验验证结果分析的准确性，并存在试验安全风险的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种船舶摇摆模拟试验水下支撑装置，包括底座、转动支撑装置和轴向限位装置；

所述底座上安装所述转动支撑装置；

所述转动支撑装置用于承托试验体的侧壁，并向所述试验体提供沿其轴向的旋转支撑；

所述轴向限位装置安装在所述转动支撑装置沿轴向的一端或两端，并与所述试验体的端部相对应。

优选的，本发明中还包括安装在所述轴向限位装置上的径向限位装置，所述径向限位装置用于对所述试验体进行径向限位。

优选的，本发明中所述转动支撑装置包括多个沿轴向并排布置的支撑体，所述支撑体的底部与所述底座相连接；每个所述支撑体上设有敞口朝上布置的第一弧形缺口，所述第一弧形缺口的侧壁上装有多套托轮组件，所述托轮组件用于向所述试验体提供沿轴向的旋转支撑。

优选的，本发明中所述支撑体由左、右对称布置的两半组合而成，相邻两个所述支撑体之间通过横梁相连接。

优选的，本发明中所述托轮组件包括第一液压缸和托轮，所述第一液压缸沿径向固定在所述第一弧形缺口上，所述托轮安装在所述第一液压缸的伸缩端。

优选的，本发明中所述轴向限位装置包括翻板和第二液压缸；所述翻板的一侧边与所述转动支撑装置相铰接；所述第二液压缸的伸缩端与所述翻板的端面相铰接，所述第二液压缸的底座与所述转动支撑装置相铰接。

优选的，本发明中所述转动支撑装置上设有第一铰接耳，所述翻板的一侧边设有第二铰接耳，所述第一铰接耳、所述第二铰接耳通过铰接轴同轴连接。

优选的，本发明中所述翻板上相对其铰接的一侧边设有第二弧形缺口；所述径向限位装置包括安装在所述第二弧形缺口上的多套径向限位组件，所述径向限位组件用于对所述试验体的内侧壁进行径向限位。

优选的，本发明中所述径向限位组件包括径向手臂和轴向压块，所述径向手臂的一端连接所述第二弧形缺口的侧壁，另一端连接所述轴向压块的一端；所述轴向压块的端面靠近所述试验体的端部的内侧壁。

优选的，本发明中所述翻板的翻转角度为0°～90°，所述翻板在翻转90°时处于竖直状态，且所述翻板与所述试验体的端部之间预留有轴向间隙。

(三)技术效果

本发明提供的船舶摇摆模拟试验水下支撑装置，当对全尺度的试验体进行摇摆试验时，先将底座固定在试验水池的底部，再将试验体吊装在转动支撑装置上，并由轴向限位装置对试验体沿轴向进行限位，从而在模拟海洋环境，通过动力牵引装置牵引试验体进行摇摆时，试验体只能在转动支撑装置承托下，沿其中轴线进行摆动，并且不会发生轴向窜动，这大大消除了试验体的惯性对动力牵引装置的影响，实现了在实验室条件下，对试验验证结果分析的准确性，并确保了试验体(模拟舱段)引入海洋环境摇摆运动试验的安全性和可控性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所示的船舶摇摆模拟试验水下支撑装置的主视结构示意图；

图2为本发明实施例所示的船舶摇摆模拟试验水下支撑装置的右视结构示意图；

图3为本发明实施例所示的轴向限位装置和径向限位装置的安装结构示意图；

图4为本发明实施例所示的托轮组件在支撑体上的局部安装结构示意图。

图中：1-底座，2-支撑体，3-试验体，4-第一弧形缺口，5-横梁，6-第一液压缸，7-托轮，8-翻板，9-第二液压缸，10-第一铰接耳，11-第二铰接耳，12-铰接轴，13-第二弧形缺口，14-径向手臂，15-轴向压块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见图1-2，本实施例提供了一种船舶摇摆模拟试验水下支撑装置，包括底座1、转动支撑装置和轴向限位装置；底座1上安装所述转动支撑装置；所述转动支撑装置用于承托试验体3的侧壁，并向试验体3提供沿其轴向的旋转支撑；所述轴向限位装置安装在所述转动支撑装置沿轴向的两端(也可为其中一端)，并与试验体3的端部相对应。

由图1-2所示的结构可知，试验体3作为全尺度模拟舱段，在进行摇摆试验时，先将底座1固定在试验水池的底部，再将试验体3吊装在转动支撑装置上，并由两套轴向限位装置对试验体的艏艉两端沿轴向进行限位，从而在模拟海洋环境，通过动力牵引装置牵引试验体进行摇摆时，试验体3只能在转动支撑装置的承托下，沿其中轴线进行转动，并且不会发生轴向窜动，这大大消除了试验体3的惯性对动力牵引装置的影响，实现了在实验室条件下，对试验验证结果分析的准确性，并确保了试验体(模拟舱段)引入海洋环境摇摆运动试验的安全性和可控性。

进一步的，本实施例还包括安装在所述轴向限位装置上的径向限位装置，所述径向限位装置用于对试验体3进行径向限位，防止试验体3发生沿径向的窜动或摆动，以确保试验验证结果分析的准确性。

进一步的，本实施例中所述转动支撑装置包括多个沿轴向并排布置的支撑体2，支撑体2的底部与底座1相连接；每个支撑体上设有敞口朝上布置的第一弧形缺口4，第一弧形缺口4的侧壁上装有多套托轮组件，托轮组件用于向试验体3提供沿轴向的旋转支撑。

具体地，由图1所示的结构可知，支撑体2沿轴向等间距设有三个，三个支撑体2上的第一弧形缺口4共同构成一个弧形下凹区域，并且由于各个第一弧形缺口4的侧壁上均装有相对应的多套托轮组件，则转动支撑装置实现了对试验体3的稳定支撑，并且由于试验体3与各套托轮组件之间构成滚动接触，则试验体3在动力牵引装置的牵引下，将很容易沿其中轴线进行顺时针或逆时针摆动。

进一步的，本实施例中支撑体2由左、右对称布置的两半组合而成，相邻两个支撑体之间通过横梁5相连接。由此，不仅便于单个支撑体2的加工和组装，还确保了转动支撑装置整体的机械强度。

进一步的，参见图4，本实施例中所述托轮组件包括第一液压缸6和托轮7，第一液压缸6沿径向固定在第一弧形缺口4上，托轮7安装在第一液压缸6的伸缩端。由此，每套托轮组件均沿径向具备一定的位移自补偿能力，这使得相应的每个托轮7的轮边均能够与试验体3的外侧壁相贴合，从而实现了转动支撑装置对试验体3提供沿轴向的稳定的旋转支撑。

进一步的，本实施例中所述轴向限位装置包括翻板8和第二液压缸9；翻板8的一侧边与所述转动支撑装置的支撑体2相铰接；第二液压缸9设有左右两个，每个第二液压缸9的伸缩端与翻板8的端面相铰接，每个第二液压缸9的底座与所述转动支撑装置的支撑体2相铰接，其中，翻板8的翻转角度为0°～90°，翻板8在翻转90°时处于竖直状态，此时，翻板8与试验体3的端部之间预留有轴向间隙。

具体的，通过将轴向限位装置设计为翻板8和第二液压缸9的组合结构，这使得试验体3在转动支撑装置上安装到位后，翻板8才在第二液压缸9的驱动下，进行90°翻转，以实现对试验体3的轴向窜动进行止挡，不仅操作简单便捷，达到了相应的止挡效果，而且确保了本实施例所示的支撑装置在整体结构上的紧凑性。

进一步的，为了确保翻板8进行稳定地进行翻转，本实施例在支撑体2上设有左、右两个第一铰接耳10，并在翻板8的一侧边设有左、右两个第二铰接耳11，第一铰接耳10、第二铰接耳11通过铰接轴12同轴连接，即铰接轴12同时插装在第一铰接耳10、第二铰接耳11中，参见图3。

进一步的，参见图3，本实施例在翻板8上相对其铰接的一侧边设有第二弧形缺口13；所述径向限位装置包括安装在第二弧形缺口13上的三套径向限位组件，所述径向限位组件用于对试验体3的内侧壁进行径向限位。

具体的，本实施例中所述径向限位组件包括径向手臂14和轴向压块15，径向手臂14的一端连接第二弧形缺口13的侧壁，另一端连接轴向压块15的一端；轴向压块15的端面靠近试验体3的端部的内侧壁，从而在试验体3发生沿径向的窜动或摆动时，轴向压块15均会对试验体3进行径向限位，以确保试验体3在动力牵引装置的牵引下，沿其中轴线进行顺时针或逆时针摆动，进而确保试验验证结果分析的准确性。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种船舶摇摆模拟试验水下支撑装置，其特征在于，

包括底座、转动支撑装置和轴向限位装置；

所述底座上安装所述转动支撑装置；

所述转动支撑装置用于承托试验体的侧壁，并向所述试验体提供沿其轴向的旋转支撑；

所述轴向限位装置安装在所述转动支撑装置沿轴向的一端或两端，并与所述试验体的端部相对应。

2.根据权利要求1所述的船舶摇摆模拟试验水下支撑装置，其特征在于，还包括安装在所述轴向限位装置上的径向限位装置，所述径向限位装置用于对所述试验体进行径向限位。

3.根据权利要求1或2所述的船舶摇摆模拟试验水下支撑装置，其特征在于，所述转动支撑装置包括多个沿轴向并排布置的支撑体，所述支撑体的底部与所述底座相连接；每个所述支撑体上设有敞口朝上布置的第一弧形缺口，所述第一弧形缺口的侧壁上装有多套托轮组件，所述托轮组件用于向所述试验体提供沿轴向的旋转支撑。

4.根据权利要求3所述的船舶摇摆模拟试验水下支撑装置，其特征在于，所述支撑体由左、右对称布置的两半组合而成，相邻两个所述支撑体之间通过横梁相连接。

5.根据权利要求3所述的船舶摇摆模拟试验水下支撑装置，其特征在于，所述托轮组件包括第一液压缸和托轮，所述第一液压缸沿径向固定在所述第一弧形缺口上，所述托轮安装在所述第一液压缸的伸缩端。

6.根据权利要求2所述的船舶摇摆模拟试验水下支撑装置，其特征在于，所述轴向限位装置包括翻板和第二液压缸；所述翻板的一侧边与所述转动支撑装置相铰接；所述第二液压缸的伸缩端与所述翻板的端面相铰接，所述第二液压缸的底座与所述转动支撑装置相铰接。

7.根据权利要求6所述的船舶摇摆模拟试验水下支撑装置，其特征在于，所述转动支撑装置上设有第一铰接耳，所述翻板的一侧边设有第二铰接耳，所述第一铰接耳、所述第二铰接耳通过铰接轴同轴连接。

8.根据权利要求6所述的船舶摇摆模拟试验水下支撑装置，其特征在于，所述翻板上相对其铰接的一侧边设有第二弧形缺口；所述径向限位装置包括安装在所述第二弧形缺口上的多套径向限位组件，所述径向限位组件用于对所述试验体的内侧壁进行径向限位。

9.根据权利要求8所述的船舶摇摆模拟试验水下支撑装置，其特征在于，所述径向限位组件包括径向手臂和轴向压块，所述径向手臂的一端连接所述第二弧形缺口的侧壁，另一端连接所述轴向压块的一端；所述轴向压块的端面靠近所述试验体的端部的内侧壁。

10.根据权利要求6所述的船舶摇摆模拟试验水下支撑装置，其特征在于，所述翻板的翻转角度为0°～90°，所述翻板在翻转90°时处于竖直状态，且所述翻板与所述试验体的端部之间预留有轴向间隙。