[发明专利]一种简易海浪运动模拟平台装置

说明书

技术领域

本发明属于海浪模拟平台装置，具体涉及一种能够模拟船舶在海上航行或作业时甲板的升沉和横倾两自由度运动的简易海浪运动模拟平台装置。

背景技术

船舶在海上航行或作业时，所消耗的物资必须在海上得到不间断的补给。但是在海上有风浪的情况下，海浪的起伏会引起补给船和被补给船的相对运动，这对海上补给的安全作业构成很大威胁。因此，波浪补偿系统能够提高海浪补偿系统的综合性能，实现海上物资全天候安全补给。当前，波浪补偿系统的结构形式多样，按控制模式主要划分为随动式和主动式两大类波浪补偿系统。但是对于任何一类波浪补偿系统来说，在实验研究和样机研制阶段，构建一个能够模拟船舶甲板运动的模拟平台是首要的基础条件，对开展波浪补偿技术研究具有重要意义。

在开放的海洋环境中，由于海风、海浪、洋流的作用以及船舶自身航行运动，两船之间将呈现出横摇、纵摇、升沉、横倾、纵倾、偏航等六自由度的相对运动，其中升沉、横倾和纵倾运动是影响海上补给作业的主要因素。因此，海浪模拟平台必须满足不同海况的自身特点。目前，国内外已经研制了实现不同运动功能的海浪模拟平台，比如三自由度、六自由度海浪模拟平台。对开展波浪补偿系统实验研究来说，这些已有的海浪模拟平台由于结构复杂、体积庞大、造价昂贵，并不太合适，因此更急需设计体积小、效率高的简易海浪模拟平台。

发明内容

本发明的目的是提供一种简易海浪运动模拟平台装置，该装置能够模拟船舶甲板在海浪中升沉和横倾两个自由度运动，以快速构建满足波浪补偿系统研究所需的实验平台。

本发明的简易海浪运动模拟平台装置，有一底座，底座上设有竖向的导杆，一支撑架套在导杆上与导杆滑动配合，设在底座上的第一电机固定有一摇杆，摇杆通过滑块与设在支撑架上的导轨相配合，支撑架上设有第二电机，一载物平台的一端铰接在支撑架上，另一端与第二电机的凸轮相配合。

所述的升沉和横倾运动的频率分别由串联在电机电枢回路中的可调电阻调节电机转速进行控制。

所述滑块可以沿摇杆固定在不同的位置，以构成运动幅值调节结构。

所述运动幅值调节结构由摇杆通过齿配合的压块构成，压块的一端设有螺杆，可用螺母固定在摇杆上，另一端设有连接轴与滑块活动连接，通过调节压块在摇杆上的位置可以改变摇杆的作用距离，从而可以调节升沉方向运动的幅值。

本发明装置采用了“正弦-凸轮”机构，由第一电机驱动摇杆实现载物平台升沉方向的运动，由第二电机驱动凸轮实现载物平台横倾方向的运动，两路运动叠加可模拟两自由度的海浪运动。可通过串联在电机电枢回路中的可调电阻分别控制两个驱动电机的转速，实现两个方向运动频率的可调；通过调节摇杆上滑块的位置改变摇杆对支撑架的作用距离，以控制载物平台升沉运动的幅值。

本发明具有如下特点：一是结构简单，属于一个“正弦-凸轮”组合结构，可实现升沉方向大幅值运动，且易于加工制作；二是控制便捷，只需控制电机转速和调节摇杆作用距离就可以控制运动的频率和幅值，达到模拟不同海浪的目的；三是成本低廉。

附图说明

图1是本发明装置示意图。

图2是正弦机构原理图。

图3是凸轮机构原理图。

图4是第二电机的法兰式安装示意图。

图5是两个方向运动频率调节原理图。

图6是升沉方向运动幅值调节结构示意图。

具体实施方式

本发明的装置如图1所示，有一底座1，底座1上通过导杆座4设有两根竖向的导杆9，一支撑架7通过滑动轴承13套在导杆9上与导杆9滑动配合，底座1上用支架12装有第一电机11，该电机11的转轴上固定有一摇杆10，摇杆10通过滑块3与设在支撑架7上的导轨2相配合，所述滑块3可以沿摇杆11固定在不同的位置，支撑架7上设有第二电机5，一载物平台8的一端通过铰链14连接在支撑架7上，另一端与第二电机5转轴上的凸轮6相配合。

本发明装置中的第一电机11、摇杆10和第二电机5、凸轮6构成了“正弦-凸轮”机构。第一电机11驱动摇杆10实现升沉方向的运动，第二电机5驱动凸5轮实现横倾方向的运动，两路运动叠加可模拟两自由度的海浪运动。串联在电机电枢回路中的可调电阻分别控制两个驱动电机的转速，实现两个方向运动频率的可调；通过调节滑块3在摇杆10上不同位置以改变摇杆10作用距离可以控制升沉运动的幅值。