[发明专利]一种多自由度辅助船模启动与制动装置

说明书

本发明公开了一种多自由度辅助船模启动与制动装置，属于船舶与海洋工程实验设备技术领域，包括固定结构、纵向调节结构、垂向调节结构及桁架结构。固定结构安装在试验船模的甲板上，垂向调节结构与固定结构为一体化连接，垂向调节结构分别焊接在固定结构的上下两侧，纵向调节结构安装在同侧甲板的相邻垂向调节结构上，两侧甲板的纵向调节结构上安装有固定桁架，两个固定桁架之间连接有可滑移桁架，各部件之间均通过螺栓固定。该装置结构简单，各部件之间的相对位置可灵活调节，为不同形状船模的启动与制动提供多自由度的力支持点，能够有效防止船模在启动与制动时产生的较大载荷破坏贵重试验测量设备，拥有良好的经济性与实用性。

技术领域

本发明属于船舶与海洋工程实验设备技术领域，具体涉及一种多自由度辅助船模启动与制动装置。

背景技术

在拖曳水池中进行船模的阻力试验、自航试验等水动力性能试验过程中，船模从静止状态由拖车拖动，经历加速、匀速、减速直至静止等状态。在船模进行加速、减速的过程中会产生较大的载荷，若没有提供支持装置，这种载荷会直接作用在应力应变测力天平、适航仪以及自航仪等贵重试验测量设备上，导致测量设备的损坏。

以缩尺比31.6的KRISO Container Ship简称KCS船模进行阻力试验为例，实船水线间长L_pp＝230m，船模水线间长L_pp＝7.27m，船模总排水体积为1.649m³，则换算成试验时船模与压载的总质量为1645.7kg。KCS的设计航速是24节，在上述缩尺比状态下的设计航速是2.196m/s，拖车拖动船模的加速度为0.7m/s²，由牛顿第二运动定律可知，船模在加速阶段所受拖车的拖力＝1645.7kg×0.7m/s²＝1151.99N。而该缩尺比下的KCS船模在设计航速状态下航行时的阻力约为85N，相应的应力应变测力天平量程应该在0-200N或0-100N，天平的量程远小于加速段的拖力，因此诞生了船模拖曳夹具。

船模在加速段和减速段时使用船模拖曳夹具将船模固定住，以此在船模的加速和减速过程中施加拖力和拉力，从而保护了精密的测量设备。但是这种夹具无法直接将船模夹住，目前大多数的做法是在船模尾部搭上一根木质或钢制桁架，夹具将这根桁架夹住，从而固定住船模，以这样的方式来给船模施加拖力或拉力。但是这样的做法弊端很明显，一、每一个船模都需要有一个与其相适应的桁架，不能重复利用；二、船模的吃水不同，甲板高度也不同，不同船模所需的桁架高度也不同，安装起来较为繁琐；三、若刚性桁架一旦固定，测量设备安装位置与夹具位置可能不匹配，会给后续的试验操作带来烦冗的试验设备调节过程，容错率低；四、这样操作使船模启动与制动时的载荷完全施加在甲板两侧与桁架固定的点，容易造成船模甲板结构疲劳，造成破坏，安全系数较低。综合上述试验过程中的问题，本发明提出了一种多自由度辅助船模启动与制动装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种为船模提供适宜的启动托力和制动拉力的力支持点，防止船模在启动与制动时较大的载荷破坏贵重试验测量设备且能够简化试验操作过程的多自由度辅助船模启动与制动装置。

本发明的目的是这样实现的：

本发明公开了一种多自由度辅助船模启动与制动装置，包括固定结构6、纵向调节结构8、垂向调节结构和桁架结构，其中垂向调节结构包括上部垂向调节结构7和下部垂向调节结构12，桁架结构包括可滑移桁架9及固定桁架10；固定结构6安装在试验船模2的甲板上，垂向调节结构与固定结构6为一体化连接，上部垂向调节结构7和下部垂向调节结构12分别焊接在固定结构6的上下两侧，纵向调节结构8安装在同侧甲板的相邻垂向调节结构上，两侧甲板的纵向调节结构8上安装有固定桁架10，两个固定桁架10之间连接有可滑移桁架9，各部件之间均通过螺栓11固定。

优选的，所述的固定桁架10为立方体结构，与纵向调节结构8连接的一端开有通孔，通孔的形状和尺寸与纵向调节结构8的形状和尺寸相吻合，通孔外各端面均开有螺纹孔。