[发明专利]一种基于两点支撑的船舶波浪中三自由度运动测试机构

说明书

本发明公开了一种基于两点支撑的船舶波浪中三自由度运动测试机构，属于船舶耐波性实验技术领域，包括操作架、横摇组件、垂荡组件和纵摇组件；横摇组件包括横摇轴、横摇架和第二连接件，横摇架固定安装于船舶内壁，横摇轴穿过横摇架并沿船舶艏艉方向的中轴线设置，第二连接件固定安装于横摇轴中部；垂荡组件上端设置于操作架，下端通过第一连接件连接于第二连接件，第二连接件可绕第一连接件转动；纵摇组件的上端固定连接于操作架，下端设置于横摇轴并与横摇轴保持相对转动。本发明将第一连接件与第二连接件的连接处以及纵摇组件与横摇轴的连接处作为支撑点，采用两点支撑的方式加强了对船舶艏摇和横荡运动的约束以及机构的结构强度。

技术领域

本发明属于船舶耐波性实验技术领域，更具体地，涉及一种基于两点支撑的船舶波浪中三自由度运动测试机构。

背景技术

无约束的船舶在波浪中可以产生六个自由度的摇荡运动，即纵荡、横荡和垂荡、横摇、纵摇及艏摇。船舶在风浪作用下维持其正常功能的能力是值得研究的问题。船舶摇荡是耐波性的主要内容，准确获取船舶模型在波浪中摇荡运动的响应数据是最基础、也是最关键的问题。由于船舶模型的耐波性实验一般在拖曳水池中完成，受到拖车结构限制，目前的实验方法无法同时准确测得船舶模型六个自由度的运动响应，需要约束船舶一定的自由度运动，仅测试运动显著、影响严重的横摇、纵摇和垂荡运动响应幅值。

考虑到摇荡运动的相互耦合作用，传统的实验测试装置容易受到艏摇的影响，刚性不足并且装置的转轴未与船舶重心重合，使得其无法准确测得船舶横摇、纵摇和垂荡的运动响应。为了解决上述问题，需要设计一种完全释放船舶垂荡、横摇及纵摇运动的实验装置，并降低实验装置和船舶摇荡运动之间的相互影响。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于两点支撑的船舶波浪中三自由度运动测试机构，其目的在于通过将第一连接件与第二连接件的连接处以及纵摇组件与横摇轴的连接处作为支撑点以约束船舶的横荡和艏摇运动并释放船舶的纵摇运动，由此解决现有技术中船舶波浪运动测试机构采用单点支撑运动装置无法完全消除艏摇运动影响的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于两点支撑的船舶波浪中三自由度运动测试机构，包括操作架、横摇组件、垂荡组件和纵摇组件；

所述横摇组件用于释放船舶的横摇运动，包括横摇轴、横摇架和第二连接件，所述横摇架固定安装于船舶内壁，所述横摇轴穿过所述横摇架并沿船舶艏艉方向的中轴线设置，所述第二连接件固定安装于所述横摇轴中部；

所述垂荡组件用于释放船舶的垂荡运动，其上端设置于所述操作架，下端通过第一连接件连接于所述第二连接件，所述第二连接件可绕所述第一连接件转动从而释放船舶纵摇运动；

所述纵摇组件为多节独立件连接而成的摇摆臂结构，所述纵摇组件的上端固定连接于所述操作架，下端设置于所述横摇轴并与所述横摇轴保持相对转动；通过将第一连接件与第二连接件的连接处及所述纵摇组件与所述横摇轴的连接处作为支撑点以约束船舶的横荡和艏摇运动，并释放船舶的纵摇运动。

优选地，所述纵摇组件包括摇摆臂支持架、第一摇摆臂和第二摇摆臂；所述摇摆臂支持架固定安装于所述操作架；所述第一摇摆臂的左端可转动设置于所述摇摆臂支持架的下端，所述第一摇摆臂的右端可转动设置于所述第二摇摆臂的上端；所述第二摇摆臂的下端连接所述横摇轴并可沿其前端转动。

优选地，所述摇摆臂支持架垂直安装于所述操作架，在测试机构未工作时，调整配重使所述第一摇摆臂垂直于所述摇摆臂支持架，所述第二摇摆臂垂直于所述第一摇摆臂。

优选地，所述垂荡组件包括升沉杆，所述升沉杆的上端位于所述操作架的限位槽中，其下端固定连接于所述第一连接件。

优选地，所述垂荡组件还包括升沉杆固定架，所述升沉杆固定架固定安装于所述操作架的限位槽内，所述升沉杆位于所述升沉杆固定架内；所述升沉杆固定架用于对所述升沉杆进行限位以使所述升沉杆只沿垂向运动。