一种船舶与海洋工程模型重心和惯量调节装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种船舶与海洋工程模型重心和惯量调节装置，包括测试底座装置、测试架、第一移动悬摆装置、第二移动悬摆装置、悬摆托架。承载测试架设置于测试底座装置顶面，测试底座装置是整体测量装调装置的安装支撑平台，第一移动悬摆装置、第二移动悬摆装置对称设置于承载测试架的顶面两端，悬摆托架设置于第一移动悬摆装置和第二移动悬摆装置之间，并分别与第一移动悬摆装置和第二移动悬摆装置转动连接，悬摆托架用于安装固定待测船只，第一移动悬摆装置和第二移动悬摆装置用于实现船只的惯量测量和三维质心的角度旋转，测试架用于支撑第一移动悬摆装置和第二移动悬摆装置，并移动调节第一移动悬摆装置和第二移动悬摆装置。

A device for adjusting the center of gravity and inertia of ship and ocean engineering model

【技术实现步骤摘要】
一种船舶与海洋工程模型重心和惯量调节装置
本专利技术涉及船舶与海洋工程制造技术，特别是一种船舶与海洋工程模型重心和惯量调节装置。
技术介绍
船舶与海工平台在行驶和停泊工作工程中，运动的平稳性、工作的安全性与其自身的质量特性参数具有紧密的联系，质量特性参数的测量对于研究与控制该类产品的运动过程和工作安全具有重要的意义。质量特性参数是指反映产品形状、质量及其分布特性的一系列参数的总称，通常反映了船舶与海洋工程平台的质量、质心等性能参数。在造船工业领域，质量特性参数对船舶与海工平台的性能质量具有重要的意义，直接关系到船舶与海工平台设计的成败。转动惯量描述的是船舶与海工平台相对于其横向和纵向转轴的转动惯性，表征船舶与海工平台惯性大小的物理量，是研究、设计、控制船舶与海工平台运动规律的重要工程技术参数，影响船舶与海工平台的振动特性，直接关系船舶与海工平台的性能和安全，因此船舶与海工平台转动惯量的测量具有重要的意义。目前，测量船舶与海工平台模型质量质心的方法主要有托架法和倾斜法两种，船舶与海工平台模型横向惯量和纵向惯量采用复摆惯量测量法。托架法质量质心测试技术是目前应用最为广泛的传统测试技术，将被测体简化为刚体安装在托架测试机构上，通过三个或4个称重传感器实现对托架和被测体系统质量的测量，基于平面内系统在受到外载荷作用下力矩平衡原理，得到各传感器的受力，并进行矢量合成得到被测体的特征量参数，实现对被测体质量二维平面质心的测量。为了测试不宜侧翻产品的三维质心特征量参数，常采用倾斜法质心测试方法测量被测体高度Y方向上的质心位置。倾斜法质心测试方法基于静态力矩平衡原理，通过测量在不同倾斜角度上作用在测力传感器的值的变化情况，通过建立质心高度、倾斜角度和传感器测力值之间的函数关系，获得被测体在高度方向上的质心位置。复摆法惯量测量结构简单，成本较低，转动惯量时，将该物体刚性地固定在水平轴上，再令其绕转轴（或采用刀口结构）转过角θ（参照平面与铅锤线的夹角，θ应很小），令其自由摆动，由物理模型建立周期T与该物体的转动惯量I（对O轴）及质心C到O的距离L间的关系。测量T、L及物体质量m即能得到该物体绕O轴的转动惯量I。船舶与海工平台模型属于大质量、不宜侧翻的异形体，在一个测试台上实现三维质心十分困难，再集成惯量测量就更加困难。目前船舶与海工平台模型的主要问题：1.采用多个测试台分别进行质量特性参数测量，平面质心、高度质心和横向惯量、纵向惯量变化量多，实现系统连续调节难度较大，也十分复杂繁琐。2.横向惯量和纵向惯量由于受到方向上的制约，船舶与海工平台模型不能翻转，现有的扭摆式惯量测试台主要用于测量绕垂直方向轴的转动惯量，横向惯量和纵向惯量测量主要采用复摆法惯量测试，此方法测试精度低，重复性较差，测量数据的可靠性难以保证。一次安装同时测量质量、三维质心、惯量并能系统调节的船舶与海工平台模型质量特性测试系统还未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种船舶与海洋工程模型重心和惯量调节装置，可以实现船舶与海工平台模型重量、三维质心、横向惯量和纵向惯量的高效高精度测量，同时还可以通过配平、装配位置关系的调整进行系统质量特性参数的调节。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种船舶与海洋工程模型重心和惯量调节装置，包括测试底座装置、测试架、第一移动悬摆装置、第二移动悬摆装置、悬摆托架。承载测试架设置于测试底座装置顶面，测试底座装置是整体测量装调装置的安装支撑平台，同时也用于船只的质心测量。第一移动悬摆装置、第二移动悬摆装置对称设置于承载测试架的顶面两端，悬摆托架设置于第一移动悬摆装置和第二移动悬摆装置之间，并分别与第一移动悬摆装置和第二移动悬摆装置转动连接，悬摆托架用于安装固定待测船只，第一移动悬摆装置和第二移动悬摆装置用于实现船只的惯量测量和三维质心的角度旋转，测试架用于支撑第一移动悬摆装置和第二移动悬摆装置，并移动调节第一移动悬摆装置和第二移动悬摆装置。本专利技术与现有技术相比，其显著优点在于：（1）实现船舶与海工平台模型重量、三维质心、横向惯量和纵向惯量的高精度测量和系统调节。（2）在一个测试台上、一次安装完成重量、三维质心、惯量的测量，减少安装次数、安装基准的转换，提高测量精度和工作效力，同时方便整个装置的调节。（3）采用旋摆法惯量测试方法代替复摆法惯量测试方法，振动源装置稳定性优于重力摆动动力源，消除了外界因素给测试系统带来的影响，提高了测试装置的稳定性，从而提高了惯量测试精度和重复性。（4）采用旋摆轴过船舶与海工平台模型质心的扭振方式，减少转动惯量平行轴定理理论计算和实际工程测量带来的实际误差。（5）采用托架为质心测试托架、质心倾斜架、转动惯量旋摆架于一体，机械机构高度集成，通过电动凸轮和电动离合装置实现质心和惯量功能的转换。（6）自动化程度高，通过系统控制实现测试架的自动升降、托架的自动正负回转、托架的自动悬摆，实现重量、二维质心、三维质心、惯量的测试，测试过程中减少人员参与，提高了系统的自动化水平，提高了船舶与海工平台模型的测试效率。附图说明图1是本专利技术船舶与海洋工程模型重心和惯量调节装置的结构示意图。图2是图1的左视图。图3是底台俯视图。图4是测试底座装置的结构示意图。图5是测试架的结构示意图。图6是第一移动悬摆装置的结构示意图。图7是第二移动悬摆装置的结构示意图。图8是悬摆托架装置的结构示意图。图9是悬摆托架装置的水平状态示意图。图10是悬摆托架旋转20°的状态示意图。图11是本专利技术三维质心测试原理图，其中图（a）是水平放置图，图（b）是倾斜放置图。图12是本专利技术三维惯量测试原理图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。结合图1至图10，一种船舶与海洋工程模型重心和惯量调节装置，包括测试底座装置1、测试架2、第一移动悬摆装置31、第二移动悬摆装置32、悬摆托架4。承载测试架2设置于测试底座装置1顶面，测试底座装置1是整体测量装调装置的安装支撑平台，同时也用于船只的质心测量。第一移动悬摆装置31、第二移动悬摆装置32对称设置于承载测试架2的顶面两端，悬摆托架4设置于第一移动悬摆装置31和第二移动悬摆装置32之间，并分别与第一移动悬摆装置31和第二移动悬摆装置32转动连接，悬摆托架4用于安装固定待测船只，第一移动悬摆装置31和第二移动悬摆装置32用于实现船只的惯量测量和三维质心的角度旋转，测试架2用于支撑第一移动悬摆装置31和第二移动悬摆装置32，并移动调节第一移动悬摆装置31和第二移动悬摆装置32。结合图1和图2，测试底座装置1包括测试底台14、2N个可调地脚11、三个传感器模块12和两套升降预托装置13，N≥1。2N个可调地脚11均匀分布在测试底台14底面，对测试底台14水平进行调节，两套升降预托装置13对称设置于测试底台14内，且其顶面能够向上伸出测试底台14顶面，将承载测试本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种船舶与海洋工程模型重心和惯量调节装置，其特征在于：包括，/n测试底座装置（1），是整体测量装调装置的安装支撑平台，同时也用于船只的质心测量；/n承载测试架（2），设置于测试底座装置（1）顶面，测试架（2）用于支撑第一移动悬摆装置（31）和第二移动悬摆装置（32），并移动调节第一移动悬摆装置（31）和第二移动悬摆装置（32）；/n第一移动悬摆装置（31）、第二移动悬摆装置（32），它们对称设置于承载测试架（2）的顶面两端，第一移动悬摆装置（31）和第二移动悬摆装置（32）用于实现船只的惯量测量和三维质心的角度旋转；/n悬摆托架（4），设置于第一移动悬摆装置（31）和第二移动悬摆装置（32）之间，并分别与第一移动悬摆装置（31）和第二移动悬摆装置（32）转动连接，悬摆托架（4）用于安装固定待测船只。/n

【技术特征摘要】
1.一种船舶与海洋工程模型重心和惯量调节装置，其特征在于：包括，
测试底座装置（1），是整体测量装调装置的安装支撑平台，同时也用于船只的质心测量；
承载测试架（2），设置于测试底座装置（1）顶面，测试架（2）用于支撑第一移动悬摆装置（31）和第二移动悬摆装置（32），并移动调节第一移动悬摆装置（31）和第二移动悬摆装置（32）；
第一移动悬摆装置（31）、第二移动悬摆装置（32），它们对称设置于承载测试架（2）的顶面两端，第一移动悬摆装置（31）和第二移动悬摆装置（32）用于实现船只的惯量测量和三维质心的角度旋转；
悬摆托架（4），设置于第一移动悬摆装置（31）和第二移动悬摆装置（32）之间，并分别与第一移动悬摆装置（31）和第二移动悬摆装置（32）转动连接，悬摆托架（4）用于安装固定待测船只。


2.根据权利要求1所述的船舶与海洋工程模型重心和惯量调节装置，其特征在于：测试底座装置（1）包括
测试底台（14），作为支撑平台；
两套升降预托装置（13），对称设置于测试底台（14）内，且其顶面能够向上伸出测试底台（14）顶面，将承载测试架（2）向上托起；
三个传感器模块（12）呈等腰三角形状分布，有且仅有两个位于测试底台（14）顶面的同一侧，可用于产品质量质心测量。


3.根据权利要求1所述的船舶与海洋工程模型重心和惯量调节装置，其特征在于：测试底座装置（1）还包括2N个可调地脚（11），N≥1，2N个可调地脚（11）均匀分布在测试底台（14）底面，对测试底台（14）水平进行调节。


4.根据权利要求2所述的船舶与海洋工程模型重心和惯量调节装置，其特征在于：所述传感器模块（12）包括万向连接座（121）和压力传感器（122），万向连接座（121）位于压力传感器（122）正上方，其中，压力传感器（122）固定于测试底台（14）顶面，万向连接座（121）固定于承载测试架（2）的底面，当承载测试架（2）下落时，万向连接座（121）刚好落于压力传感器（122）上。


5.根据权利要求2所述的船舶与海洋工程模型重心和惯量调节装置，其特征在于：所述升降预托装置（13）包括步进电机（131）、预托板（137）、两个顶升杆座（138）、两个顶升母座（139）、丝杆升降机（132）、两根导轴（134）、两根直线轴承（135）和两个直线轴承连接块（136）；步进电机（131）与丝杆升降机（132）相连，向丝杆升降机（132）提供升降动力，丝杆升降机（132）的丝杆通过法兰与其上方的预托板（137）中心固连，两根导轴（134）对称设置在丝杆升降机（132）两侧，且分别与测试底台（14）的顶面和底面固连，每根导轴（134）上设有一个直线轴承（135），每个直线轴承（135）通过一个直线轴承连接块（136）与预托板（137）底面固连，升降时起到导向保护作用；顶升母座（139）固定在承载测试架（2）底面，顶升杆座（138）固定在预托板（137）顶面，顶升母座（139）和顶升杆座（138）配合，实现测试架的升降。


6.根据权利要求1所述的船舶与海洋工程模型重心和惯量调节装置，其特征在于：测试架（2）包括丝杆（23）、测试框架（27）、四个滑块（24）、两个滑台（25）、两根导轨（26）和两个丝杆支撑座（22），测试框架（27）通过顶升母座（139）固定在顶升杆座（138）上方，丝杆（23）和两根导轨（26）平行设置，且丝杆（23）位于两根导轨（26）之间，并通过两个丝杆支撑座（22）与测试框架（27）顶面固连，每根导轨（26）上设有两个滑块（24），滑台（25）横跨丝杆（23）和两根导轨（26）并与滑块（24）和丝杆（23）的丝杆螺母固连，第一移动悬摆装置（31）和第二移动悬摆装置（32）分别固定在两个滑台（25）上，丝杆（23）运动，从而带动滑台（25）做直线运动，实现第一移动悬摆装置（3...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔丹群，鞠鹏，
申请(专利权)人：南京乾利合科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32