[實用新型]一種慣量和剛度系統模擬試驗裝置

有效

• 申請號: 201720280042.4
• 申請日: 2017-03-22
• 公開（公告）號: CN206710023U
• 公開（公告）日: 2017-12-05
• 發明（設計）人: 田新亮;趙國成;肖龍飛;彭濤;趙偉杰;吳驍;王新茹;呂元博
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01M1/10
• 分類號: G01M1/10;G01N3/08
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司31227
• 代理人: 王一琦

技術領域

本實用新型涉及一種工程研究和試驗領域的裝置，具體是一種慣量和剛度系統模擬裝置。廣泛應用于科學研究和工程實踐中的模型試驗。

背景技術

在科學研究和工程實踐中，模型試驗是一種十分重要的手段。例如在海洋工程領域，在海洋平臺設計階段，需要開展平臺加系泊系統的測試，包括風載荷與流載荷的校核等。在校核載荷的過程中，傳統的方法是將實物模型置于試驗水池中，通過實際海洋平臺與實物模型之間的質量差異進行模擬計算后，進而開展試驗。

但是這種做法的缺點是長時間占用試驗資源，極大影響整體試驗進度。原則上，為了解決此問題也可以在岸上開展試驗，按照水中平臺的水平慣量(質量)、系泊系統的線性剛度制作相同的裝置。但是，這樣一來整個裝置的重量將十分可觀，并且不利于調節。除海洋工程領域的試驗外，對于其他學科的試驗，此類問題同樣存在。

實用新型內容

本實用新型需要解決的技術問題是：現有的慣量和剛度系統模擬裝置，長時間占用試驗資源，極大影響整體試驗進度；而且整個裝置的重量十分可觀，并且不利于調節。

本實用新型采取以下技術方案：

一種慣量和剛度系統模擬試驗裝置，其特征在于：包括支座1、中心軸2、標準慣量砝碼3、微調桿4、微調砝碼5、線纜盤6、彈簧盤7、彈簧8；所述支座1對中心軸2進行支撐，中心軸2可相對支座自由轉動；中心軸2中間設置線纜盤6，線纜盤兩側可拆卸的等距設置至少一對標準慣量砝碼3、至少一對彈簧盤7、至少一對微調桿4；所述彈簧盤7上的繞線與彈簧8一端連接，彈簧8另一端與支座1連接；所述微調桿4與中心軸2垂直，且兩端與中心軸的距離相等；所述線纜盤6與彈簧盤7轉動方向相反，線纜與遠端提供固定拉力的拉力機構連接，線纜上設置張緊力傳感器；所述微調砝碼5與中心軸2的距離可調節，進而微調轉動慣量。

進一步的，所述微調桿4是螺紋桿，微調砝碼5與微調桿4螺紋連接，便于微調節轉動慣量。

進一步的，所述彈簧盤7、標準慣量砝碼3、微調桿4距離線纜盤6的距離依次由近到遠。

進一步的，所述標準慣量砝碼3、微調砝碼5均具有多個可選規格。

進一步的，所述彈簧盤7的繞線的剛度遠大于彈簧的剛度。

進一步的，線纜上安裝單分力傳感器。

進一步的，所述彈簧8可拆卸，且具有多個不同剛度的可選彈簧。

本實用新型的有益效果在于：

1)創造性地提出一種慣量和剛度系統模擬裝置。通過將轉動慣量和平動慣量的轉換、扭轉剛度和線性剛度的轉化，以一套輕便的裝置即可模擬一套沉重的裝置。

2)裝置的轉動慣量和剛度均可調節。轉動慣量分為基礎部分和微調部分。基礎部分即為標準慣量砝碼，可通過選取不同規格的標準慣量砝碼實現階梯式調節；微調部分由一個微調桿和若干微調砝碼組成。微調砝碼通過螺紋連接于微調桿上，因此可以通過調節微調砝碼的質量和位置來連續調節裝置的轉動慣量。

3)本裝置可廣泛用于對“慣量—剛度”系統進行模擬。結構形式簡單，制造安裝方便，可操作性良好，使用成本低廉。在實際科研和工程應用中，可極大簡化試驗過程，以及節省試驗資源。

4)本裝置中所用到的標準慣量砝碼的質量、微調砝碼的質量和位置、彈簧的剛度、繞線的長度均可改變，便于根據不同的試驗條件和要求進行選取和調節。

5)在陸上進行試驗，不占用試驗資源，不影響整體試驗進度。

6)整個裝置體積和重量大大降低，而且調節方便。

附圖說明

圖1是慣量和剛度系統模擬試驗裝置的立體圖。

圖2是慣量和剛度系統模擬試驗裝置的主視圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本實用新型進一步說明。

本實用新型創造性地提出一種慣量和剛度系統模擬裝置。基本思想是：從模擬的角度而言，我們主要關注兩個量：質量(慣量)和剛度，因此將這兩個量進行轉換進而開展模擬試驗。具體做法是：將平動慣量轉換為轉動慣量，將線性剛度轉換為扭轉剛度，因此以一套輕便的裝置即可模擬一套沉重的裝置。