[發(fā)明專利]一種船舶與海洋工程模型重心和慣量調節(jié)裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911273458.3
• 申請日: 2019-12-12
• 公開（公告）號: CN111060253B
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發(fā)明（設計）人: 孔丹群;鞠鵬
• 申請（專利權）人: 南京乾利合科技有限責任公司
• 主分類號: G01M1/12
• 分類號: G01M1/12;G01M1/10;G01G19/00;B63B71/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱沉雁

本發(fā)明公開了一種船舶與海洋工程模型重心和慣量調節(jié)裝置，包括測試底座裝置、測試架、第一移動懸擺裝置、第二移動懸擺裝置、懸擺托架。承載測試架設置于測試底座裝置頂面，測試底座裝置是整體測量裝調裝置的安裝支撐平臺，第一移動懸擺裝置、第二移動懸擺裝置對稱設置于承載測試架的頂面兩端，懸擺托架設置于第一移動懸擺裝置和第二移動懸擺裝置之間，并分別與第一移動懸擺裝置和第二移動懸擺裝置轉動連接，懸擺托架用于安裝固定待測船只，第一移動懸擺裝置和第二移動懸擺裝置用于實現(xiàn)船只的慣量測量和三維質心的角度旋轉，測試架用于支撐第一移動懸擺裝置和第二移動懸擺裝置，并移動調節(jié)第一移動懸擺裝置和第二移動懸擺裝置。

技術領域

本發(fā)明涉及船舶與海洋工程制造技術，特別是一種船舶與海洋工程模型重心和慣量調節(jié)裝置。

背景技術

船舶與海工平臺在行駛和停泊工作工程中，運動的平穩(wěn)性、工作的安全性與其自身的質量特性參數(shù)具有緊密的聯(lián)系，質量特性參數(shù)的測量對于研究與控制該類產品的運動過程和工作安全具有重要的意義。質量特性參數(shù)是指反映產品形狀、質量及其分布特性的一系列參數(shù)的總稱，通常反映了船舶與海洋工程平臺的質量、質心等性能參數(shù)。在造船工業(yè)領域，質量特性參數(shù)對船舶與海工平臺的性能質量具有重要的意義，直接關系到船舶與海工平臺設計的成敗。

轉動慣量描述的是船舶與海工平臺相對于其橫向和縱向轉軸的轉動慣性，表征船舶與海工平臺慣性大小的物理量，是研究、設計、控制船舶與海工平臺運動規(guī)律的重要工程技術參數(shù)，影響船舶與海工平臺的振動特性，直接關系船舶與海工平臺的性能和安全，因此船舶與海工平臺轉動慣量的測量具有重要的意義。

目前，測量船舶與海工平臺模型質量質心的方法主要有托架法和傾斜法兩種，船舶與海工平臺模型橫向慣量和縱向慣量采用復擺慣量測量法。

托架法質量質心測試技術是目前應用最為廣泛的傳統(tǒng)測試技術，將被測體簡化為剛體安裝在托架測試機構上，通過三個或4個稱重傳感器實現(xiàn)對托架和被測體系統(tǒng)質量的測量，基于平面內系統(tǒng)在受到外載荷作用下力矩平衡原理，得到各傳感器的受力，并進行矢量合成得到被測體的特征量參數(shù)，實現(xiàn)對被測體質量二維平面質心的測量。

為了測試不宜側翻產品的三維質心特征量參數(shù)，常采用傾斜法質心測試方法測量被測體高度Y方向上的質心位置。傾斜法質心測試方法基于靜態(tài)力矩平衡原理，通過測量在不同傾斜角度上作用在測力傳感器的值的變化情況，通過建立質心高度、傾斜角度和傳感器測力值之間的函數(shù)關系，獲得被測體在高度方向上的質心位置。

復擺法慣量測量結構簡單，成本較低，轉動慣量時，將該物體剛性地固定在水平軸上，再令其繞轉軸（或采用刀口結構）轉過角θ（參照平面與鉛錘線的夾角，θ應很小），令其自由擺動，由物理模型建立周期T與該物體的轉動慣量I（對O軸）及質心C到O的距離L間的關系。測量T、L及物體質量m即能得到該物體繞O軸的轉動慣量I。

船舶與海工平臺模型屬于大質量、不宜側翻的異形體，在一個測試臺上實現(xiàn)三維質心十分困難，再集成慣量測量就更加困難。目前船舶與海工平臺模型的主要問題：1.采用多個測試臺分別進行質量特性參數(shù)測量，平面質心、高度質心和橫向慣量、縱向慣量變化量多，實現(xiàn)系統(tǒng)連續(xù)調節(jié)難度較大，也十分復雜繁瑣。2.橫向慣量和縱向慣量由于受到方向上的制約，船舶與海工平臺模型不能翻轉，現(xiàn)有的扭擺式慣量測試臺主要用于測量繞垂直方向軸的轉動慣量，橫向慣量和縱向慣量測量主要采用復擺法慣量測試，此方法測試精度低，重復性較差，測量數(shù)據(jù)的可靠性難以保證。

一次安裝同時測量質量、三維質心、慣量并能系統(tǒng)調節(jié)的船舶與海工平臺模型質量特性測試系統(tǒng)還未見報道。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種船舶與海洋工程模型重心和慣量調節(jié)裝置，可以實現(xiàn)船舶與海工平臺模型重量、三維質心、橫向慣量和縱向慣量的高效高精度測量，同時還可以通過配平、裝配位置關系的調整進行系統(tǒng)質量特性參數(shù)的調節(jié)。