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专利号: 2021114039308
申请人: 江苏科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-03-02
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种浮冰层与海洋装备耦合动力响应水池实验装置,包括水池(3),其特征在于,还包括浮冰层模型(1‑4)、浮冰层模型控制装置(1)、海洋装备模拟运动平台(2),所述浮冰层模型控制装置(1)用于将浮冰层模型(1‑4)固定于水池中并监测浮冰层模型(1‑4)的形变量,所述海洋装备模拟运动平台(2)包括海洋装备模型(2‑2)、驱动海洋装备模型(2‑2)六自由度摇荡运动的运动驱动装置(2‑1),所述运动驱动装置(2‑1)将海洋装备模型(2‑2)定位于水池(3)中;

所述浮冰层模型控制装置(1)包括位移驱动装置,所述位移驱动装置包括横向驱动装

置(1‑1)、纵向驱动装置(1‑3)、第一高度驱动装置,所述横向驱动装置(1‑1)包括横移丝杆(1‑1‑4),所述纵向驱动装置(1‑3)包括纵移丝杆(1‑3‑3)、用于安装纵移丝杆(1‑3‑3)的纵移丝杆安装架(1‑3‑2),所述第一高度驱动装置包括第一齿轮轨道(1‑3‑1)、第一齿轮滑块(1‑3‑11)和第一齿轮传动机构,所述横移丝杆(1‑1‑4)延伸方向、纵移丝杆(1‑3‑3)延伸方向和第一齿轮轨道(1‑3‑1)延伸方向之间两两相互垂直,所述纵移丝杆安装架(1‑3‑2)设置于横移丝杆(1‑1‑4)上,横移丝杆(1‑1‑4)转动带动纵移丝杆安装架(1‑3‑2)在横移丝杆(1‑

1‑4)上移动,所述第一齿轮轨道(1‑3‑1)与纵移丝杆安装架(1‑3‑2)固定连接,第一齿轮轨道(1‑3‑1)上沿延伸方向设置有齿纹,所述第一齿轮滑块(1‑3‑11)设置于第一齿轮轨道(1‑

3‑1)上,第一齿轮传动机构带动第一齿轮滑块(1‑3‑11)在第一齿轮轨道(1‑3‑1)上移动,所述第一齿轮滑块(1‑3‑11)通过中心固定杆(1‑3‑13)贯穿于浮冰层模型中心圆孔(1‑4‑1)。

2.根据权利要求1所述的浮冰层与海洋装备耦合动力响应水池实验装置,其特征在于,

所述横向驱动装置(1‑1)还包括横向导轨(1‑1‑2),所述横向导轨(1‑1‑2)延伸方向平行于横移丝杆(1‑1‑4)延伸方向,所述纵移丝杆安装架(1‑3‑2)上设置有滑槽(1‑3‑4),滑槽(1‑

3‑4)在横向导轨(1‑1‑2)上滑动。

3.根据权利要求1所述的浮冰层与海洋装备耦合动力响应水池实验装置,其特征在于,

所述位移驱动装置还包括第二高度驱动装置,所述第二高度驱动装置包括第二齿轮轨道

(1‑3‑7)、第二齿轮滑块(1‑3‑8)和第二齿轮传动机构,所述第二齿轮轨道(1‑3‑7)与纵移丝杆(1‑3‑3)螺纹连接连接,且第二齿轮轨道(1‑3‑7)延伸方向平行于第一齿轮轨道(1‑3‑1)延伸方向,第二齿轮轨道(1‑3‑7)上沿延伸方向设置有齿纹,所述第二齿轮滑块(1‑3‑8)设置于第二齿轮轨道(1‑3‑7)上,第二齿轮传动机构带动第二齿轮滑块(1‑3‑8)在第二齿轮轨道(1‑3‑7)上移动,所述第二齿轮滑块(1‑3‑8)通过边缘固定杆(1‑3‑12)贯穿于浮冰层模型边缘圆孔(1‑4‑2)。

4.根据权利要求3所述的浮冰层与海洋装备耦合动力响应水池实验装置,其特征在于,

所述浮冰层模型控制装置(1)还包括检测浮冰层模型(1‑4)形变量的监测装置(1‑2),所述监测装置(1‑2)包括若干红外摄像机(1‑2‑1)、若干红外线发光源(1‑4‑3),红外摄像机(1‑

2‑1)设置于横向驱动装置(1‑1)上,红外线发光源(1‑4‑3)设置于浮冰层模型(1‑4)上表面,红外摄像机(1‑2‑1)用于捕捉红外线发光源(1‑4‑3)发射的红外线。

5.根据权利要求1所述的浮冰层与海洋装备耦合动力响应水池实验装置,其特征在于,

所述运动驱动装置(2‑1)包括运动支架(2‑1‑1)和设置于运动支架(2‑1‑1)上的横/纵荡运动装置(2‑1‑2),所述横/纵荡运动装置(2‑1‑2)包括横荡滑杆(2‑1‑2‑1)、设置于横荡滑杆(2‑1‑2‑1)上的纵荡滑杆(2‑1‑2‑6)、横荡驱动电机和纵荡驱动电机;所述横荡滑杆(2‑1‑2‑

1)的延伸方向与纵荡滑杆(2‑1‑2‑6)的延伸方向相互垂直,所述横荡驱动电机固定于运动支架(2‑1‑1)上,横荡驱动电机输出轴固定连接有横荡凸轮(2‑1‑2‑4),所述横荡滑杆(2‑1‑

2‑1)一端套设有横荡弹簧(2‑1‑2‑5),横荡弹簧(2‑1‑2‑5)一端与横荡滑杆(2‑1‑2‑1)端部固定连接,且抵在横荡凸轮(2‑1‑2‑4)边缘,横荡弹簧(2‑1‑2‑5)另一端与运动支架(2‑1‑1)固定连接;所述纵荡驱动电机固定于横荡滑杆(2‑1‑2‑1)上,纵荡驱动电机输出轴固定连接有纵荡凸轮(2‑1‑2‑2),所述纵荡滑杆(2‑1‑2‑6)一端套设有纵荡弹簧(2‑1‑2‑7),纵荡弹簧(2‑1‑2‑7)一端与纵荡滑杆(2‑1‑2‑6)端部固定连接,且抵在纵荡凸轮(2‑1‑2‑2)边缘,纵荡弹簧(2‑1‑2‑7)另一端与横荡滑杆(2‑1‑2‑1)固定连接,纵荡滑杆(2‑1‑2‑6)与第二支架(2‑

1‑3)固定连接。

6.根据权利要求5所述的浮冰层与海洋装备耦合动力响应水池实验装置,其特征在于,

所述运动驱动装置(2‑1)还包括艏摇运动装置(2‑1‑4),所述艏摇运动装置(2‑1‑4)包括艏摇转轴(2‑1‑4‑1)、艏摇驱动电机(2‑1‑4‑3)、艏摇曲柄(2‑1‑4‑2)和四个艏摇支架(2‑1‑4‑

4),所述艏摇支架(2‑1‑4‑4)包括延伸方向相互垂直的水平杆和竖直杆,水平杆与竖直杆固定连接,四个水平杆一端均与艏摇转轴(2‑1‑4‑1)一端固定连接,艏摇转轴(2‑1‑4‑1)另一端定位于第二支架(2‑1‑3)上,艏摇支架(2‑1‑4‑4)绕艏摇转轴(2‑1‑4‑1)相对第二支架(2‑

1‑3)转动;所述第二支架(2‑1‑3)设置有圆形轨道,圆形轨道所在平面平行于水平杆延伸方向,四个竖直杆沿圆形轨道往复摆动,所述艏摇驱动电机(2‑1‑4‑3)与第二支架(2‑1‑3)固定连接,且艏摇驱动电机(2‑1‑4‑3)不位于圆心轨道圆心,艏摇驱动电机(2‑1‑4‑3)输出轴延伸方向沿竖直方向,所述艏摇曲柄(2‑1‑4‑2)一端与艏摇驱动电机(2‑1‑4‑3)输出轴固定连接,艏摇曲柄(2‑1‑4‑2)另一端在一个水平杆上滑动,四个竖直杆一端与设备模型(2‑2)连接,艏摇驱动电机(2‑1‑4‑3)转动带动艏摇曲柄(2‑1‑4‑2)一端在水平杆上滑动,带动竖直杆在水平方向上做正弦曲线往复摆动,从而带动海洋装备模型(2‑2)做艏摇运动。

7.根据权利要求6所述的浮冰层与海洋装备耦合动力响应水池实验装置,其特征在于,

所述运动驱动装置(2‑1)还包括横/纵摇运动装置,所述横/纵摇运动装置包括竖直设置的四个侧滑杆(2‑1‑2‑8)、侧杆驱动电机、套设于侧滑杆(2‑1‑2‑8)上的侧杆弹簧(2‑1‑2‑9),所述侧杆驱动电机固定端与竖直杆固定连接,侧杆驱动电机输出轴固定连接有侧杆凸轮(2‑1‑2‑10),侧杆弹簧(2‑1‑2‑9)一端与侧滑杆(2‑1‑2‑8)上端固定连接,且抵在侧杆凸轮(2‑1‑2‑10)的边缘,侧杆弹簧(2‑1‑2‑9)另一端与竖直杆固定连接,侧杆驱动电机转动带动侧杆凸轮(2‑1‑2‑10)转动,从而驱动侧滑杆(2‑1‑2‑8)相对于第二支架(2‑1‑3)沿竖直方向往复运动,每个侧滑杆另一端与海洋装备模型(2‑2)上表面连接。

8.根据权利要求7所述的浮冰层与海洋装备耦合动力响应水池实验装置,其特征在于,

每个侧滑杆另一端与海洋装备模型(2‑2)上表面之间可拆卸连接有六分力测量仪(2‑2‑1)。

9.根据权利要求1所述的浮冰层与海洋装备耦合动力响应水池实验装置,其特征在于,

所述水池(3)两侧壁上均设置水池轨道(3‑1),浮冰层模型控制装置(1)和海洋装备模拟运动平台(2)分别设置有第一滚轮(1‑5)和第二滚轮(2‑3),浮冰层模型控制装置(1)和海洋装备模拟运动平台(2)分别通过第一滚轮(1‑5)和第二滚轮(2‑3)在水池轨道(3‑1)上滑动。