專利名稱：不平衡舵水動(dòng)力矩仿真器的制作方法
一種不平衡舵水動(dòng)力矩仿真器，其屬于教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置。
在現(xiàn)有技術(shù)中，各海運(yùn)大專院校的輔機(jī)實(shí)驗(yàn)室都安裝有舵機(jī)，用于教學(xué)實(shí)驗(yàn)。但安裝在實(shí)驗(yàn)室的舵機(jī)，因沒有船速，故不能通過(guò)安裝舵葉來(lái)獲得水對(duì)舵的水動(dòng)力矩，不能反映轉(zhuǎn)舵力矩隨舵角的增大而增大這一實(shí)船工況，滿足不了教學(xué)的要求。
本發(fā)明的目的在于，設(shè)計(jì)一種不平衡舵水動(dòng)力矩仿真器，使在轉(zhuǎn)舵時(shí)，提供與舵角相應(yīng)的反力矩，以模擬實(shí)船工況，使教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備更完善，提高教學(xué)質(zhì)量。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種不平衡舵水動(dòng)力矩仿真器，它包括舵柄、轉(zhuǎn)舵油缸，在轉(zhuǎn)舵油缸的活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，舵柄作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明的特殊之處在于，它還包括耳板、銷軸、導(dǎo)向板和兩組結(jié)構(gòu)完全相同的雙向壓縮彈簧機(jī)構(gòu)，雙向壓縮彈簧機(jī)構(gòu)主要由動(dòng)座、桿、彈簧座、彈簧、彈簧座、桿和定座組成，在舵柄作左右旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩個(gè)雙向壓縮彈簧機(jī)構(gòu)的彈簧同時(shí)受壓，彈簧的張力給舵柄提供反力矩。
安裝在動(dòng)座上的銷軸插在與舵柄連接的耳板和固定在基座上的導(dǎo)向板的長(zhǎng)橫中，并可在長(zhǎng)槽中滑動(dòng)。
雙向壓縮彈簧機(jī)構(gòu)中的彈簧安裝在兩個(gè)彈簧座之間，桿固定在動(dòng)座上，并從彈簧座的孔中穿過(guò)，成滑動(dòng)連接，固定在彈簧座上的桿從彈簧座和定座的孔中穿過(guò)，成滑動(dòng)連接。
導(dǎo)向板固定在舵機(jī)的基座上，導(dǎo)向板的長(zhǎng)槽與轉(zhuǎn)舵油缸的軸線平行。
上述技術(shù)解決方案的指導(dǎo)思想是采用雙向壓縮彈簧機(jī)構(gòu)是為了在實(shí)驗(yàn)室模擬實(shí)船工況，在實(shí)船上，使用喬賽爾公式 計(jì)算不平衡舵的水動(dòng)力矩。經(jīng)計(jì)算發(fā)現(xiàn)舵角α在0～35度范圍內(nèi)，Ksinα33tgα，本發(fā)明為舵柄提供的反力矩 其中Kp為彈簧剛度。若使 則本發(fā)明為舵柄提供的反力矩Mf近似等于用喬賽爾公式計(jì)算的舵水動(dòng)力矩Mr，從而較精確地模擬實(shí)船舵的水動(dòng)力矩。本發(fā)明的反力矩Mf可以通過(guò)轉(zhuǎn)舵油缸的油壓增量ΔP計(jì)算出來(lái) 。
本發(fā)明的效果在于，由于不平衡舵水動(dòng)力矩仿真器采用了雙向壓縮彈簧機(jī)構(gòu)，在主要結(jié)構(gòu)參數(shù)確定的情況下，適當(dāng)選用彈簧剛度Kp，就可以使該裝置在實(shí)驗(yàn)室模擬轉(zhuǎn)舵力矩的實(shí)船工況，該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，實(shí)驗(yàn)時(shí)，只須測(cè)量舵角α和轉(zhuǎn)舵油缸的油壓增量ΔP，就可較精確地畫出舵的水動(dòng)力矩曲線，豐富了教學(xué)內(nèi)容，提高了教學(xué)質(zhì)量。
附圖1是一種不平衡舵水動(dòng)力矩仿真器。
附圖2是使用不平衡舵水動(dòng)力矩仿真器測(cè)得的反力矩曲線與喬賽爾公式計(jì)算的舵水動(dòng)力矩曲線比較圖。
下面是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，通過(guò)附圖和對(duì)該實(shí)施例的描述給出本發(fā)明的細(xì)節(jié)。
圖1是一種不平衡舵水動(dòng)力矩仿真器。在轉(zhuǎn)舵油缸[12]的活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，舵柄[11]作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，與舵柄[11]連接的耳板[9]經(jīng)銷軸[8]和導(dǎo)向板[10]連接雙向壓縮彈簧機(jī)構(gòu)，雙向壓縮彈簧機(jī)構(gòu)的彈簧[4][4′]安裝在彈簧座[3][3′]和彈簧座[5][5′]之間，桿[2][2′]固定在動(dòng)座[1][1′]上，并從彈簧座[3][3′]和彈簧座[5][5′]的孔中穿過(guò)，成滑動(dòng)連接，桿[6][6′]固定在彈簧座[3][3′]上，并從彈簧座[5][5′]和定座[7][7′]的孔中穿過(guò)，成滑動(dòng)連接，耳板[9]固定在舵柄[11]上，其長(zhǎng)槽的中心線通過(guò)舵柄的中心，定座[7][7′]分別固定在舵機(jī)基座的A、B兩點(diǎn)上，A、B兩點(diǎn)的連線與轉(zhuǎn)舵油缸[12]的中心線相平行，導(dǎo)向板[10]固定在舵機(jī)基座上，其長(zhǎng)槽的中心線通過(guò)A、B兩點(diǎn)，銷軸[8]安裝在動(dòng)座[1][1′]的孔中，并插入耳板[9]和導(dǎo)向板[10]的長(zhǎng)槽中，可在兩個(gè)長(zhǎng)槽中滑動(dòng)，銷軸[8]的運(yùn)動(dòng)軌跡被限制在A、B連線上。
當(dāng)舵柄逆時(shí)針轉(zhuǎn)舵時(shí)，耳板[9]通過(guò)銷軸[8]、動(dòng)座[1]和桿[2]推著彈簧座[3]向右移動(dòng)，而彈簧座[5]被定座[7]頂住不動(dòng)，彈簧[4]被壓縮，彈簧[4]的張力對(duì)舵柄產(chǎn)生反扭矩；同時(shí)，左邊的雙向壓縮彈簧機(jī)構(gòu)的動(dòng)座[1′]通過(guò)桿[2′]拉著彈簧座[5′]向右移動(dòng)，而彈簧座[3′]被定座[7′]通過(guò)桿[6′]拉住不動(dòng)，彈簧[4′]也被壓縮，彈簧[4′]的張力也對(duì)舵柄產(chǎn)生反力矩。
當(dāng)舵柄順時(shí)針轉(zhuǎn)舵時(shí)，左、右兩個(gè)彈簧機(jī)構(gòu)的動(dòng)作情況與逆時(shí)針轉(zhuǎn)舵時(shí)類同。
圖2中的曲線1是用喬賽爾公式計(jì)算的水動(dòng)力矩曲線，曲線2是用不平衡舵水動(dòng)力矩仿真器測(cè)量的反力矩曲線，可見二者十分相近，測(cè)量精度較高。
下表列出計(jì)算結(jié)果，可進(jìn)一步說(shuō)明模擬的精度，由于不平衡舵水動(dòng)力矩仿真器的結(jié)構(gòu)參數(shù)已保證 故 。
權(quán)利要求
1.一種不平衡舵水動(dòng)力矩仿真器，它包括舵柄[11]、轉(zhuǎn)舵油缸[12]，在轉(zhuǎn)舵油缸[12]的活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，舵柄[11]作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，本發(fā)明的特征在于，它還包括耳板[9]、銷軸[8]、導(dǎo)向板[10]和兩組結(jié)構(gòu)完全相同的雙向壓縮彈簧機(jī)構(gòu)，雙向壓縮彈簧機(jī)構(gòu)主要由動(dòng)座[1][1′]、桿[2][2′]、彈簧座[3][3′]、彈簧[4][4′]、彈簧座[5][5′]、桿[6][6′]和定座[7][7′]組成，在舵柄[11]作左右旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩個(gè)雙向壓縮彈簧機(jī)構(gòu)的彈簧[4][4′]同時(shí)受壓，彈簧[4][4′]的張力給舵柄[11]提供反力矩。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的不平衡舵水動(dòng)力矩仿真器，其特征在于，安裝在動(dòng)座[1][1′]上的銷軸[8]插在與舵柄[11]連接的耳板[9]和固定在基座上的導(dǎo)向板[10]的長(zhǎng)槽中，并可在長(zhǎng)槽中滑動(dòng)。
3.據(jù)權(quán)利要求2所述的不平衡舵水動(dòng)力矩仿真器，其特征在于，雙向壓縮彈簧機(jī)構(gòu)中的彈簧[4][4′]安裝在彈簧座[3][3′]和彈簧座[5][5′]之間，桿[2][2′]固定在動(dòng)座[1][1′]上，并從彈簧座[3][3′]和彈簧座[5][5′]的孔中穿過(guò)，成滑動(dòng)連接，固定在彈簧座[3][3′]上的桿[6][6′]從彈簧座[5][5′]和定座[7][7′]的孔中穿過(guò)，成滑動(dòng)連接。
4.據(jù)權(quán)利要求3所述的不平衡舵水動(dòng)力矩仿真器，其特征在于，導(dǎo)向板[10]固定在舵機(jī)的基座上，導(dǎo)向板[10]的長(zhǎng)槽與轉(zhuǎn)舵油缸[12]的軸線平行。
全文摘要
一種不平衡舵水動(dòng)力矩仿真器，其屬于教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置。該裝置主要采用雙向壓縮彈簧機(jī)構(gòu)通過(guò)耳板、銷軸等與舵柄連接，在轉(zhuǎn)舵油缸驅(qū)動(dòng)舵柄旋轉(zhuǎn)時(shí)，兩個(gè)雙向壓縮彈簧機(jī)構(gòu)的彈簧均受壓縮，向舵柄提供反力矩，從而實(shí)現(xiàn)了在實(shí)驗(yàn)室里模擬實(shí)船轉(zhuǎn)舵工況，由于雙向壓縮彈簧機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)的合理選擇，使實(shí)驗(yàn)計(jì)算結(jié)果與喬賽爾公式計(jì)算結(jié)果十分接近。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，仿真精度高，使用方便，對(duì)豐富教學(xué)內(nèi)容和提高教學(xué)質(zhì)量十分有利。
文檔編號(hào)B63H25/52GK1123242SQ9411255
公開日1996年5月29日 申請(qǐng)日期1994年10月10日 優(yōu)先權(quán)日1994年10月10日
發(fā)明者劉永生, 姚淑惠 申請(qǐng)人:大連海事大學(xué)