一种上下双层的船用模拟器系统的制作方法

本发明属于仿真模拟技术领域，具体地，涉及一种上下双层的船用模拟器系统。

背景技术：

在恶劣的海况下，船舶会产生较大的起伏及摆动，给船上设备的运行带来不良影响。为了测试随机海浪引起的振动对船舶设备性能和可靠性的影响，利用六自由度海况模拟装置复现随机海浪，对船舶设备进行环境模拟试验，检测船上设备是否能够满足恶劣海况下的使用要求，同时也为判断船舶在什么等级的海况下不适宜出航以保证船舶的航行的安全性。

由于在船舶航行过程中，海面上的波浪会不断变化，由于波浪的变化引起船舶航行过程中颠簸的变化，目前的船用模拟器多集中在模拟船舶的颠簸变化，来进行船舶航行过程中的模拟仿真，但是忽视了海面上波浪的变化对船舶的影响。

因此，目前的船用模拟器在模拟船舶航行过程中的情况时，存在很大局限性，造成船舶模拟航行过程中数据不准确。

技术实现要素：

发明目的：本发明的目的是提供一种上下双层的船用模拟器系统，解决了船用模拟器航行过程中只模拟船的颠簸变化，而忽略了海面波浪变化带来的影响。

技术方案：本发明提供了一种上下双层的船用模拟器系统，包括下层六自由度平台、上层六自由度平台、一组弧形显示器、一组弧形显示器支撑架、圆形旋转台、总体支撑架、船舶本体、顶部投射板、一组顶部投影仪、外罩壳、一组底部投射仪和底部投射板，所述外罩壳罩设在总体支撑架上，所述下层六自由度平台、上层六自由度平台、一组弧形显示器、一组弧形显示器支撑架、圆形旋转台、船舶本体、顶部投射板、一组顶部投影仪、一组底部投射仪和底部投射板均位于外罩壳所罩设的空间内，所述一组弧形显示器支撑架、一组顶部投影仪和底部投射板均固定设置在总体支撑架上，所述下层六自由度平台固定设置在地面上，所述上层六自由度平台固定设置在下层六自由度平台上，所述圆形旋转台设置在上层六自由度平台上，所述船舶本体固定设置在圆形旋转台上，所述一组弧形显示器和一组弧形显示器支撑架一一对应设置，并且弧形显示器设置在弧形显示器支撑架上，所述顶部投射板固定设置在外罩壳内部的顶板上，并且顶部投射板位于船舶本体的正上方，所述一组顶部投影仪可向顶部投射板投射影像，所述一组底部投射仪固定设置在外罩壳内部的顶板上，并且一组底部投射仪可向底部投射板投射影像，所述一组弧形显示器、顶部投射板和底部投射板形成圆柱形空间区域，并且顶部投射板和底部投射板分别位于一组弧形显示器的上下两端，所述船舶本体位于一组弧形显示器、顶部投射板和底部投射板所包围圆柱形区域内的中心位置，所述圆形旋转台和底部投射板处于同一水平高度位置。本发明的上下双层的船用模拟器系统，通过设置的三位空间环境，上下双层的六自由度工作台和旋转平台，从而能够使得模拟船体呈现左右摇摆的状态，在并且使得模拟船体呈现左右晃动的姿态，模拟舰船在海洋中左右摇晃的姿态，进而提高该模拟器的真实效果，从而提高对船舶驾驶员的训练效果。

进一步的，上述的上下双层的船用模拟器系统，所述圆形旋转台包括下底座、旋转驱动电机、主动轮、回转支承、圆形转接板和矩形支撑板，所述下底座固定设置在总体支撑架上，所述旋转驱动电机设置在下底座上，并且旋转驱动电机和主动轮连接，所述主动轮和回转支承的内齿圈啮合，所述圆形转接板和回转支承连接，所述矩形支撑板和圆形转接板固定连接，所述船舶本体固定设置在矩形支撑板上。

进一步的，上述的上下双层的船用模拟器系统，所述弧形显示器支撑架包括竖直驱动电机、螺杆一、螺杆一支撑座、螺杆二支撑座、滑块一、滑块二、显示屏支撑板、显示屏支撑架和竖直支撑架，所述竖直支撑架固定设置在总体支撑架上，所述竖直驱动电机、螺杆一支撑座和螺杆二支撑座均固定设置在竖直支撑架上，所述螺杆一设置在螺杆一支撑座和螺杆二支撑座之间，并且螺杆一和竖直驱动电机的转轴连接，所述滑块一和滑块二均与螺杆一螺纹连接，所述显示屏支撑板与滑块一和滑块二固定连接，所述显示屏支撑架固定设置在显示屏支撑板上，所述弧形显示器设置在显示屏支撑架上。

进一步的，上述的上下双层的船用模拟器系统，所述竖直支撑架上设有一组导向柱，所述一组导向柱和螺杆一均沿竖直方向设置，所述滑块一上通过螺栓连接有导向滑板，所述导向滑板和一组导向柱滑动连接，并且导向滑板和显示屏支撑板固定连接。

进一步的，上述的上下双层的船用模拟器系统，所述顶部投射板和底部投射板的截面均为圆形。

进一步的，上述的上下双层的船用模拟器系统，所述下层六自由度平台和上层六自由度平台均包括平台支撑座、电机一、电机二、电机三、电机四、电机五、电机六、电动缸一、电动缸二、电动缸三、电动缸四、电动缸五、电动缸六和上平支撑板，所述电动缸一、电动缸二、电动缸三、电动缸四、电动缸五和电动缸六的下端部均与平台支撑座铰接，并且电动缸一、电动缸二、电动缸三、电动缸四、电动缸五和电动缸六的活塞杆与上平支撑板铰接，所述电机一和电动缸一连接，所述电机二和电动缸二连接，所述电机三和电动缸三连接，所述电机四和电动缸四连接，所述电机五和电动缸五连接，所述电机六和电动缸六连接。

进一步的，上述的上下双层的船用模拟器系统，所述上层六自由度平台的平台支撑座和下层六自由度平台的上平支撑板固定连接，所述圆形旋转台设置在上层六自由度平台的上平支撑板上，所述下层六自由度平台和上层六自由度平台外部罩设有风琴式防护罩。

进一步的，上述的上下双层的船用模拟器系统，所述一组顶部投影仪和一组底部投射仪均以船舶本体的中心按照环形阵列的方式设置。

进一步的，上述的上下双层的船用模拟器系统，所述总体支撑架上设有踏梯一，所述底部投射板上设有门，所述踏梯一的上端部位于与底部投射板的门位置处。

进一步的，上述的上下双层的船用模拟器系统，所述总体支撑架包括一组支撑立柱、一组支撑脚、踏梯二和总支撑板，所述一组支撑立柱和一组支撑脚一一对应设置，并且支撑脚固定设置在支撑立柱的下端部上，所述总支撑板固定设置在一组支撑立柱的上端部上，所述踏梯二的上端部和总支撑板连接，所述一组支撑立柱和总支撑板之间设有加强板，所述外罩壳罩设在总支撑板的上端面上，所述底部投射板固定设置在总支撑板上。

上述技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：本发明所述的上下双层的船用模拟器系统，可实现x、y、z三个方向的移动及转动，从而形成船舶在海面上航行的情况，可以在船用模拟器上中将船舶在海洋中摇摆的姿态和运动真实地再现出来，并且，通过设置的下层六自由度平台和上层六自由度平台能够仿真海面和船舶均颠簸情况下，船舶上人员以及货物的这是状态，通过对各种海况的模拟，可以为驾驶员航海训练提供条件；此结构的船用模拟器，通过弧形显示器、顶部投射板和底部投射板形成的密闭空间，弧形显示器、顶部投射板和底部投射板配合形成立体的空间环境，从而能够更加真实的模拟仿真情况；通过设置的圆形旋转台能够真实模拟船舶在海中旋转时的真实情况，从而提高了模拟的真实度，让训练人员在模拟训练中达到最佳效果，提高人员在实际环境中工作能力，降低安全风险，对于面对真实环境的应变能力和抗风险能力都有极大的提升。

附图说明

图1为本发明所述上下双层的船用模拟器系统的主视图；

图2为本发明所述上下双层的船用模拟器系统的俯视图；

图3为本发明所述上下双层的船用模拟器系统应用时的结构示意图一；

图4为本发明所述上下双层的船用模拟器系统应用时的结构示意图二；

图5为本发明所述下层六自由度平台、上层六自由度平台和船舶本体的结构示意图；

图6为本发明所述下层六自由度平台、上层六自由度平台和船舶本体的俯视图；

图7为本发明所述圆形旋转台的结构示意图一；

图8为本发明所述圆形旋转台的结构示意图二；

图9为本发明所述弧形显示器和弧形显示器支撑架的结构示意图；

图10为本发明所述弧形显示器支撑架的结构示意图。

图中：下层六自由度平台1、平台支撑座11、电机一12、电机二13、电机三14、电机四15、电机五16、电机六17、电动缸一18、电动缸二19、电动缸三110、电动缸四111、电动缸五112、电动缸六113、上平支撑板114、风琴式防护罩115、上层六自由度平台2、弧形显示器3、弧形显示器支撑架4、竖直驱动电机41、螺杆一42、螺杆一支撑座43、螺杆二支撑座44、滑块一45、滑块二46、显示屏支撑板47、显示屏支撑架48、竖直支撑架49、导向柱410、导向滑板411、圆形旋转台5、下底座51、旋转驱动电机52、主动轮53、回转支承54、圆形转接板55、矩形支撑板56、总体支撑架6、踏梯一61、支撑立柱62、支撑脚63、踏梯二64、总支撑板65、船舶本体7、顶部投射板8、顶部投影仪9、外罩壳10、底部投射仪20、底部投射板30。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例一

如图1-4所示的上下双层的船用模拟器系统，包括下层六自由度平台1、上层六自由度平台2、一组弧形显示器3、一组弧形显示器支撑架4、圆形旋转台5、总体支撑架6、船舶本体7、顶部投射板8、一组顶部投影仪9、外罩壳10、一组底部投射仪20和底部投射板30，所述外罩壳10罩设在总体支撑架6上，所述下层六自由度平台1、上层六自由度平台2、一组弧形显示器3、一组弧形显示器支撑架4、圆形旋转台5、船舶本体7、顶部投射板8、一组顶部投影仪9、一组底部投射仪20和底部投射板30均位于外罩壳10所罩设的空间内，所述一组弧形显示器支撑架4、一组顶部投影仪9和底部投射板30均固定设置在总体支撑架6上，所述下层六自由度平台1固定设置在地面上，所述上层六自由度平台2固定设置在下层六自由度平台1上，所述圆形旋转台5设置在上层六自由度平台2上，所述船舶本体7固定设置在圆形旋转台5上，所述一组弧形显示器3和一组弧形显示器支撑架4一一对应设置，并且弧形显示器3设置在弧形显示器支撑架4上，所述顶部投射板8固定设置在外罩壳10内部的顶板上，并且顶部投射板8位于船舶本体7的正上方，所述一组顶部投影仪9可向顶部投射板8投射影像，所述一组底部投射仪20固定设置在外罩壳10内部的顶板上，并且一组底部投射仪20可向底部投射板30投射影像，所述一组弧形显示器3、顶部投射板8和底部投射板30形成圆柱形空间区域，并且顶部投射板8和底部投射板30分别位于一组弧形显示器3的上下两端，所述船舶本体7位于一组弧形显示器3、顶部投射板8和底部投射板30所包围圆柱形区域内的中心位置，所述圆形旋转台5和底部投射板30处于同一水平高度位置。所述顶部投射板8和底部投射板30的截面均为圆形。所述一组顶部投影仪9和一组底部投射仪20均以船舶本体7的中心按照环形阵列的方式设置。

实施例二

如图7、8所示的圆形旋转台5包括下底座51、旋转驱动电机52、主动轮53、回转支承54、圆形转接板55和矩形支撑板56，所述下底座51固定设置在总体支撑架6上，所述旋转驱动电机52设置在下底座51上，并且旋转驱动电机52和主动轮53连接，所述主动轮53和回转支承54的内齿圈啮合，所述圆形转接板55和回转支承54连接，所述矩形支撑板56和圆形转接板55固定连接，所述船舶本体7固定设置在矩形支撑板56上。

实施例三

如图9、10所示的弧形显示器支撑架4包括竖直驱动电机41、螺杆一42、螺杆一支撑座43、螺杆二支撑座44、滑块一45、滑块二46、显示屏支撑板47、显示屏支撑架48和竖直支撑架49，所述竖直支撑架49固定设置在总体支撑架6上，所述竖直驱动电机41、螺杆一支撑座43和螺杆二支撑座44均固定设置在竖直支撑架49上，所述螺杆一42设置在螺杆一支撑座43和螺杆二支撑座44之间，并且螺杆一42和竖直驱动电机41的转轴连接，所述滑块一45和滑块二46均与螺杆一42螺纹连接，所述显示屏支撑板47与滑块一45和滑块二46固定连接，所述显示屏支撑架48固定设置在显示屏支撑板47上，所述弧形显示器3设置在显示屏支撑架48上。所述竖直支撑架49上设有一组导向柱410，所述一组导向柱410和螺杆一42均沿竖直方向设置，所述滑块一45上通过螺栓连接有导向滑板411，所述导向滑板411和一组导向柱410滑动连接，并且导向滑板411和显示屏支撑板47固定连接。

如图5、6所示的下层六自由度平台1和上层六自由度平台2均包括平台支撑座11、电机一12、电机二13、电机三14、电机四15、电机五16、电机六17、电动缸一18、电动缸二19、电动缸三110、电动缸四111、电动缸五112、电动缸六113和上平支撑板114，所述电动缸一18、电动缸二19、电动缸三110、电动缸四111、电动缸五112和电动缸六113的下端部均与平台支撑座11铰接，并且电动缸一18、电动缸二19、电动缸三110、电动缸四111、电动缸五112和电动缸六113的活塞杆与上平支撑板114铰接，所述电机一12和电动缸一18连接，所述电机二13和电动缸二19连接，所述电机三14和电动缸三110连接，所述电机四15和电动缸四111连接，所述电机五16和电动缸五112连接，所述电机六17和电动缸六113连接。所述上层六自由度平台2的平台支撑座11和下层六自由度平台1的上平支撑板114固定连接，所述圆形旋转台5设置在上层六自由度平台2的上平支撑板114上，所述下层六自由度平台1和上层六自由度平台2外部罩设有风琴式防护罩115。

实施例四

如图5、6所示的总体支撑架6上设有踏梯一61，所述底部投射板30上设有门，所述踏梯一61的上端部位于与底部投射板30的门位置处。所述总体支撑架6包括一组支撑立柱62、一组支撑脚63、踏梯二64和总支撑板65，所述一组支撑立柱62和一组支撑脚63一一对应设置，并且支撑脚63固定设置在支撑立柱62的下端部上，所述总支撑板65固定设置在一组支撑立柱62的上端部上，所述踏梯二64的上端部和总支撑板65连接，所述一组支撑立柱62和总支撑板65之间设有加强板66，所述外罩壳10罩设在总支撑板65的上端面上，所述底部投射板30固定设置在总支撑板65上。

基于上述结构的基础上，本发明的上下双层的船用模拟器系统的工作方法，包括如下步骤：

s1、船用模拟器启动之前，一组弧形显示器3上电，一组顶部投影仪9打开，并且一组顶部投影仪9在顶部投射板8上投影，一组底部投射仪20打开，并且一组底部投射仪20在底部投射板30上投影，一组弧形显示器3、顶部投射板8的投影和底部投射板30上的投影形成仿真的海面上的场景；

s2、操作人员通过踏梯一61到达底部投射板30上门的位置处，并从门处进入一组弧形显示器3、顶部投射板8和底部投射板30所围成的圆柱型体空间内；

s3、操作人员坐入船舶本体7驾驶员操作位置，按照正常的船舶本体7的开启操作，启动船舶本体7；

s4、下层六自由度平台1和上层六自由度平台2同时启动，下层六自由度平台1和上层六自由度平台2根据控制系统的设定，不断调整船舶本体7的位置，形成船舶本体7在海中飘荡的状态；

s5、启动船舶本体7，控制系统根据驾驶者的速度，不断调整一组弧形显示器3、顶部投射板8和底部投射板30中的场景环境；

s6、船舶本体7转动方向盘时，旋转驱动电机52通过主动轮53驱动回转支承54转动，控制系统根据船舶本体7的方向盘的转动方向，旋转驱动电机52对应的进行船舶本体7的转动，形成船舶本体7在一组弧形显示器3、顶部投射板8和底部投射板30所包围的区域内转动的情形，从而形成船舶本体7在仿真场景中转向；

s7、下层六自由度平台1和上层六自由度平台2分别根据控制系统的动作不断调整船舶本体7的位置，下层六自由度平台1模拟海面上的波动情况，上层六自由度平台2模拟船舶在海中颠簸的情况。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。