港口助泊作业拖船动力测试系统的制作方法

本发明涉及船舶与海洋装备测试的，尤其是港口助泊作业拖船动力测试系统。

背景技术：

1、目前对港口船舶进行助泊作业时一般采用拖船（ 即拖轮）实施，所以拖船进行助泊性能尤为重要，因此在拖船研发阶段中需要对拖船的动力（拖力和顶推力）进行模拟试验，而现有的测试装置及方法种类繁多，如图1所示的中华人民共和国船舶行业标准，《拖船系柱拖力试验方法》cb/t3430-2013中所公开的测试方法，如图2所示的中国水运刊登的《拖船拖力试验指南》（编写者：潘登和徐忠伟）中所公开的测试方法，上述现有的拖船动力（拖力和顶推力）测试装置及方法主要为拖船出坞后，将拖船缆绳挂在码头系船墩上，拖船在水平方向以不同功率进行拖曳，测试拖船绞车系统拉力及其不同功率下的拉力变化，并且在上述现有技术的基础还衍生了无线检测方式，如中国专利所公开的公开号为cn105891529a的一种拖船拖力多参数无线测试装置，以及如中国专利所公告的公告为cn202433135的一种拖船托力测试装置和公告为cn201819758u的拖船拖力测试装置， 但是上述所公开的技术中仅可实现拉力测试，主要用于测试拖轮的动力，导致测试方式单一，无法考虑拖轮实际作业过程中客观存在的顶推力和因船舶高度差导致的斜向拖力与水平拉力之间的差异，已无法满足现有港口作业的拖船研发阶段中的测试需求，所以急需改进。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决上述技术的不足而设计的一种港口助泊作业拖船动力测试系统，具体方式及结构如下。

2、本发明所设计的港口助泊作业拖船动力测试系统，包括：

3、可造波流的水池，用于容纳测试使用的水；

4、至少一个船舶，其位于水池水面，船舶上设置有系缆柱；

5、动力测试系统，其包括位于水池水面的至少两个拖船、驱动拖船呈x轴方向和y轴方向平移的驱动装置以及测力计；驱动装置安装于水池上方，各拖船上均设置有缆绳自动收放器和至少一个压力传感器，测力计固定于缆绳自动收放器上的缆绳末端，缆绳自动收放器上的缆绳末端测力计连接于系缆柱上，至少一个压力传感器位于拖船上朝向船舶的一侧，各拖船分别安装于驱动装置上；

6、控制器，驱动装置、测力计、压力传感器和缆绳自动收放器分别与控制器相连并受其控制；

7、其中，

8、当拖船靠近船舶时，驱动装置驱动拖船朝船舶方向推进，并且缆绳自动收放器驱动缆绳自动收放，以控制船舶位姿发生第一次改变，而在缆绳保持紧绷状态下测力计得到拖船的拖拉力数据，并传输至控制器；

9、当拖船被推进至与船舶碰撞时，船舶位姿发生第二次改变，且拖船上的压力传感器与船舶的侧面抵触而得到碰撞时的压力数据，并传输至控制器；

10、当拖船持续运动过程中与船舶抵触，以顶推船舶持续运动而将船舶顶推至水池边侧过程中，船舶位姿发生第三次改变，压力传感器感应各拖船与船舶之间顶推力数据，测力计感应拖船利用缆绳进行拖拉船舶的拖拉力数据，并将拖拉力数据和顶推力数据传输至控制器；

11、当拖船拖航船舶时，船舶位姿发生第四次改变，测力计感应拖船利用缆绳进行拖拉船舶的拖拉力数据，并将拖拉力数据和顶推力数据传输至控制器。

12、根据以上所述的港口助泊作业拖船动力测试系统，在船舶上安装位姿传感器，水池侧方安装摄像机，以将船舶在位姿改变过程中的运动轨迹进行记录，并传输至控制器。

13、根据以上所述的港口助泊作业拖船动力测试系统，驱动装置包括x轴位移驱动机构、以及至少两个y轴位移驱动机构，各y轴位移驱动机构均安装于x轴位移驱动机构的移动部上，各拖船分别安装于至少两个y轴位移驱动机构的移动部上。

14、根据以上所述的港口助泊作业拖船动力测试系统，各拖船的中部均安装有两个相互间隔设置的轴承座，两个轴承座分别位于拖船上的x轴线两端，各y轴位移驱动机构的移动部上均安装有丄形杆，丄形杆的横向部两端分别安装于两个轴承座的轴承上。

15、根据以上所述的港口助泊作业拖船动力测试系统，拖船的侧面安装有多个第一弹性护舷，多个第一弹性护舷中的至少一个第一弹性护舷上安装压力传感器。

16、根据以上所述的港口助泊作业拖船动力测试系统，船舶的侧面安装有多个第二弹性护舷。

17、根据以上所述的港口助泊作业拖船动力测试系统，x轴位移驱动机构包括两个第一位移架和两根第一丝杆，两个第一位移架分别安装于水池上的相对两侧部，各第一丝杆分别旋转式安装于两个第一位移架上，各y轴位移驱动机构分别与第一丝杆上的至少两个第一滑块连接，各第一丝杆的一端分别安装有驱动第一丝杆旋转的第一驱动器，第一驱动器包括第一电机或手摇把，第一丝杆上的至少两个第一滑块上设有导向块，且各导向块分别安装于第一位移架的长形导向槽。

18、根据以上所述的港口助泊作业拖船动力测试系统，至少两个y轴位移驱动机构均包括第二位移架和第二丝杆，各第二位移架分别与第一丝杆上的至少两个第一滑块连接，第二丝杆旋转式安装于第二位移架上，各第二丝杆的一端分别安装有驱动第二丝杆旋转的第二驱动器，第二驱动器包括第二电机，各丄形杆的纵向部分别贯穿至少两个第二位移架的长形导向孔后与至少两个第二丝杆的的第二滑块连接。

19、根据以上所述的港口助泊作业拖船动力测试系统，测力计采用环形测力计，且环形测力计套接于船舶的系缆柱上；压力传感器为薄膜压力传感器。

20、根据以上所述的港口助泊作业拖船动力测试系统，至少两个y轴位移驱动机构上的滑块均固定有固定套，且丄形杆的纵向部插入于固定套内，并通过连接件使固定套与丄形杆的纵向部固定相连接，并且丄形杆相对于固定套始终作伸缩运动。

21、本发明所设计的港口助泊作业拖船动力测试系统，其有益效果如下：

22、利用驱动装置分别驱动多个拖船独立运动，以模拟多个拖船不同的运动工作状态，同时，拖船上的缆绳通过测力计连接于船舶上进行测试拖船的拉力，以及利用拖船与船舶抵触，并通过其两者之间的压力传感器而测得相互碰撞的撞击力和抵触顶推时的顶推力，从而实现对拖驳过程的真实模拟，在保证真实模拟的状况下满足现有港口作业的拖船研发阶段中的测试需求。

技术特征：

1.一种港口助泊作业拖船动力测试系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的港口助泊作业拖船动力测试系统，其特征在于，在船舶（4）上安装位姿传感器，水池（1）侧方设置有摄像机，以将船舶（4）在位姿改变过程中的运动轨迹进行记录，并传输至控制器。

3.根据权利要求1或2所述的港口助泊作业拖船动力测试系统，其特征在于，驱动装置（2）包括x轴位移驱动机构（21）、以及至少两个y轴位移驱动机构（22），各y轴位移驱动机构（22）均安装于x轴位移驱动机构（21）的移动部上，各拖船（3）分别安装于至少两个y轴位移驱动机构（22）的移动部上。

4.根据权利要求3所述的港口助泊作业拖船动力测试系统，其特征在于，各拖船（3）的中部均安装有两个相互间隔设置的轴承座（33），两个轴承座（33）分别位于拖船（3）上的x轴线两端，各y轴位移驱动机构（22）的移动部上均安装有丄形杆（5），丄形杆（5）的横向部两端分别安装于两个轴承座（33）的轴承上。

5.根据权利要求3所述的港口助泊作业拖船动力测试系统，其特征在于，拖船（3）的侧面安装有多个第一弹性护舷（34），多个第一弹性护舷（34）中的至少一个第一弹性护舷（34）上安装压力传感器（31）。

6.根据权利要求3所述的港口助泊作业拖船动力测试系统，其特征在于，船舶（4）的侧面安装有多个第二弹性护舷（42）。

7.根据权利要求4所述的港口助泊作业拖船动力测试系统，其特征在于，x轴位移驱动机构（21）包括两个第一位移架（211）和两根第一丝杆（212），两个第一位移架（211）分别安装于水池（1）上的相对两侧部，各第一丝杆（212）分别旋转式安装于两个第一位移架（211）上，各y轴位移驱动机构（22）分别与第一丝杆（212）上的至少两个第一滑块（213）连接，各第一丝杆（212）的一端分别安装有驱动第一丝杆（212）旋转的第一驱动器，第一驱动器包括第一电机或手摇把，第一丝杆（212）上的至少两个第一滑块（213）上设有导向块，且各导向块分别安装于第一位移架（211）的长形导向槽（214）。

8.根据权利要求7所述的港口助泊作业拖船动力测试系统，其特征在于，至少两个y轴位移驱动机构（22）均包括第二位移架（221）和第二丝杆（222），各第二位移架（221）分别与第一丝杆（212）上的至少两个第一滑块（213）连接，第二丝杆（222）旋转式安装于第二位移架（221）上，各第二丝杆（222）的一端分别安装有驱动第二丝杆（222）旋转的第二驱动器，第二驱动器包括第二电机，各丄形杆（5）的纵向部分别贯穿至少两个第二位移架（221）的长形导向孔（224）后与至少两个第二丝杆（222）的第二滑块（223）连接。

9.根据权利要求1-8任一项所述的港口助泊作业拖船动力测试系统，其特征在于，测力计（321）采用环形测力计（321），且环形测力计（321）套接于船舶（4）的系缆柱（41）上；压力传感器（31）为薄膜压力传感器。

10.根据权利要求4所述的港口助泊作业拖船动力测试系统，其特征在于，至少两个y轴位移驱动机构（22）上的滑块均固定有固定套（6），且丄形杆（5）的纵向部插入于固定套（6）内，并通过连接件使固定套（6）与丄形杆（5）的纵向部相连接，并且丄形杆（5）相对于固定套（6）始终作伸缩运动。

技术总结
本发明所公开的港口助泊作业拖船动力测试系统，包括：水池，用于容纳测试使用的水；船舶，其位于水池水面，船舶上设置有系缆柱；动力测试系统，其包括位于水池水面的至少两个拖船、驱动拖船呈X轴方向和Y轴方向平移的驱动装置以及测力计；驱动装置安装于水池上方，各拖船上均设置有缆绳自动收放器和压力传感器，缆绳自动收放器上的缆绳末端测力计连接于系缆柱上，压力传感器位于拖船上朝向船舶的一侧；利用拖船X轴方向和Y轴方向平移过程中，利用测力计测试拖船拖拉船舶的拉力，以及利用压力传感器测试拖船与船舶之间而测得相互碰撞的撞击力和抵触顶推时的顶推力，以满足测试需求。

技术研发人员：金恒,骆曹飞,吴富民,连雪海,章露洁,王卫章,王旭
受保护的技术使用者：中电科（宁波）海洋电子研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11