旋臂水池呈圆形或长方形，水池的中央岛或水池中间某立柱处有一悬臂装置，因而得名。旋臂水池实验装置如图所示，主要包括以下几部分组成：水池、刚性良好的旋臂、能沿旋臂运动用于悬挂模型和调整回转半径的拖车、由分力天平和测量仪表组成的测试系统、电控系统。

旋臂水池示意图

模型装在距悬臂转轴中心为的悬臂位置上。使模型纵轴与半径为的圆周切线方向的夹角为，同时还可变动舵面与模型纵轴之间的角度；和分别称为漂角和舵角。实验时，悬臂以一定的角速度运动，强迫模型按一定回转半径、一定的漂角和舵角作定常回转运动。通过测力装置测定纵向力、侧向力、力矩的值，从中扣去机械装置的离心力后，即可由回归分析求得船舶在定常回转时各种与有关的力和力矩的线性和非线性导数。这些导数是求解操纵运动方程式所需要的。

美国史蒂文森工学院戴维森实验室和法国海军实验所在20世纪40年代最先建成带旋臂试验装置的圆形水池。从20世纪50年代起，美、英、中、苏等国先后建成不同直径的圆形旋臂水池，最大直径约80米。中国于1968年在江苏无锡建成一座直径48米、水深4.5米的旋臂水池。

旋臂水池试验装置虽然一次实验只能测得模型在某一平面中运动时的定常水动力，但只要把模型沿纵轴滚转90°，就能测得在另一平面中运动时的定常水动力。因此，只需进行两次实验，就能测得模型在水平面和垂直面中作6个自由度运动时的定常水动力。旋臂水池主要从事舰船、水中兵器及潜水器操纵性理论及实验测试，可以广泛用于水面船舶和各种潜水体（如潜艇、鱼雷、水下发射的导弹等）的水动力研究，开展针对各型水中运动体的操纵性性能预报。