CN103439083A - 一种回转体水下航行器衡重测试台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种回转体水下航行器衡重测试台，采用多点支撑称重法原理设计而成，可方便、准确地测量出回转体水下航行器的衡重参数。衡重测试台包括水槽，安装在水槽下部四个角上的支柱，安装在支柱下方的四个称重传感器，安装在称重传感器下部用于支撑整个测试台并进行水平调节的四个可调支座，安装在水槽外部的水平仪，固定在水槽内部底面上的基准立柱一和基准立柱二，固定安装水槽内部底面上的两个定位座，安装在水槽内部用于固定回转体水下航行器的固定架，用来向水槽注水的进水口，用于水槽排水的出水口。利用回转体水下航行器测量衡重参数，测量准确，减小了测试人员的工作量，降低了测量误差。

Description

一种回转体水下航行器衡重测试台

技术领域

本发明属于水下航行器技术领域，具体是涉及一种回转体水下航行器衡重测试台。

背景技术

由于回转体外壳具有较高的强度和内部容积，目前大多数水下航行器都采用回转体外壳。回转体水下航行器在研制、生产及使用阶段都须进行衡重试验，衡重试验的目的是利用专用设备、仪器测量和计算出回转体水下航行器全段或各个功能段的衡重参数，如重量、长度、重心位置、浮力、浮心位置、静倾角、静倾力矩等，进而考核回转体水下航行器全段或各个功能段与衡重有关的设计、制造和装配的正确性，以利于保证回转体水下航行器正确的航行姿态。

目前，回转体水下航行器的衡重试验都是按照相关标准GJB2852-97进行的，该标准的试验原理是：把产品安装在试验装置上，利用增减砝码重量或改变砝码位置的方法达到力和力矩平衡，测算出回转体水下航行器全段或各个功能段的衡重参数。随着新型测量技术的发展，该标准所规定的测试方法已经逐渐落后，比如重心位置是在刀口架上测量的，静倾角和静倾力矩是在水平面测量的，而浮心是在水槽进行测量的，整个测量过程需要多次吊装移动全段或功能段位置，很不方便；在测量过程中还需要多次测量砝码、头部、刀口架、吊架、滚轮、平台的相对距离，测量距离时是将上述对象当做点对待，目视误差较大；此外，为使全段或功能段在刀口架、水槽里达到平衡，需要反复移动砝码，直到目视平衡，操作繁琐，且人工误差大。目前也有一些特殊的衡重测量仪器，在专利200420041712.X中公开了一种用于飞机重量重心测量的装置，该装置由智能称重仪、高精度符合孔辐式称重传感器和千斤顶组成，利用三套复合孔式称重传感器进行多点测量，根据多点称重原理，获得被测对象的重量和重心位置，但是该装置不能得到浮力、浮心、静倾角、静倾力矩等相关参数，而且该装置测得的仅仅是水平面内的重心位置，不能得到重心在数值方向的位置。

发明内容

为了克服现有回转体水下航行器衡重测试设备存在操作不方便、繁琐、测量误差大的不足，本发明提出一种回转体水下航行器衡重测试台，该回转体水下航行器衡重测试台根据多点支撑称重法原理而设计，可方便、准确地测量出回转体水下航行器的衡重参数；减小了测试人员的工作量，降低了测量误差。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括水槽、支柱、称重传感器、可调支座、水平仪、基准立柱一、基准立柱二、定位座、固定架、进水口、出水口，所述水槽为无盖内空的长方体，内部长度大于回转体水下航行器长度，侧壁上设有水位观测窗和水平仪；支柱与可调支座固连，称重传感器位于支柱与可调支座之间，四根支柱位于水槽底部四角对称安装，进水口、出水口位于水槽底端部；基准立柱一和基准立柱二固定在水槽内底部，分别位于定位座的两端；定位座位于水槽内底面上，两个定位座相对于水槽长度方向的对称面对称固定安装，且两定位座之间有一定间隔，多个固定架对称固定在定位座侧面。

所述固定架由立柱、上固定杆、下固定杆、上固定头、下固定头组成，立柱下部固定安装在定位座两侧，上固定杆、下固定杆分别安装在立柱上部，上固定头与上固定杆连接，下固定头与下固定杆连接，下固定杆位于上固定杆的下方。

所述基准立柱一的轴线位于水槽一端相邻近的两个称重传感器的压力作用线所在平面内，且距离两个压力作用线的距离相等。

所述基准立柱二的轴线位于水槽另一端相邻近的两个称重传感器的压力作用线所在平面内，且距离两个压力作用线的距离相等。

有益效果

本发明提出的一种回转体水下航行器衡重测试台，采用多点支撑称重法原理设计而成，可方便、准确地测量出回转体水下航行器的衡重参数。其包括水槽，安装在水槽下部四个角上的支柱，安装在支柱下方的四个称重传感器，安装在称重传感器下部用于支撑整个测试台并进行水平调节的四个可调支座，安装在水槽外部的水平仪，固定在水槽内部底面上的基准立柱一和基准立柱二，固定安装水槽内部底面上的两个定位座，安装在水槽内部用于固定回转体水下航行器的固定架，用来向水槽注水的进水口，用于水槽排水的出水口。利用回转体水下航行器测量衡重参数，减小了测试人员的工作量，降低了测量误差。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明一种回转体水下航行器衡重测试台作进一步的详细说明。

图1为本发明测试台示意图。

图2为本发明的水槽内回转体水下航行器置放位置示意图。

图3为本发明去除水槽的轴测视图。

图4为本发明的固定架示意图。

图5为本发明的称重原理示意图。

图中:

1.水槽 2.水位观测窗 3.支柱 4.称重传感器 5.可调支座 6.基准立柱一7.固定架 71.立柱 72.上固定杆 73.下固定杆 74.上固定头 75.下固定头8.回转体水下航行器 9.基准立柱二 10.定位座 11.进水口 12.出水口13.水平仪

具体实施方式

本实施例是一种回转体水下航行器衡重测试台。

如图1、图2、图3所示，本发明回转体水下航行器衡重测试台，包括水槽1，安装在水槽下部四个角上的支柱3，安装在支柱3下方的四个称重传感器4，安装在称重传感器4下部用于支撑整个测试台并进行水平调节的四个可调支座5，安装在水槽1外部的水平仪13，固定在水槽1内部底面上的基准立柱一6和基准立柱二9，固定安装水槽1内部底面上的两个定位座10，安装在水槽1内部用于固定回转体水下航行器8的固定架7，用来向水槽1注水的进水口11，用于水槽1排水的出水口12。水槽1为无盖内空的长方体状，内部长度大于现有回转体水下航行器长度，外部有一个水位观测窗2，水位观测窗2上有刻度，用来观测、记录水槽1内部水面高度。四个支柱3相对于水槽1长度方向的对称面对称安装。可调支座5可调节高度，配合水平仪13来保证水槽1位于水平位置。基准立柱一6的轴线位于水槽1一端相邻较近的两个称重传感器4的压力作用线所在平面内，且距离两个压力作用线的距离相等，基准立柱一的作用是为回转体水下航行器的长度测量及安装定位提供参考。基准立柱二9的轴线位于水槽1另一端相邻较近的两个称重传感器4的压力作用线所在平面内，且距离两个压力作用线的距离相等，基准立柱二的作用是为回转体水下航行器的长度测量及安装定位提供参考。两个定位座10，相对于水槽1长度方向的对称面对称固定安装，用来定位回转体的回转体水下航行器8，定位座10相对水槽1内底面有一定高度，且两定位座10之间有一定间隔，能保证回转体水下航行器8安装后航行器纵轴位于水槽1长度方向的对称面内且处于水平方向。固定架7有多个，且均相对水槽1长度方向的对称面对称安装。

如图4所示，固定架7由立柱71、上固定杆72、下固定杆73、上固定头74、下固定头75组成，其中，立柱71固定安装在水槽1内部底面，上固定头74安装在上固定杆72上，并可以绕上固定杆72的轴线旋转，上固定杆72通过螺纹安装在立柱71上，转动上固定杆72平行移动上固定头74，卡紧回转体水下航行器8，防止其移动，下固定杆73、下固定头75与上固定杆72、上固定头74完全相同，区别仅在于下固定杆73的安装位置低于上固定杆73，这是为了固定不同口径的回转体水下航行器8。

下面进一步说明如何利用本发明进行回转体水下航行器衡重测试。

如图5所示，选择在水平面内进行分析，下面所提到的距离均为水平面内的距离。设四个称重传感器4分别为A、B、C、D,并按图中建立坐标系，坐标原点O设在基准立柱二9的水平投影位置处，Ox轴与水平投影面内水槽1的对称轴重合，Oz轴指向为OD方向，AD、OD距离已知，分别为L₁,L₂。测量时可按照如下步骤进行:

(1)通过观测水平仪13，调节可调支座5将水槽1调节至水平位置，记录A、B、C、D的读数，分别记为G_A0,G_B0,G_C0,G_D0；

(2)将回转体水下航行器8放置在两个定位座10之间,保证航行器纵轴与Ox轴平行，航行器横轴与Oz轴平行，观测水平仪13，调节可调支座5将水槽调节至水平位置，记录记录A、B、C、D的读数，分别记为G_A1,G_B1,G_C1,G_D1，并测量回转体水下航行器8头部距离基准立柱一6的距离，记为l₁，测量回转体水下航行器8尾端距基准立柱二9的距离，记为l₂；

(3)将回转体水下航行器8绕航行器纵轴旋转90°,使航行器立轴与Oz轴平行，记录A、B、C、D的读数，分别记为G_A2,G_B2,G_C2,G_D2；

(4)利用固定架7将回转体水下航行器8固定，通过进水口11往水槽1内注水，当水面完全淹没回转体水下航行器8以后，停止注水，通过观测水平仪13，调节可调支座5将水槽1调节至水平位置，等水槽1内水面平静后通过水位观测窗2记录下当前的水面高度，记录记录A、B、C、D的读数，分别记为G_A3,G_B3,G_C3,G_D3；

(5)取出回转体水下航行器8，通过进水口11往水槽1内注水，当水面快要到达第(4)步所记录的高度时，停止注水，通过观测水平仪13，调节可调支座5将水槽1调节至水平位置，再通过进水口11缓慢加水，当水面到达第(4)步所记录的高度时，停止注水，记录A、B、C、D的读数，分别记为G_A4,G_B4,G_C4,G_D4；

(6)打开出水口12，排出水槽1内的水，试验结束。

上述测量共得到22个测量数据，经过简单数据分析可得到所测量回转体水下航行器8的所有衡重参数:

长度：L=L₁-l₁-l₂；

重力：G=(G_A1+G_B1+G_C1+G_D1)-(G_A0+G_B0+G_C0+G_D0)；

重心位置（平台坐标系内）：

静倾角： $\mathrm{\α}=\arctan \frac{\mathrm{Tz}}{\mathrm{Ty}}$

静倾力矩：M=G□Tz=(G_A1-G_A0+G_D1-G_D0-G_B1+G_B0-G_C1+G_C0)□L₂

浮力：

B=(G_A4+G_B4+G_C4+G_D4)-(G_A0+G_B0+G_C0+G_D0)

-(G_A3+G_B3+G_C3+G_D3)+(G_A2+G_B2+G_C2+G_D2)

浮心（平台坐标系内）：

由上述实施过程可见，利用本发明可以方便、准确地测量出回转体水下航行器8的衡重参数，极大地减小了测试人员的工作量，降低了人工测量误差。

Claims (4)

1.一种回转体水下航行器衡重测试台，其特征在于:包括水槽、支柱、称重传感器、可调支座、水平仪、基准立柱一、基准立柱二、定位座、固定架、进水口、出水口，所述水槽为无盖内空的长方体，内部长度大于回转体水下航行器长度，侧壁上设有水位观测窗和水平仪；支柱与可调支座固连，称重传感器位于支柱与可调支座之间，四根支柱位于水槽底部四角对称安装，进水口、出水口位于水槽底端部；基准立柱一和基准立柱二固定在水槽内底部，分别位于定位座的两端；定位座位于水槽内底面上，两个定位座相对于水槽长度方向的对称面对称固定安装，且两定位座之间有一定间隔，多个固定架对称固定在定位座侧面。

2.根据权利要求1所述的回转体水下航行器衡重测试台，其特征在于:所述固定架由立柱、上固定杆、下固定杆、上固定头、下固定头组成，立柱下部固定安装在定位座两侧，上固定杆、下固定杆分别安装在立柱上部，上固定头与上固定杆连接，下固定头与下固定杆连接，下固定杆位于上固定杆的下方。

3.根据权利要求1所述的回转体水下航行器衡重测试台，其特征在于:所述基准立柱一的轴线位于水槽一端相邻近的两个称重传感器的压力作用线所在平面内，且距离两个压力作用线的距离相等。

4.根据权利要求1所述的回转体水下航行器衡重测试台，其特征在于:所述基准立柱二的轴线位于水槽另一端相邻近的两个称重传感器的压力作用线所在平面内，且距离两个压力作用线的距离相等。

Images