CN105758580B - 一种水下推进器用测力平台 - Google Patents
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Abstract
本发明属于检测装备设计领域，具体涉及一种水下推进器用测力平台。包括测力装置、电池组、传动杆、工作台、水槽、控制模块、连接座、水下推进器和连接轴，测力装置包括基座、垫块、压力传感器、上层滑块、上层导轨、下层滑块、下层导轨、上层导轨基座和测力杆；其特征是还包括舵机、舵机座、舵机法兰、中间法兰和轴端法兰，压力传感器为四个。工作时，对压力传感器进行零位调整，调整舵机转动角度，通过控制模块实时测量水下推进器的水动力参数。本发明能够对真实工作状态下水流方向发生变化时水下推进器的水动力参数进行测量，测力平台结构简单，操作方便，适用于水下推进器力学性能的测量，测量成本低。
Description
技术领域
本发明属于检测装备设计领域，具体涉及一种水下推进器用测力平台。
背景技术
随着海洋开发的深入，水下推进器的应用范围越来越广，对推进器性能检测装备的要求也越来越高。水动力参数是水下推进器的关键性能参数，对工程设计和理论分析非常重要。目前主要在水洞中采用六分力天平对水动力进行测量，专利号为ZL201420603909.1的实用新型专利提出了船模水动力性能测试装置，采用六分力天平对较大型的水面船舶进行水动力测量，申请号为201410492189.0的发明专利公布了一种水下航行体水动力测量系统，也采用六分力天平对较大型的水下推进器进行水动力测量，而对小型推进器来说，这种测量方式花费高、精度低。
现有的专门针对水下推进器研发的性能检测装备较少，专利号为ZL201520436513.7的实用新型专利提出了一种仿生机器鱼用测量平台，能够对水下推进器的运动状态进行跟踪测量，测量成本低，精度高，但该装置并不能对力学参数进行测量。专利号为ZL201310203072.1的发明专利提出了一种水下三维测力装置，采用测力传感器对力学参数进行测量，测量装置体积小，结构简单，操作方便，但不能实时调整水下推进器的姿态，也就不能对真实工作状态下水流方向发生变化时水下推进器的水动力参数进行精确测量。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种水下推进器用测力平台，解决在水流方向变化的环境中，水下推进器水动力参数难以实时测量的问题，降低测量成本，提高测量精度。
本发明采用以下技术方案：
一种水下推进器用测力平台，包括测力装置、电池组、传动杆、工作台、水槽、控制模块、连接座、水下推进器和连接轴，测力装置包括基座、垫块、压力传感器、上层滑块、上层导轨、下层滑块、下层导轨、上层导轨基座和测力杆；其特征是还包括舵机、舵机座、舵机法兰、中间法兰和轴端法兰，压力传感器为四个；测力装置、电池组和控制模块固定在工作台上，并通过导线连接，水下推进器置于水槽中，并通过连接轴和连接座与传动杆固定连接，垫块位于压力传感器和基座之间，垫块和压力传感器与基座固定连接，测力杆一端与压力传感器固定连接，另一端顶在舵机座侧壁上，上层滑块与上层导轨滑动连接，下层滑块与下层导轨滑动连接，上层导轨与上层导轨基座固定连接，下层滑块与基座固定连接，上层导轨基座与下层滑块固定连接，上层滑块与舵机座固定连接，舵机与舵机座固定连接，舵机法兰与舵机固定连接，中间法兰与舵机法兰固定连接，轴端法兰与中间法兰固定连接，传动杆与轴端法兰固定连接；电池组通过导线为舵机提供电能，控制模块通过导线获取压力传感器信号，并能够记录测量值，上层导轨和下层导轨使舵机座能够在水平面内进行运动，舵机通过传动杆对水下推进器的迎水角度进行调整。
上述一种水下推进器用测力平台，其特征是压力传感器为电阻应变式压力传感器，并可通过对垫块厚度的调整实现压力传感器与舵机座之间相对距离的调整，从而实现压力传感器读数的零位调整。
上述一种水下推进器用测力平台，其特征是测力杆一端有螺纹，另一端磨尖，螺纹端与压力传感器固定连接，并可调整测力杆的伸出长度，尖端与舵机座侧壁接触。
工作时，调整垫块的厚度和测力杆的伸出长度，使控制模块上读取到的测量值均为零，实现零位调整，使水槽中水流流动，调整舵机的转动角度，在水下推进器无输入功率时，可通过控制模块实时测量出水下推进器在不同迎水角度下所受到的阻力；使水槽中的水静止，舵机不发生转动，在水下推进器运动时，可通过控制模块实时测量出水下推进器在静水中产生的推进力和侧向力；使水槽中水流流动，调整舵机的转动角度，在水下推进器运动时，可通过控制模块实时测量出水下推进器在实际工作状态下的水动力参数。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
采用舵机实现水下推进器不同迎水角度的调整，能够模拟水流变化的情形，对真实工作状态下水流方向发生变化时水下推进器的水动力参数进行测量；采用四个压力传感器，能够对推进力、侧向力和流体阻力进行测量，并提高了测量精度；测力平台结构简单，操作方便，适用于水下推进器力学性能的测量，测量成本低。
附图说明
图1为本发明的外观示意图。
图2为本发明的主体结构示意图。
图3为本发明的测量装置结构示意图。
图4为本发明的舵机传动机构示意图。
图5为本发明实施例二的测量装置结构示意图。
图6为本发明实施例三的测量装置结构示意图。
图中，1-测力装置，2-电池组，3-传动杆，4-工作台，5-水槽，6-控制模块，7-导线，8-连接座，9-螺钉，10-水下推进器，11-连接轴，12-销轴，13-螺母，14-基座，15-垫块，16-压力传感器，17-下层滑块，18-下层导轨，19-上层滑块，20-测力杆，21-舵机座，22-上层导轨，23-上层导轨基座，24-螺栓，25-舵机，26-中间法兰，27-轴端法兰，28-舵机法兰，29-测力杆基座。
具体实施方式
下面结合附图给出本发明三个最佳实施例。
实施例一
如图1所示，测力装置1、电池组2和控制模块6固定在工作台4上，并通过导线7连接。
如图2所示，水下推进器10置于水槽5中，水下推进器10与连接轴11固定连接，连接轴11通过螺钉9与连接座8连接，连接座8通过销轴12与传动杆3连接。
如图3所示，基座14通过螺栓24和螺母13与工作台4连接，压力传感器16为电阻应变式压力传感器，垫块15和压力传感器16通过螺钉9与基座14固定连接，测力杆20一端有螺纹，另一端磨尖，螺纹端与压力传感器16固定连接，尖端顶在舵机座21侧壁上，上层滑块19与上层导轨22滑动连接，下层滑块17与下层导轨18滑动连接，上层导轨22通过螺钉9与上层导轨基座23连接，下层导轨18通过螺钉9与基座14连接，上层导轨基座23通过螺钉9与下层滑块17连接，上层滑块19通过螺钉9与舵机座21连接。
如图4所示，舵机25通过螺栓24和螺母32与舵机座21连接，舵机法兰28通过螺钉9与舵机25连接，中间法兰26通过螺钉9与舵机法兰28连接，轴端法兰27通过螺钉9与中间法兰26连接，传动杆3通过销轴36与轴端法兰27连接。
调整垫块15的厚度以及测力杆20的伸出长度，使控制模块6上读取到的测量值均为零，实现零位调整。
使水槽5中水流流动，调整舵机25的转动角度，在水下推进器10无输入功率时，可通过控制模块6实时测量出水下推进器10在不同迎水角度下所受到的阻力。
使水槽5中的水静止，舵机25不发生转动，在水下推进器10运动时，可通过控制模块6实时测量出水下推进器10在静水中产生的推进力和侧向力。
使水槽5中水流流动，调整舵机25的转动角度，在水下推进器10运动时，可通过控制模块6实时测量出水下推进器10在实际工作状态下的水动力参数。
实施例二
如图5所示，压力传感器16为压电式压力传感器，压力传感器16与基座14固定连接，测力杆基座29通过螺钉9与基座14连接，测力杆20穿过测力杆基座29，且一端与压力传感器16接触，另一端顶在舵机座21的侧壁上。其他同实施例一。
实施例三
如图6所示，测力杆20为可伸缩式测力杆，测力杆20一端与压力传感器16固定连接，另一端顶在舵机座21侧壁上，测力杆20的长度均可自由调整并锁定，便于进行零位调整。其他同实施例一。
Claims (3)
1.一种水下推进器用测力平台，包括测力装置(1)、电池组(2)、传动杆(3)、工作台(4)、水槽(5)、控制模块(6)、连接座(8)、水下推进器(10)和连接轴(11)，测力装置(1)包括基座(14)、垫块(15)、压力传感器(16)、上层滑块(19)、上层导轨(22)、下层滑块(17)、下层导轨(18)、上层导轨基座(23)、测力杆(20)；其特征是还包括舵机(25)、舵机座(21)、舵机法兰(28)、中间法兰(26)和轴端法兰(27)，压力传感器(16)为四个；测力装置(1)、电池组(2)和控制模块(6)固定在工作台(4)上，并通过导线连接，水下推进器(10)置于水槽(5)中，并通过连接轴(11)和连接座(8)与传动杆(3)固定连接，垫块(15)位于压力传感器(16)和基座(14)之间，垫块(15)和压力传感器(16)与基座(14)固定连接，测力杆(20)一端与压力传感器(16)固定连接，另一端顶在舵机座(21)侧壁上，上层滑块(19)与上层导轨(22)滑动连接，下层滑块(17)与下层导轨(18)滑动连接，上层导轨(22)与上层导轨基座(23)固定连接，下层滑块(17)与基座(14)固定连接，上层导轨基座(23)与下层滑块(17)固定连接，上层滑块(19)与舵机座(21)固定连接，舵机(25)与舵机座(21)固定连接，舵机法兰(28)与舵机(25)固定连接，中间法兰(26)与舵机法兰(28)固定连接，轴端法兰(27)与中间法兰(26)固定连接，传动杆(3)与轴端法兰(27)固定连接；电池组(2)通过导线为舵机(25)提供电能，控制模块(6)通过导线获取压力传感器(16)信号，并能够记录测量值，上层导轨(22)和下层导轨(18)使舵机座(21)能够在水平面内进行运动，舵机(25)通过传动杆(3)对水下推进器(10)的迎水角度进行调整。
2.根据权利要求1所述的一种水下推进器用测力平台，其特征是压力传感器(16)为电阻应变式压力传感器，并可通过对垫块(15)厚度的调整实现压力传感器(16)与舵机座(21)之间相对距离的调整，从而实现压力传感器(16)读数的零位调整。
3.根据权利要求1所述的一种水下推进器用测力平台，其特征是测力杆(20)一端有螺纹，另一端磨尖，螺纹端与压力传感器(16)固定连接，并可调整测力杆(20)的伸出长度，尖端与舵机座(21)侧壁接触。
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