CN106500958A - 一种基于拉压力传感器测量振荡水翼水平推力的装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于拉压力传感器测量振荡水翼水平推力的装置，包括固定结构、拉压力传感器、转轴支撑模块、直线轴承、振荡水翼。本发明使用拉压力传感器测量振荡水翼水平力，为研究振荡水翼水动力性能以及借助振荡水翼进行波浪推进提供可靠的分析实验数据。振荡水翼工作在水下，测量水翼振荡时的水动力需要对传感器做防水处理，而且振荡水翼水动力的较佳测点在水翼转轴处，受空间限制，给实验测量带来很大困难。本发明结构简单方便，易于安装和拆卸，占用空间小，非常适用于小空间内单一方向力的测量。

Description

一种基于拉压力传感器测量振荡水翼水平推力的装置

技术领域

本发明涉及一种基于拉压力传感器测量振荡水翼水平推力的装置，也可以用于其他单一方向力的测量问题，属于流体力学试验技术领域。

背景技术

作为水翼的一种特殊应用形式，振荡水翼的应用越来越广，在潮流能发电、船舶推进、波浪能推进等领域都有应用。在波浪推进领域，借助振荡水翼是目前唯一有效可行的方式，然而，对振荡水翼水动力性能的研究却进展的很慢。计算流体力学技术逐渐成熟之后，有关振荡水翼水动力性能的研究才逐渐加快起来，但振荡水翼水动力性能的实验研究却依然进展较慢。由于振荡水翼工作在水下，其力学性能的较佳测点在水下转轴处，测量空间狭小，对传感器要求高，而且还需要对传感器做防水处理，给实验带来了很大困难，同时也大大提升了实验成本。而且越是复杂的传感器，做防水处理越困难，成本也会越高。

拉压力传感器是常用的测力传感器，结构相对简单，易于使用，较容易做防水处理，成本较低。但用拉压力传感器直接测量振荡水翼的水动力却很不方便，需要对测量装置进行合理的规划设计。

发明内容

本发明的目的是为了能够方便的使用拉压力传感器测量振荡水翼水平力而提供一种基于拉压力传感器测量振荡水翼水平推力的装置，其可简单有效的测量振荡水翼的水平力，在不影响实验结果的前提下，可以有效节约实验成本。

本发明的目的是这样实现的：包括固定结构、安装在固定结构上的拉压力传感器垫木、安装在拉压力传感器垫木上的拉压力传感器、安装在固定结构上的一对直线轴承座、设置在一对直线轴承座间的直线轴承导轨、设置在直线轴承导轨上的直线轴承、与直线轴承固连的转轴支撑模块，拉压力传感器的固定端与固定结构固连，拉压力传感器的测量端与转轴支撑模块固连，转轴支撑模块通过转动轴承与振荡水翼的水翼转轴连接。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.水翼的侧面还设置有导流板。

2.拉压力传感器、直线轴承和转轴支撑模块外还设置有隔离罩。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明使用拉压力传感器测量振荡水翼水平力，为研究振荡水翼水动力性能以及借助振荡水翼进行波浪推进提供可靠的分析实验数据。振荡水翼工作在水下，测量水翼振荡时的水动力需要对传感器做防水处理，而且振荡水翼水动力的较佳测点在水翼转轴处，受空间限制，给实验测量带来很大困难。本发明结构简单方便，易于安装和拆卸，占用空间小，非常适用于小空间内单一方向力的测量；拉压力传感器结构简单，造价相对较低，当应用于水下时，对拉压力传感器做防水处理相对较容易，可以有效解决振荡水翼水动力测量困难的问题，在不影响实验结果的前提下，可以有效降低实验成本。本发明也可用于其他装置的单一方向力的测量，例如圆柱绕流的升力和阻力，船舶静水拖航阻力等。本发明也可用于测量其他装置的力，例如圆柱绕流的升力和阻力，船舶静水拖航阻力等。

附图说明

图1是安装隔离罩前，本发明的示意图；

图2是安装隔离罩前，把本发明和振荡水翼安装在一起的正视图；

图3是拉压力传感器正视图；

图4是拉压力传感器受到拉力激励的示意图；

图5是拉压力传感器受到压力激励的示意图；

图6是本发明安装隔离罩后的示意图；

图7是本发明安装隔离罩后的剖面图；

图8是安装导流板后的示意图；

各图中编号表示内容如下：

①固定结构；②拉压力传感器垫木；③拉压力传感器；④拉压力传感器导线；⑤转动轴承；⑥转轴支撑模块；⑦直线轴承滑子；⑧直线轴承导轨；⑨直线轴承座；⑩水翼转轴；水翼；拉压力传感器的固定端；拉压力传感器的测量端；隔离罩；导流板。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

结合图1-7，本发明包括固定结构①、拉压力传感器③、转轴支撑模块⑥、直线轴承、振荡水翼，振荡水翼的水平力通过转轴支撑模块传递到拉压力传感器，拉压力传感器受到力的激励，输出电信号。如图1和图2所示，固定结构①固定不动，直线轴承水平放置，且和固定结构刚性连接，保持固定不动，拉压力传感器的固定端水平的刚性固定在固定结构上，拉压力传感器的测量端和转轴支撑模块刚性连接，转轴支撑模块⑥安装在直线轴承上，可以在直线轴承上自由水平直线运动，振荡水翼的转轴通过一个轴承安装在转轴支撑模块上，水翼可以绕转轴自由转动。当水翼振荡时，水翼产生的水平力先通过转轴作用在转轴支撑模块上，再传递到拉压力传感器，给拉压力传感器一个激励，拉压力传感器接收到激励后输出电信号。当振荡水翼产生推力时会有向前运动的趋势，如图4所示，拉压力传感器受到拉力激励，输出拉力信号；反之，当振荡水翼受到阻力时会有向后运动的趋势，如图5所示，拉压力传感器受到压力激励，输出压力信号。

本发明可以单独使用，也可以作为一个系统使用，把该装置单独使用时，固定结构是相对大地绝对固定的，把该装置作为一个系统使用时，固定结构①只是相对该装置的其他组成部分固定的，该装置可以作为一个系统运动。

下面介绍装置各结构及作用，固定结构①用于支撑、固定整个测量系统；拉压力传感器③用来测量振荡水翼的水平力，拉压力传感器垫木②用来支撑拉压力传感器，使其更加稳定，拉压力传感器的固定端固定在固定结构上，使拉压力传感器的固定端相对固定结构一直处于固定不动状态，也即使拉压力传感器主体处于相对静止稳定的状态，拉压力传感器的测量端和转轴支撑模块固定连接，接受转轴支撑模块传递的力的激励信号；水翼转轴⑩使水翼能够绕固定轴自由转动，转动轴承⑤用来减小水翼转动时的摩擦力，转轴支撑模块⑥用来支撑水翼和传递振荡水翼的水平力；直线轴承座⑨、直线轴承滑子⑦和直线轴承导轨⑧组成了稳定的直线轴承，把转轴支撑模块安装在直线轴承滑子上，可以降低转轴支撑模块水平运动的摩擦力；如图6所示，隔离罩把拉压力传感器、直线轴承和转轴支撑模块罩起来，使内部流体处于稳定状态，减少直线轴承和转轴支撑模块的水平力对测量系统的影响；为了减弱该装置对振荡水翼流场的干扰，可以在该装置靠近振荡水翼的一侧安装一个薄的导流板，如图8所示，导流板的形状和大小是不固定的，也即导流板可以减弱该装置对振荡水翼流场的干扰。

本发明的工作过程如下：

水翼振荡运动时，其产生的水平力通过转轴作用在转轴支撑模块上，由于转轴支撑模块可以在直线轴承上自由运动，收到水平力的转轴支撑模块就会产生运动的趋势，和其固定连接的拉压力传感器的测量端就可以感受到力的激励，转轴支撑模块成功把振荡水翼产生的水平力传递到拉压力传感器，受到激励的拉压力传感器把力信号转换成电信号输出。当振荡水翼产生推力时会有向前运动的趋势，如图4所示，拉压力传感器受到拉力激励，输出拉力信号；反之，当振荡水翼受到阻力时会有向后运动的趋势，如图5所示，拉压力传感器受到压力激励，输出压力信号。本发明结构简单方便，易于安装和拆卸，占用空间小，非常适用于小空间内单一方向力的测量；拉压力传感器结构简单，造价相对较低，当应用于水下时，对拉压力传感器做防水处理相对较容易，可以有效解决振荡水翼水动力测量困难的问题，在不影响实验结果的前提下，可以有效节约实验成本。

本发明涉及到的流体不只局限于水，也可以用于测量振荡翼在其他流体下的单一方向的力。

Claims (3)

1.一种基于拉压力传感器测量振荡水翼水平推力的装置，其特征在于：包括固定结构、安装在固定结构上的拉压力传感器垫木、安装在拉压力传感器垫木上的拉压力传感器、安装在固定结构上的一对直线轴承座、设置在一对直线轴承座间的直线轴承导轨、设置在直线轴承导轨上的直线轴承、与直线轴承固连的转轴支撑模块，拉压力传感器的固定端与固定结构固连，拉压力传感器的测量端与转轴支撑模块固连，转轴支撑模块通过转动轴承与振荡水翼的水翼转轴连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于拉压力传感器测量振荡水翼水平推力的装置，其特征在于：水翼的侧面还设置有导流板。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于拉压力传感器测量振荡水翼水平推力的装置，其特征在于：拉压力传感器、直线轴承和转轴支撑模块外还设置有隔离罩。