CN106768554B - 一种潜水推力测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于潜水推进器推力测量领域，具体涉及一种潜水推力测量装置。本装置包括水槽；水槽内沿潜水推进器推力方向而布置有滑轨，由滑轨处向下延伸有连接架从而固接潜水推进器外壁，且连接架与滑轨间形成可使连接架沿滑轨长度方向作往复直线动作的导轨导向配合；本装置还包括用于测量潜水推进器推力的机械式测力计；机械式测力计至少为一个且其受力方向平行潜水推进器推力方向，机械式测力计的一受力端固接于连接架和/或潜水推进器外壁处，而另一受力端固定于水槽处。本装置具备操作门槛低、使用便捷度高、适用范围广和数据获取灵敏准确的优点，可为各种潜水推行器的推力研究提供重要的参考数值。
Description
技术领域
本发明属于潜水推进器推力测量领域，具体涉及一种潜水推力测量装置。
背景技术
随着社会的不断发展，陆地资源日渐枯竭，人类对于海洋水域世界的探索越来越多，先今，各式各样的潜水推进器应运而生。对于潜水推进器而言，推力的大小是影响其工作效率的关键因素，同时也是设计研发人员考虑的重要因素，因此，推力的测量和计算对潜水推进器的研究具有重要的指导意义。目前的推进器推力测算方式，仍大都借助推力传感器来操作，存在的缺陷在于：首先，操作门槛高。由于推力传感器属于精度型电子器件，测算时需要考虑选择推力传感器的安装位置甚至如何合理布线；一旦设置不当，往往就会使得测量数据的精确性难以得到保证。其次，使用及维护成本高且维护操作繁琐。电子产品带来高测量灵敏性的同时，本身的故障易发性却是一大通病。再加上推力传感器对使用环境的要求较高，而很多潜水推进器却本来就是被开发使用于如有化学品的流体、带有射频干扰甚至是电磁干扰的流体等特殊水环境下工作的，导致其推力测算时的介质需要取用相应的符合上述水环境的介质，从而使得推力传感器的故障发生率急剧提升甚至致使推力传感器根本无法工作，从而给现场测算人员带来极大困扰。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种结构合理而实用的潜水推力测量装置，其具备构造简洁、操作门槛低、使用便捷度高、适用范围广和数据获取灵敏准确的优点，可为各种潜水推行器的推力研究提供重要的参考数值。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种潜水推力测量装置，其特征在于：包括水槽，水槽的槽腔构成供介质存放以及形成待测介质环境的容纳腔；水槽内沿潜水推进器推力方向而布置有滑轨，由滑轨处向下延伸有连接架从而固接潜水推进器外壁，且连接架与滑轨间形成可使连接架沿滑轨长度方向作往复直线动作的导轨导向配合；本装置还包括用于测量潜水推进器推力的机械式测力计；所述机械式测力计至少为一个且其受力方向平行潜水推进器推力方向，机械式测力计的一受力端固接于连接架和/或潜水推进器外壁处，而另一受力端固定于水槽处。
优选的，所述滑轨为工字梁从而使其横截面呈“工”字状构造；在滑轨的两侧槽体内均安置有滚轮且滚轮的轮缘与相应侧槽体的下侧槽壁间构成滚动配合；水平设置的滚轮的轮轴垂直滑轨的导向方向，且该滚轮可转动的固接于连接架顶端处。
优选的，本装置还包括开口朝上的方槽导向部，所述方槽导向部的槽底固接于连接架的顶端处，方槽导向部的两侧槽壁铅垂向的分别沿滑轨的其中一侧向上延伸现成倒梯形平板构造；方槽导向部的槽壁高度高于滑轨两侧槽体的下侧槽壁高度，方槽导向部的槽壁处固接所述轮轴，该轮轴水平向的延伸入滑轨相应槽体内且轮轴上可转动的配合有滚轮。
优选的，所述滚轮为成对设置的两组，两组滚轮沿导轨导向方向依次布置。
优选的，所述机械式测力计为沿滑轨导向方向依序布置的两组且分置于连接架的两侧处，机械式测力计的布置位置与潜水推进器的出水路径彼此避让；由连接架处沿滑轨导向方向反向延伸出两道直线段从而分别连接各机械式测力计的其中一个受力端，各机械式测力计的另一个受力端通过向上弯折的直角段而固接于滑轨底部处。
优选的，所述机械式测力计为弹簧测力计。
优选的，所述水槽为开口朝上的长方盒状结构，滑轨位于水槽的槽口处且沿水槽长度方向的中线形成简支梁固接构造；在水槽的宽度方向的两端部处分别设置进水口和出水口，进水口高度高于潜水推进器高度，出水口布置位置靠近水槽槽底处。
本发明的有益效果在于：
1)、相对传统结构而言，本发明采用了独特的悬吊式滑轨导向构造，利用了机械式测力计的较高的灵敏性和优良的环境适应性，通过将机械式测力计布置于潜水推进器前方和/或后方从而配合上述悬吊式滑轨导向构造，最终实现低操作门槛和高使用便捷度下的潜水推进器的准确推力测算目的。本发明由于采用了纯机械式联动机构，在保证了整体结构的简洁性的同时，对介质环境的适应性显然更高，因此可用于各型号潜水推进装置的小量程下的推力测量操作，并随之得到不同潜水装置在不同工况下的推力，进而为类似各种水下推进器控制方式提供了正确的参考信息。
2)、虽然连接架可以与滑轨间形成滑动配合乃至气垫配合，从而保证连接架相对滑轨作滑移动作的可行性。但作为上述方案的优选方案，本发明推荐采用动作更为灵敏的滚动配合来实现连接架与滑轨间的可靠配合。在连接架与滑轨间以滚轮彼此配合后，一旦潜水推进器开始工作，即可将其推力沿连接架传递至滚轮处，并使得滚轮产生沿滑轨导向方向的滚动动作，其动作灵敏度高且实现成本低，性价比相对更高。
3)、方槽导向部的设置，用于实现连接架与滚轮间的彼此可靠配合。轮轴固接在方槽导向部的侧壁处，从而衔接滚轮与方槽导向部。多组滚轮沿方槽导向部的槽壁依次设置，以确保具备一定重量的连接架乃至潜水推进器能够稳定而可靠的沿滑轨产生指定方向动作。
4)、机械式测力计，又称弹性测力计，包括了拉伸弹簧测力计、压缩弹簧测力计乃至弹性钢片测力计等等。而无论是上述何种弹性测力计，在使用时必然存在两处相对的受力点，该两处受力点同时收拉力或同时受推力，方可驱使内部弹性机构产生相应动作。通过两组分置在连接架或者说是潜水推进器斜前后方的机械式测力计，从而不仅可起到协同的推力测量作用，同时也能起到稳固乃至加强整个装置结构刚度的功能，进而保证本装置使用环境的稳定性。
5)、水槽的作用在于形成测试所需的水环境。本发明以长方盒状的水槽，搭配进水管及出水管，从而在需要时通过进水管泵入所需量的所需介质，而在测试结束时通过出水管排出即可，从而保证测试操作的高效性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的俯视图；
图3为方槽导向部、滚轮及滑轨间的配合状态剖视图；
图4为连接架与机械式测力计的配合状态图。
本发明各标号与部件名称的实际对应关系如下：
a-潜水推进器
10-水槽 11-滑轨 11a-直角段 12-进水口 13-出水口
20-连接架 20a-直线段 30-机械式测力计
40-滚轮 41-轮轴 50-方槽导向部
具体实施方式
为便于理解，此处结合图1-4，对本发明的具体结构及工作方式作以下进一步描述：
本发明的具体结构如图1-2所示，其主要结构包括：水槽10、滑轨11、滚轮40、螺栓式的轮轴41、连接架20、方槽导向部50以及机械式测力计30。水槽10为带有进水管和出水管的长方盒状槽体，从而以其盒腔来形成潜水推进器a的测试环境。上述测试环境可根据当前型号的潜水推进器a所实际使用的环境直接模拟，也即可以是不同的介质环境。水槽10的两端分别设置进水口12和出水口13，以方便介质的导入及流出。而对于滑轨11而言，其可采用标准工字梁直接制成，并保证自身的耐使用性和下部槽壁的光滑性即可。滑轨11下方以“L”字状构造的直角段11a来固接机械式测力计30的一侧受力端，参照图1及图4所示。连接架20在平行滑轨11长度方向的铅垂面上的截面为“十”字状构造，其“十”字状构造的顶端固接方槽导向部50的底端，而方槽导向部50则通过如图1及图3所示的四组轮轴41及相应滚轮40而滚动配合在滑轨11的两侧槽体处。上述“十”字状构造的底端固接作为待测对象的潜水推进器a。上述“十”字状构造的左端和右端则分别以直线段20a连接机械式测力计30的另一侧受力端。当然，机械式测力计30可参考图1和图4所示的设计为具备防水外层的长方体状且以其两端作为受力端，具体形状也可视现场状况酌情选择。
本发明的具体装配及使用流程如下：
1)、选择好水槽10的安装位置。一般会将水槽10布置在介质水源的旁边。确认水槽10安放平衡，以便提升测算数据的准确性。
2)、合理连接各个部件，并保证其平衡度和稳定度。尤其是滚轮40的相对位置，确保其移动时能受尽量小的摩擦力。固定好潜水推进器a，检查整体装置，保证安全。
3)、沿进水口12向水槽10内中注入介质，待介质满足所需液面高度后，启动潜水推进器a。在潜水推进器a工作期间，记录下机械式测力计30的数值变化即可。另外，当需要在介质有一定流速的特殊情况下测算潜水推进器a的推力时，可在潜水推进器a未启动时，记录机械式测力计30所获取的预紧力F1。在启动潜水推进器a后，记下机械式测力计30所获取的读数F2。F1和F2相减的绝对值，便为该介质流速下的待测的潜水推进器a推力值。由于本发明一次测量不花费多大费用及精力，操作也极为便捷，因此完全可以采用进行多次再取平均值的方法，以便获得更为准确的测算数据。
4)、待测算操作全部完成后，整理所获数据。打开出水口13从而排空介质，拆除潜水推进器a。清洗本装置，留待下次使用。
Claims (7)
1.一种潜水推力测量装置，其特征在于：包括水槽(10)，水槽(10)的槽腔构成供介质存放以及形成待测介质环境的容纳腔；水槽(10)内沿潜水推进器推力方向而布置有滑轨(11)，由滑轨(11)处向下延伸有连接架(20)从而固接潜水推进器外壁，且连接架(20)与滑轨(11)间形成可使连接架(20)沿滑轨(11)长度方向作往复直线动作的导轨导向配合；本装置还包括用于测量潜水推进器推力的机械式测力计；所述机械式测力计(30)至少为一个且其受力方向平行潜水推进器推力方向，机械式测力计(30)的一受力端固接于连接架(20)和/或潜水推进器外壁处，而另一受力端固定于水槽(10) 处。
2.根据权利要求1所述的一种潜水推力测量装置，其特征在于：所述滑轨(11)为工字梁从而使其横截面呈“工”字状构造；在滑轨(11)的两侧槽体内均安置有滚轮(40)且滚轮(40)的轮缘与相应侧槽体的下侧槽壁间构成滚动配合；水平设置的滚轮(40)的轮轴(41)垂直滑轨(11)的导向方向，且该滚轮(40)可转动的固接于连接架(20)顶端处。
3.根据权利要求2所述的一种潜水推力测量装置，其特征在于：本装置还包括开口朝上的方槽导向部(50)，所述方槽导向部(50)的槽底固接于连接架(20)的顶端处，方槽导向部(50)的两侧槽壁铅垂向的分别沿滑轨(11)的其中一侧向上延伸现成倒梯形平板构造；方槽导向部(50)的槽壁高度高于滑轨(11)两侧槽体的下侧槽壁高度，方槽导向部(50)的槽壁处固接所述轮轴(41)，该轮轴(41)水平向的延伸入滑轨(11)相应槽体内且轮轴(41)上可转动的配合有滚轮(40)。
4.根据权利要求2或3所述的一种潜水推力测量装置，其特征在于：所述滚轮(40)为成对设置的两组，两组滚轮(40)沿导轨导向方向依次布置。
5.根据权利要求1或2或3所述的一种潜水推力测量装置，其特征在于：所述机械式测力计(30)为沿滑轨(11)导向方向依序布置的两组且分置于连接架(20)的两侧处，机械式测力计(30)的布置位置与潜水推进器的出水路径彼此避让；由连接架(20)处沿滑轨(11)导向方向反向延伸出两道直线段(20a)从而分别连接各机械式测力计(30)的其中一个受力端，各机械式测力计(30)的另一个受力端通过向上弯折的直角段(11a)而固接于滑轨(11)底部处。
6.根据权利要求1或2或3所述的一种潜水推力测量装置，其特征在于：所述机械式测力计(30)为弹簧测力计。
7.根据权利要求1或2或3所述的一种潜水推力测量装置，其特征在于：所述水槽(10)为开口朝上的长方盒状结构，滑轨(11)位于水槽(10)的槽口处且沿水槽(10)长度方向的中线形成简支梁固接构造；在水槽(10)的宽度方向的两端部处分别设置进水口(12)和出水口(13)，进水口(12)高度高于潜水推进器高度，出水口(13)布置位置靠近水槽槽底处。
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