CN108225724B - 一种基于磁动力的高速水动力发射车拖曳系统试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于水动力试验技术，具体涉及一种基于磁动力的高速水动力发射车拖曳系统试验装置。本发明试验装置包括整流器、控制系统、位移传感器、PC机、磁动力发射车、拖曳主杆、圆拉杆、模型固定结构、试验模型。其中，所述PC机与控制系统及整流器顺次连接，位移传感器设置在磁动力发射车上。控制系统与磁动力发射车的动力及制动部分连接，并与位移传感器连接，拖曳主杆和侧拉杆均设置在磁动力发射车下方，并交汇连接模型固定结构，试验模型设置在模型固定结构上。本发明利用直流电机底座提供磁场，通电动子在磁场中受到洛伦兹力而提供稳定的运行动力，可以使试验模型更加稳定的根据试验速度有效运行，更加平稳，实验数据更加精确。
Description
技术领域
本发明属于水动力试验技术，具体涉及一种基于磁动力的高速水动力发射车拖曳系统试验装置。
背景技术
高速水动力实验拖曳系统是水动力实验的重要核心设备，在针对不同模型的拖曳试验中，具有重要的作用，用以提供模型不同运行速度，模型实际工况下的不同运行姿态角以及模拟试验各种紧急条件下的迫降试验。稳定、高速、有效的拖曳系统对试验数据的准确性、真实性具有重要的作用。
目前高速水动力实验拖曳技术利用电机转动提供动力，最高速度可达到25m/s，但仍存在不足之处为：(1)目前拖车一般采用电机传动，在使用过程中，电机连接轴承容易发生磨损，对试验拖曳速度模拟具有重要的影响作用，需要定期进行维修更换，影响试验进度；(2)目前拖曳系统需要人员在车中进行实时控制，由于人的生理因数限制，拖车在启动与停车过程中，加速度不可以太高，严重限制拖车的最大模拟速度，以及在高速工况下，对实验人员具有一定的安全隐患。
发明内容
本发明的目的是：提供一种能够有效提高模拟系统精确性与稳定性的基于磁动力的高速水动力发射车拖曳系统试验装置。
本发明的技术方案是：一种基于磁动力的高速水动力发射车拖曳系统试验装置，其包括整流器、控制系统、位移传感器、PC机、磁动力发射车、拖曳主杆、圆拉杆、模型固定结构、试验模型，其中，所述磁动力发射车为能够利用通电电流在磁场中产生的洛伦兹力作为动力来源进行驱动的机构；所述PC机与控制系统及整流器顺次连接，位移传感器设置在磁动力发射车上，控制系统与磁动力发射车的动力及制动部分连接，并与位移传感器连接，拖曳主杆和侧拉杆均设置在磁动力发射车下方，并交汇连接模型固定结构，试验模型设置在模型固定结构上。
所述磁动力发射车包括集电弓、上支撑结构、下支撑结构、滚动轮、轨道、编码器、直流电机底座、直流电机动子、涡轮制动器，其中，所述上支撑结构设置在下支撑结构上方，集电弓设置在上支撑结构上方，连接高压交流电，并与整流器连接；直流电机底座设置在下支撑结构下方，作为动力部分的直流电机动子置于直流电机底座两端永磁铁中间，作为制动部分的涡轮制动器设置在下支撑结构下方，直流电机动子及涡轮制动器通过导线分别与控制系统连接；所述滚动轮设置在下支撑结构内，并与轨道接触配合，所述编码器设置在滚轮一侧，并通过控制线与控制系统连接。
下支撑结构左右两侧，设置有用于滚轮限位的调心轮。
下支撑结构侧边还设置有阻拦索栏杆。
所述侧拉杆为圆拉杆，至少两个，对称设置在拖曳主杆两侧。
本发明的技术效果是：本发明基于磁动力的新型高速水动力发射车拖曳系统试验装置利用通电电流在磁场中产生的洛伦兹力作为动力来源，通过控制电流大小可连续、精确调节洛伦兹力大小，动力稳定，无噪音，运行平稳，实验数据更加准确，避免了目前常用的电机机械传动噪音大，加速慢，电机传动易老化、易磨损，维修、更换周期频繁且较长，影响实验进度与准确性。磁动力的新型高速水动力发射车拖曳系统试验装置利用了无人控制系统，避免了传统拖车因为拖车运行加速度过大，导致个人体质以及安全存在风险的现象，无人控制可以实现短跑道，高速度的目标，节约了实验室建设成本，实验也快速有效，实现更高速度运行实验，可达到30m/s打破了传统的25m/s的最高速度运行现状。
附图说明
图1为本发明基于磁动力的高速水动力发射车拖曳系统试验装置整体结构示意图；
图2为本发明基于磁动力的高速水动力发射车拖曳系统试验装置试验示意图。其中,1-集电工、2-上建支撑结构、3-下层支撑结构、4-滚动轮、5-阻拦索栏杆、6-轨道、7-调心轮、8-位移传感器、9-编码器、10-直流电机底座、11-直线电机动子、12-涡流制动器、13-导线、14-控制线、15-PC机、16-控制系统、17-整流器、18-试验模型、19-拖曳主杆、20-磁动力发射车、21-圆拉杆、22-模型固定结构。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明：
请同时参阅图1和图2，本发明基于磁动力的高速水动力发射车拖曳系统试验装置包括整流器、控制系统、位移传感器、PC机、磁动力发射车、拖曳主杆、圆拉杆、模型固定结构、试验模型。其中，所述磁动力发射车包括集电弓、上支撑结构、下支撑结构、滚动轮、调心轮、轨道、编码器、直流电机底座、直流电机动子、涡轮制动器。其中，所述上支撑结构设置在下支撑结构上方。所述集电弓分两组，对称设置在上支撑结构上方，连接高压交流电，并与整流器连接，功率一定的情况下，高压660V交流传输，电流较小，有利于减少电能输送过程中的损耗，节能环保。所述直流电机底座设置在下支撑结构下方，作为动力部分的直流电机动子置于直流电机底座两端永磁铁中间，根据洛伦兹定律可知，通电电荷在磁场中产生的洛伦兹力，根据电荷方向流动的不同，直流电机动子所受力的方向，根据右手定则，也相应发生改变，作为制动部分的涡轮制动器设置在下支撑结构下方，螺栓紧固连接，根据洛伦兹定律，通过改变电流方向，从而改变电荷流动方向，在制动过程中，使所产生的洛伦兹力与运动方向相反，产生反向加速度从而减速、制动，其结构简单、运行稳定、噪音低振动小，在减速运行过程中，可以快速的给发射车减速。所述滚动轮设置在下支撑结构内，并与轨道接触配合，所述编码器为旋转传感器，设置在滚轮一侧，并通过控制线与控制系统连接，探测滚动轮运行中的实时运行速度，通过控制线反馈给控制系统，利用控制系统调节电流大小，从而调节发射车的运行速度。所述调心轮设置在下支撑结构左右两侧，用于滚轮限位。下支撑结构侧边还设置有阻拦索栏杆，提高拖曳主杆的刚性，有利于提高试验的精确性。
所述PC机与控制系统及整流器顺次连接，位移传感器设置在磁动力发射车上，控制系统通过导线分别与直流电机动子及涡轮制动器连接，通过控制线连接编码器及位置传感器。所述拖曳主杆和侧拉杆均设置在磁动力发射车下方，并交汇连接模型固定结构，所述侧拉杆为圆拉杆，至少两个，对称设置在拖曳主杆两侧。试验模型设置在模型固定结构下方。
本发明基于磁动力的高速水动力发射车拖曳系统试验装置的工作过程：(1)通过控制系统设定试验运行速度，给定加速度大小；(2)通过控制线，调控电流大小，以实现实时调节洛伦兹力大小，直流电机动子螺栓紧固于发射车中，与发射车一体，从而驱动发射车底端的滚轮在轨道上产生一定加速度，根据设定，通过控制系统调节电流，调节洛伦兹力，调节加速度，使与所设定加速度一致，运行；(3)加速过程中，编码器实时监测滚轮速度，通过控制线反馈给控制系统，当速度没有达到试验所设定速度时，控制系统继续保持加速度运动，在即将达到时，减小加速度加速运动；(4)匀速运动过程，当发射车到达试验速度时，使一定电流下直流电机产生的洛伦兹力等于发射车所产生的摩擦力，保持匀速运行，进行稳定试验；(4)制动过程，在本工况实验结束，控制系统调节电流方向，使洛伦兹力与运动方向相反，从而进行减速，在试验中，为降低成本，轨道长度有限，因此在制动段设置涡流制动器，同样利用洛伦兹定律，通过施加电流，在涡流制动器中形成较强的反向洛伦兹力，进一步减速，直至发射车停止。
综上所述本发明不仅利用通电电流在磁场中产生的洛伦兹力作为动力来源，通过控制电流大小可连续、精确调节洛伦兹力大小，动力稳定，无噪音，运行平稳，实验数据更加准确，避免了目前常用的电机机械传动噪音大，加速慢，电机传动易老化、易磨损，维修、更换周期频繁且较长，影响实验进度与准确性。磁动力的新型高速水动力发射车拖曳系统试验装置利用了无人控制系统，避免了传统拖车因为拖车运行加速度过大，导致个人体质以及安全存在风险的现象，无人控制可以实现短跑道，高速度的目标，节约了实验室建设成本，实验也快速有效，实现更高速度运行实验。
Claims (4)
1.一种基于磁动力的高速水动力发射车拖曳系统试验装置，其特征在于，包括整流器、控制系统、位移传感器、PC机、磁动力发射车、拖曳主杆、圆拉杆、模型固定结构、试验模型，其中，所述磁动力发射车为能够利用通电电流在磁场中产生的洛伦兹力作为动力来源进行驱动的机构；所述PC机与控制系统及整流器顺次连接，位移传感器设置在磁动力发射车上，控制系统与磁动力发射车的动力及制动部分连接，并与位移传感器连接，拖曳主杆和侧拉杆均设置在磁动力发射车下方，并交汇连接模型固定结构，试验模型设置在模型固定结构上；
所述磁动力发射车包括集电弓、上支撑结构、下支撑结构、滚动轮、轨道、编码器、直流电机底座、直流电机动子、涡轮制动器，其中，所述上支撑结构设置在下支撑结构上方，集电弓设置在上支撑结构上方，连接高压交流电，并与整流器连接；直流电机底座设置在下支撑结构下方，作为动力部分的直流电机动子置于直流电机底座两端永磁铁中间，作为制动部分的涡轮制动器设置在下支撑结构下方，直流电机动子及涡轮制动器通过导线分别与控制系统连接；所述滚动轮设置在下支撑结构内，并与轨道接触配合，所述编码器设置在滚轮一侧，并通过控制线与控制系统连接。
2.根据权利要求1所述的基于磁动力的高速水动力发射车拖曳系统试验装置，其特征在于，下支撑结构左右两侧，设置有用于滚轮限位的调心轮。
3.根据权利要求1所述的基于磁动力的高速水动力发射车拖曳系统试验装置，其特征在于，下支撑结构侧边还设置有阻拦索栏杆。
4.根据权利要求1所述的基于磁动力的高速水动力发射车拖曳系统试验装置，其特征在于，所述侧拉杆为圆拉杆，至少两个，对称设置在拖曳主杆两侧。
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