CN108313199B - 一种小型水槽中滑行试验的发射控制装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小型水槽中滑行试验的发射控制装置，包括框架、试验滑块、驱动装置和控制装置，试验滑块和驱动装置安装于框架上，驱动装置包括平行且固定安装于框架上两根导杆，可滑动套设于两根导杆上的磁性撞击滑块，套设于导杆上的弹簧，以及设于框架上的磁场发生器；磁性撞击滑块的一端顶压弹簧，试验滑块可滑动安装于两根导杆上；控制装置的输出端与磁场发生器电连接。还提供一种发射控制方法。在磁场发生器通电时，磁场发生器吸合磁性撞击滑块而驱动磁性撞击滑块压缩弹簧；在磁场发生器断电时，弹簧推动磁性撞击滑块，磁性撞击滑块撞击试验滑块滑动。本发明采用弹性势能转化为动能提供动力，具有结构简单、操作简单和安全性高。

Description

一种小型水槽中滑行试验的发射控制装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种发射控制装置，尤其是指一种小型水槽中滑行试验的发射控制装置及其控制方法。

背景技术

进行水槽物理模型试验是水下航行体开发研制和水下运动科学研究的重要技术手段之一。水下滑行的六自由度运动水槽物理试验对于评估物体形态的水下滑行水动力性能有重要意义。此类研究涉及鱼雷、潜艇、新型水下航行体和游泳运动员水下滑行性能评估等。目前的水下六自由度滑行研究一般采用空化水下武器滑行试验的方式，该类试验要求水下发射装置能够为水下航行体模型提供超高发射初速。为了达到这种要求，传统的水下发射装置主要采用高压气体或预装火药作为动力来源，实现发射瞬间能量的最大程度爆发，满足水下航行体模型对高初速要求。由于此类发射装置通过高压气体或火药的能量释放产生动力，工作产生的能量和冲击大，因此对发射装置的结构安全性要求高，设备昂贵，且试验过程操作复杂。而对于非空化水下低速航行体模型(民用水下观光航行体、游泳运动模型等)的六自由度滑行试验研究，则现有的发射装置结构复杂，加工和制造成本高，操作不方便。

因此，需要设计一种结构简单、制造成本低和操作方便的发射装置，以适应非空化水下低速航行体模型需要。

发明内容

本发明的目的在于解决现有非空化水下低速航行体模型的六自由度滑行试验研究采用的发射装置结构复杂，制造成本高和操作不方便的问题，提供一种结构简单、制造成本低和操作方便的发射装置及其控制方法。

本发明的目的可采用以下技术方案来达到：

一种小型水槽中滑行试验的发射控制装置，包括框架、试验滑块、驱动装置和控制装置，所述试验滑块和驱动装置安装于所述框架上，所述驱动装置包括平行且固定安装于框架上两根导杆，可滑动套设于两根导杆上的磁性撞击滑块，套设于导杆上的弹簧，以及设于框架上的磁场发生器；所述磁性撞击滑块的一端顶压所述弹簧，所述试验滑块可滑动安装于两根导杆上；所述控制装置的输出端与所述磁场发生器电连接，在磁场发生器通电时，磁场发生器吸合磁性撞击滑块而驱动磁性撞击滑块压缩弹簧；在磁场发生器断电时，弹簧推动磁性撞击滑块，磁性撞击滑块撞击试验滑块滑动；试验滑块上固定安装有试验模型。

作为一种优选的方案，所述框架上设有用于调节磁场发生器位置的调节装置而控制弹簧的压缩量。

进一步地，所述调节装置包括螺纹传动连接于框架上的空心螺杆，以及用于驱动空心螺杆转动且安装于空心螺杆一端的调节盘，所述磁场发生器安装于空心螺杆的另一端且可相对于空心螺杆转动；所述控制装置通过导线与磁场发生器电连接；所述导线从空心螺杆的一端插入空心螺杆的内部，并从空心螺杆的另一端伸出而与磁场发生器电连接。

作为一种优选的方案，所述控制装置包括直流稳压电源和开关，所述直流稳压电源的输出端通过开关与所述磁场发生器电连接。

作为一种优选的方案，所述框架上安装有第一限位块，所述第一限位块设于磁性撞击滑块和试验滑块之间。

作为一种优选的方案，所述框架上安装有用于限制试验滑块滑行距离的第二限位块。

作为一种优选的方案，所述框架上设有用于将试验滑块和驱动装置隔离的外壳。

作为一种优选的方案，所述框架上固定安装有用于固定和调节框架位置的卡位轨道。

作为一种优选的方案，所述空心螺杆通过轴承与所述磁场发生器连接。

一种小型水槽中滑行试验的发射控制方法，包括以下步骤：

1)转动空心螺杆而驱动磁场发生器在水平面上滑动，将磁场发生器调节到相应位置上，以调节弹簧的压缩量；

2)闭合开关；磁场发生器通电而吸合撞击滑块；撞击滑块沿导杆滑动并压缩弹簧；

3)断开开关；磁场发生器通电而弹簧推动撞击滑块沿导杆滑动；撞击滑块撞击试验滑块而推动试验滑块滑行。

实施本发明，具有如下有益效果：

1、本发明在工作时，首先磁场发生器通电，磁场发生器产生磁力而拉动磁性撞击滑块相向滑动并最终吸合在一起，在这个过程中弹簧被磁性撞击滑块压缩而储存弹性势能；然后断开磁场发生器的通电，弹簧储存的弹性势能势能释放而推动磁性撞击滑块滑动。在磁性撞击滑块到试验滑块位置时，磁性撞击滑块撞击试验滑块而使试验滑块获得所需的初速度，从而为固定安装于试验滑块上的试验模型提供相应的运动初速度，保证非空化水下航行体开发研制和水下运动科学研究的顺利进行。本装置采用弹性势能转化为动能提供动力，解决了现有采用高压气体或火药的能量释放产生动力的方式和结构所带来的能量和冲击大，而对发射装置的结构安全性要求高，设备昂贵，且试验过程操作复杂的问题。本发明具有结构简单、制造成本低、操作简单和安全性高，不会对试验人员产生潜在地危害。

2、本发明通过调节盘驱动空心螺杆转动，空心螺杆在水平方向上滑动并相对于磁场发生器旋转运动，而磁场发生器保持静止，从而保证电池不会跟着磁场发生器旋转，从而保证导线的连接安全性。当需要调节磁性撞击滑块的运动初速度时，通过空心螺杆转动而带动磁场发生器在水平方向上的位置，进而调节在磁场发生器吸合磁性撞击滑块时撞击滑块的位置，从而调节弹簧的压缩量，最终控制磁场发生器释放磁性撞击滑块时撞击滑块运动的初速度，能适应于试验滑块的不同初速度要求，通用性高且使用方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明小型水槽中滑行试验的发射控制装置的撞击滑块被磁场发生器吸合的结构示意图；

图2是本发明小型水槽中滑行试验的发射控制装置的撞击滑块撞击试验滑块的结构示意图；

图3是本发明小型水槽中滑行试验的发射控制装置的试验滑块撞击第二限块的结构示意图；

图4是本发明小型水槽中滑行试验的发射控制装置的爆炸视图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

参照图1至图3，本实施例涉及发射控制装置，包括框架1、试验滑块2、驱动装置3和控制装置4，所述试验滑块2和驱动装置3安装于所述框架1上，所述驱动装置3包括平行且固定安装于框架1上两根导杆31，可滑动套设于两根导杆31上的磁性撞击滑块32，套设于导杆上的弹簧33，以及设于框架1上的磁场发生器34；所述磁性撞击滑块32的一端顶压所述弹簧33，所述试验滑块2可滑动安装于两根导杆31上；所述控制装置4的输出端与所述磁场发生器34电连接，在磁场发生器34通电时，磁场发生器34吸合磁性撞击滑块32而驱动磁性撞击滑块32压缩弹簧33；在磁场发生器34断电时，弹簧33推动磁性撞击滑块32，磁性撞击滑块32撞击试验滑块2滑动；试验滑块2上固定安装有试验模型。本试验滑块的形状可根据需要，通过3D打印技术快速地制造出来，以满足不同试验模型的需要。

在工作时，首先磁场发生器34通电，磁场发生器34产生磁力而拉动磁性撞击滑块32相向滑动并最终吸合在一起，在这个过程中弹簧33被磁性撞击滑块32压缩而储存弹性势能；然后断开磁场发生器34的通电，弹簧33储存的弹性势能势能释放而推动磁性撞击滑块32滑动。在磁性撞击滑块32到试验滑块2位置时，磁性撞击滑块32撞击试验滑块2而使试验滑块2获得所需的初速度，从而为固定安装于试验滑块2上的试验模型100提供相应的运动初速度，保证非空化水下航行体开发研制和水下运动科学研究的顺利进行。本装置采用弹性势能转化为动能提供动力，解决了现有采用高压气体或火药的能量释放产生动力的方式和结构所带来的能量和冲击大，而对发射装置的结构安全性要求高，设备昂贵，且试验过程操作复杂的问题。本发明具有结构简单、制造成本低、操作简单和安全性高，不会对试验人员产生潜在地危害。

所述框架1上设有用于调节磁场发生器34位置的调节装置，以控制弹簧33的压缩量。通过调节装置可以对磁场发生器34的位置进行调节，能调节在磁场发生器34吸合磁性撞击滑块32时撞击滑块的位置，进而调节弹簧33的压缩量，从而控制磁场发生器34释放磁性撞击滑块32时撞击滑块运动的初速度，能适应于试验滑块2的不同初速度要求，通用性高且使用方便。

所述调节装置包括螺纹传动连接于框架1上的空心螺杆51，以及用于驱动空心螺杆51转动且安装于空心螺杆51一端的调节盘52，所述磁场发生器34安装于空心螺杆51的另一端且可相对于空心螺杆51转动；所述控制装置4通过导线53与磁场发生器34电连接；所述导线53从空心螺杆51的一端插入空心螺杆51的内部，并从空心螺杆51的另一端伸出而与磁场发生器34电连接。通过调节盘52驱动空心螺杆51转动，空心螺杆51在水平方向上滑动并相对于磁场发生器34旋转运动，而磁场发生器34保持静止，从而保证电池不会跟着磁场发生器34旋转，从而保证导线53的连接安全性。

当需要调节磁性撞击滑块32的运动初速度时，通过空心螺杆51转动而带动磁场发生器34在水平方向上的位置，进而调节在磁场发生器34吸合磁性撞击滑块32时撞击滑块的位置，从而调节弹簧33的压缩量，最终控制磁场发生器34释放磁性撞击滑块32时撞击滑块运动的初速度，能适应于试验滑块2的不同初速度要求，通用性高且使用方便。

所述控制装置4包括直流稳压电源41和开关42，所述直流稳压电源41的输出端通过开关42和导线53与所述磁场发生器34电连接。直流稳压电源41为磁场发生器34提供电流恒定的电源，避免了交流电源在开关42断开瞬间电磁铁缓慢充放电过程引起的动作滞后而导致试验出现较大误差的情况。通过控制开关42，在开关42接通时，磁场发生器34产生吸力将磁性撞击滑块32吸合在一起。在开关42断开时，磁场发生器34在断电的一瞬间其磁性消失而立即推动磁性撞击滑块32滑动，保证发射的精度和稳定性。

所述框架1上安装有第一限位块11，所述第一限位块11设于磁性撞击滑块32和试验滑块2之间。第一限位块11限制撞击滑块的运动距离，使拥有初速度的磁性撞击滑块32在撞击试验滑块2后能被第一限位块11阻挡，而试验滑块2获得初速度向前滑动。

所述框架1上安装有用于限制试验滑块2滑行距离的第二限位块12。试验滑块2在获得初速度向前滑动到设定位置后，第二限位块12阻挡试验滑块2而停止滑动，实现通过第二限位块12调节试验滑块2的滑动距离的目的，从而得到不同距离下试验滑块2的运动数据，使用方便，能根据不同的运动情况需要调节第二限位块12的位置，通用性高。

如图4所示，所述框架1上设有用于将试验滑块2和驱动装置3隔离的外壳6。外壳6采用透明的亚克力板制成，可方便观察内部部件和结构的运行情况。另外，外壳6可将运动部件和结构与外界隔离，降低运动部件和结构工作过程中对周围流场的影响。

所述框架1上固定安装有用于固定和调节框架1位置的卡位轨道7。卡位轨道7可以调节框架1安装的位置和角度，实现发射控制装置4的位置和角度调节。

所述空心螺杆51通过轴承与所述磁场发生器34连接。轴承安装于空心螺杆51与磁场发生器34连接处，可确保空心螺杆51旋转时，电磁铁与导线53不会伴随旋转运动，从而保证导线53的连接安全性和可靠性。

本实施例还提供一种小型水槽中滑行试验的发射控制方法，包括以下步骤：

1)转动空心螺杆而驱动磁场发生器在水平面上滑动，将磁场发生器调节到相应位置上，以调节弹簧的压缩量；

2)闭合开关；磁场发生器通电而吸合撞击滑块；撞击滑块沿导杆滑动并压缩弹簧；

3)断开开关；磁场发生器通电而弹簧推动撞击滑块沿导杆滑动；撞击滑块撞击试验滑块而推动试验滑块滑行。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种小型水槽中滑行试验的发射控制装置，其特征在于：包括框架、试验滑块、驱动装置和控制装置，所述试验滑块和驱动装置安装于所述框架上，所述驱动装置包括平行且固定安装于框架上两根导杆，可滑动套设于两根导杆上的磁性撞击滑块，套设于导杆上的弹簧，以及设于框架上的磁场发生器；所述磁性撞击滑块的一端顶压所述弹簧，所述试验滑块可滑动安装于两根导杆上；所述控制装置的输出端与所述磁场发生器电连接，在磁场发生器通电时，磁场发生器吸合磁性撞击滑块而驱动磁性撞击滑块压缩弹簧；在磁场发生器断电时，弹簧推动磁性撞击滑块，磁性撞击滑块撞击试验滑块滑动；试验滑块上固定安装有试验模型；

所述框架上设有用于调节磁场发生器位置的调节装置，以控制弹簧的压缩量；

所述调节装置包括螺纹传动连接于框架上的空心螺杆，以及用于驱动空心螺杆转动且安装于空心螺杆一端的调节盘，所述磁场发生器安装于空心螺杆的另一端且可相对于空心螺杆转动；所述控制装置通过导线与磁场发生器电连接；所述导线从空心螺杆的一端插入空心螺杆的内部，并从空心螺杆的另一端伸出而与磁场发生器电连接。

2.根据权利要求1所述的一种小型水槽中滑行试验的发射控制装置，其特征在于：所述控制装置包括直流稳压电源和开关，所述直流稳压电源的输出端通过开关与所述磁场发生器电连接。

3.根据权利要求1所述的一种小型水槽中滑行试验的发射控制装置，其特征在于：所述框架上安装有第一限位块，所述第一限位块设于磁性撞击滑块和试验滑块之间。

4.根据权利要求1所述的一种小型水槽中滑行试验的发射控制装置，其特征在于：所述框架上安装有用于限制试验滑块滑行距离的第二限位块。

5.根据权利要求1至4任一所述的一种小型水槽中滑行试验的发射控制装置，其特征在于：所述框架上设有用于将试验滑块和驱动装置隔离的外壳。

6.根据权利要求1所述的一种小型水槽中滑行试验的发射控制装置，其特征在于：所述框架上固定安装有用于固定和调节框架位置的卡位轨道。

7.根据权利要求1所述的一种小型水槽中滑行试验的发射控制装置，其特征在于：所述空心螺杆通过轴承与所述磁场发生器连接。