CN108398238A - 一种用于水动力模型试验的垂直型平面运动机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于水动力模型试验的垂直型平面运动机构，包括轨道，所述轨道的上部安装有移动平台，所述移动平台的底部安装有沿轨道滑动的车轮，所述移动平台上固定安装有升沉运动机构，所述升沉运动机构的前端安装有俯仰运动机构，俯仰运动机构上间隔平行安装有前支杆和后支杆；还包括在水中的水下航行体模型，所述水下航行体模型内安装有横滚运动机构，所述横滚运动机构分别与前支杆和后支杆连接。本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过升沉运动机构、俯仰运动机构、横滚运动机构之间的配合作用，可以方便的实现速度系数、角速度系数和加速度系数的测定，提高试验效率，具有综合性、经济性等优点，操作方便。

Description

一种用于水动力模型试验的垂直型平面运动机构
技术领域
本发明涉及平面运动机构技术领域，尤其是一种用于水动力模型试验的垂直型平面运动机构。
背景技术
水下航行体在水中运动的稳定性和机动性，可通过对运动方程式的分析与求解来进行评估，其运动方程由大量流体动力系数组成。为研究水下航行体的操纵性能，必须知道作用在航行体上的流体动力系数。
作用在水下航行体上的流体动力系数由速度系数、角速度系数和加速度系数组成，一般在流体动力实验室通过拘束模试验可测定速度系数和角速度系数。例如，在拖曳水池或循环水槽中，通过模型在不同姿态角下以相对水做匀速直线运动可测定速度系数；在旋臂水池中，以匀角速度拖曳模型可测定角速度系数。因拘束模试验都是准静态的，均不能测定加速度系数。为测定加速度系数，必须使模型进行振荡试验。
现有技术中的测试设备无法快速有效的测试速度系数、角速度系数和加速度系数，无法满足使用要求。
发明内容
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种用于水动力模型试验的垂直型平面运动机构，从而可以直接实现速度系数、角速度系数和加速度系数的测定，提高试验效率，具有综合性、经济性等优点，操作方便。
本发明所采用的技术方案如下：
一种用于水动力模型试验的垂直型平面运动机构，包括轨道，所述轨道的上部安装有移动平台，所述移动平台的底部安装有沿轨道滑动的车轮，所述移动平台上固定安装有升沉运动机构，所述升沉运动机构的前端安装有俯仰运动机构，俯仰运动机构上间隔平行安装有前支杆和后支杆；还包括在水中的水下航行体模型，所述水下航行体模型内安装有横滚运动机构，所述横滚运动机构分别与前支杆和后支杆连接。
其进一步技术方案在于：
所述升沉运动机构的结构为：包括固定在移动平台上的基座，所述基座上部间隔安装有顶板，所述顶板上固定有第一驱动电机，所述第一驱动电机的输出端通过联轴器安装滚珠丝杆，所述滚珠丝杆上安装有螺旋副，所述螺旋副通过紧固件安装有L型板，所述L型板上安装俯仰运动机构；位于滚珠丝杆两端的顶板和基座之间安装有直线导轨，所述直线导轨上安装有滑块，所述滑块与L型板连接。
所述俯仰运动机构的结构为：包括第二驱动电机，所述第二驱动电机的输出端安装蜗轮蜗杆减速箱，所述蜗轮蜗杆减速箱的底部安装前支杆，还包括支杆间距调整机构，其结构为：所述蜗轮蜗杆减速箱的输出轴上安装有旋转板，所述旋转板上固定有尾连杆，所述尾连杆上安装有丝杆，所述丝杆上安装沿其滑动的铰接移动滑块，在铰接移动滑块上安装后支杆。
所述旋转板成“π”形结构。
所述横滚运动机构的结构为：前支杆底端安装前十字铰支结构，所述前十字铰支结构前端安装前十字铰支结构前法兰，所述前十字铰支结构前法兰上安装水密电机，所述前十字铰支结构的后端安装前十字铰支结构后法兰，在前十字铰支结构后法兰上安装天平，所述天平上安装前天平连接板，通过前天平连接板与水下航行体模型连接；所述后支杆底端安装后十字铰支结构，所述后十字铰支结构安装后十字铰支结构法兰，所述后十字铰支结构法兰上同样安装天平，在天平上安装后天平连接板，通过后天平连接板与水下航行体模型连接。
本发明的有益效果如下：
本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过升沉运动机构、俯仰运动机构、横滚运动机构之间的配合作用，可以方便的实现速度系数、角速度系数和加速度系数的测定，提高试验效率，具有综合性、经济性等优点，操作方便。
本发明将用于水动力模型试验的垂直型平面运动机构安装于水池或循环水槽中，可直接实现速度系数、角速度系数和加速度系数的测定，提高试验效率，具有综合性、经济性等优点，操作方便。
本发明主要应用于测量近水面或水下作周期振荡运动模型的流体动力试验研究，可实现试验模型的升沉运动、俯仰运动、横滚运动及复合运动，是一种专用精密试验设备。
附图说明
图1为本发明的主视图。
图2为图1的左视图。
图3为本发明升沈运动机构的主视图。
图4为图3的侧视图。
图5为本发明俯仰运动机构的主视图。
图6为图5的俯视图。
图7为图6中沿A-A截面的全剖视图。
其中：1、水下航行体模型；2、轨道；11、移动平台；12、升沉运动机构；13、俯仰运动机构；14、横滚运动机构；1501、前支杆；1502、后支杆；16、支杆间距调整机构；17、天平；
20、第一驱动电机；21、滚珠丝杆；22、直线导轨；23、螺旋副；24、L型板；25、基座；
30、第二驱动电机；31、蜗轮蜗杆减速箱；32、旋转板；33、尾连杆；34、丝杆；35、铰接移动滑块；
41、水密电机；42、前法兰；43、前十字铰支结构；44、后法兰；45、前天平连接板；46、后十字铰支结构；47、后十字铰支结构法兰；48、后天平连接板。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
如图1-图7所示，本实施例的用于水动力模型试验的垂直型平面运动机构，包括轨道2，轨道2的上部安装有移动平台11，移动平台11的底部安装有沿轨道2滑动的车轮，移动平台11上固定安装有升沉运动机构12，升沉运动机构12的前端安装有俯仰运动机构13，俯仰运动机构13上间隔平行安装有前支杆1501和后支杆1502；还包括在水中的水下航行体模型1，水下航行体模型1内安装有横滚运动机构14，横滚运动机构14分别与前支杆1501和后支杆1502连接。
升沉运动机构12的结构为：包括固定在移动平台11上的基座25，基座25上部间隔安装有顶板，顶板上固定有第一驱动电机20，第一驱动电机20的输出端通过联轴器安装滚珠丝杆21，滚珠丝杆21上安装有螺旋副23，螺旋副23通过紧固件安装有L型板24，L型板24上安装俯仰运动机构13；位于滚珠丝杆21两端的顶板和基座25之间安装有直线导轨22，直线导轨22上安装有滑块，滑块与L型板24连接。
俯仰运动机构13的结构为：包括第二驱动电机30，第二驱动电机30的输出端安装蜗轮蜗杆减速箱31，蜗轮蜗杆减速箱31的底部安装前支杆1501，还包括支杆间距调整机构16，其结构为：蜗轮蜗杆减速箱31的输出轴上安装有旋转板32，旋转板32上固定有尾连杆33，尾连杆33上安装有丝杆34，丝杆34上安装沿其滑动的铰接移动滑块35，在铰接移动滑块35上安装后支杆1502。
旋转板32成“π”形结构。
横滚运动机构14的结构为：前支杆1501底端安装前十字铰支结构43，前十字铰支结构43前端安装前十字铰支结构前法兰42，前十字铰支结构前法兰42上安装水密电机41，前十字铰支结构43的后端安装前十字铰支结构后法兰44，在前十字铰支结构后法兰44上安装天平17，天平17上安装前天平连接板45，通过前天平连接板45与水下航行体模型1连接；后支杆1502底端安装后十字铰支结构46，后十字铰支结构46安装后十字铰支结构法兰47，后十字铰支结构法兰47上同样安装天平17，在天平17上安装后天平连接板48，通过后天平连接板48与水下航行体模型1连接。
本发明所述的移动平台11为垂直型平面运动机构载体。
本发明所述的移动平台11架设于水池试验段上，可在试验段铺设的轨道2上前后移动。
本发明所述的升沉运动机构12实现垂直型平面运动机构的上下往复运动功能。在移动平台11上安装升沉运动机构12的基座25，在基座25顶部安装驱动电机，在基座25上垂直安装滚珠丝杆21，在滚珠丝杆21上安装螺旋副23，在基座25上垂直安装直线导轨及导轨滑块22，在螺旋副23、直线导轨及导轨滑块22上安装L型板24。驱动电机运行带动滚珠丝杆21转动，滚珠丝杆21带动螺旋副23上下运动，螺旋副23带动L型板24上下运动。
在L型板24上端面安装俯仰运动机构13的蜗轮蜗杆减速箱31，在蜗轮蜗杆减速箱31上安装驱动电机，在L型板24下端面安装前支杆1501，在蜗轮蜗杆减速箱31输出轴上安装π旋转板32，在π旋转板32上安装尾连杆33，在尾连杆33上安装丝杆34、铰接移动滑块35，在铰接移动滑块35上安装后支杆1502，驱动电机运行带动蜗轮蜗杆减速箱31输出轴转动，蜗轮蜗杆减速箱31输出轴带动π旋转板32上下摆动，π旋转板32带动尾连杆33上下摆动，尾连杆33带动铰接移动滑块35上下摆动。转动丝杆34，带动铰接移动滑块35沿尾连杆33前后移动，铰接移动滑块35带动后支杆1502前后移动，实现前支杆1501与后支杆1502的间距调节。
在前支杆1501和后支杆1502底端安装横滚运动机构14。在前支杆1501底端安装前十字铰支结构43，在前十字铰支结构43前端安装前十字铰支结构前法兰42，在前十字铰支结构前法兰42上安装水密电机41，在前十字铰支结构43后端安装前十字铰支结构后法兰44，在前十字铰支结构后法兰44上安装天平17，在天平17上安装前天平连接板45，通过前天平连接板45与模型连接。在后支杆1502底端安装后十字铰支结构46，在后十字铰支结构46后端安装后十字铰支结构法兰47，在后十字铰支结构法兰47上安装天平17，在天平17上安装后天平连接板48，通过后天平连接板48与模型连接。驱动水密电机41运行，通过前十字铰支结构后法兰44、天平17、前天平连接板45、后十字铰支结构法兰47、后天平连接板48带动模型实现横滚运动。
实际使用过程中，通过移动平台11、升沉运动机构12、俯仰运动机构13、横滚运动机构14、前支杆1501、后支杆1502、支杆间距调整机构16及测力天平17之间的互相配合作用，实现水下航行体模型1速度系数、角速度系数和加速度系数的测定。其中升沉运动机构12单独运行，可进行水下航行体模型1的位置力速度导数和加速度导数测定；横滚运动机构14单独运行，可进行水下航行体模型1的横滚运动速度导数和加速度导数的测定；升沉运动机构12与俯仰运动机构13组合运行，可进行水下航行体模型1的角速度导数和加速度导数的测定。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (5)

1.一种用于水动力模型试验的垂直型平面运动机构，其特征在于：包括轨道(2)，所述轨道(2)的上部安装有移动平台(11)，所述移动平台(11)的底部安装有沿轨道(2)滑动的车轮，所述移动平台(11)上固定安装有升沉运动机构(12)，所述升沉运动机构(12)的前端安装有俯仰运动机构(13)，俯仰运动机构(13)上间隔平行安装有前支杆(1501)和后支杆(1502)；还包括在水中的水下航行体模型(1)，所述水下航行体模型(1)内安装有横滚运动机构(14)，所述横滚运动机构(14)分别与前支杆(1501)和后支杆(1502)连接。
2.如权利要求1所述的一种用于水动力模型试验的垂直型平面运动机构，其特征在于：所述升沉运动机构(12)的结构为：包括固定在移动平台(11)上的基座(25)，所述基座(25)上部间隔安装有顶板，所述顶板上固定有第一驱动电机(20)，所述第一驱动电机(20)的输出端通过联轴器安装滚珠丝杆(21)，所述滚珠丝杆(21)上安装有螺旋副(23)，所述螺旋副(23)通过紧固件安装有L型板(24)，所述L型板(24)上安装俯仰运动机构(13)；位于滚珠丝杆(21)两端的顶板和基座(25)之间安装有直线导轨(22)，所述直线导轨(22)上安装有滑块，所述滑块与L型板(24)连接。
3.如权利要求1所述的一种用于水动力模型试验的垂直型平面运动机构，其特征在于：所述俯仰运动机构(13)的结构为：包括第二驱动电机(30)，所述第二驱动电机(30)的输出端安装蜗轮蜗杆减速箱(31)，所述蜗轮蜗杆减速箱(31)的底部安装前支杆(1501)，还包括支杆间距调整机构(16)，其结构为：所述蜗轮蜗杆减速箱(31)的输出轴上安装有旋转板(32)，所述旋转板(32)上固定有尾连杆(33)，所述尾连杆(33)上安装有丝杆(34)，所述丝杆(34)上安装沿其滑动的铰接移动滑块(35)，在铰接移动滑块(35)上安装后支杆(1502)。
4.如权利要求3所述的一种用于水动力模型试验的垂直型平面运动机构，其特征在于：所述旋转板(32)成“π”形结构。
5.如权利要求1所述的一种用于水动力模型试验的垂直型平面运动机构，其特征在于：所述横滚运动机构(14)的结构为：前支杆(1501)底端安装前十字铰支结构(43)，所述前十字铰支结构(43)前端安装前十字铰支结构前法兰(42)，所述前十字铰支结构前法兰(42)上安装水密电机(41)，所述前十字铰支结构(43)的后端安装前十字铰支结构后法兰(44)，在前十字铰支结构后法兰(44)上安装天平(17)，所述天平(17)上安装前天平连接板(45)，通过前天平连接板(45)与水下航行体模型(1)连接；所述后支杆(1502)底端安装后十字铰支结构(46)，所述后十字铰支结构(46)安装后十字铰支结构法兰(47)，所述后十字铰支结构法兰(47)上同样安装天平(17)，在天平(17)上安装后天平连接板(48)，通过后天平连接板(48)与水下航行体模型(1)连接。
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