CN109827696B - 一种水下机器人推进器推力测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水下机器人推进器推力测试装置，包括电机夹持器、水平设置的直线导轨以及用于支撑所述直线导轨的支撑架，所述直线导轨上配合设置有第一滑块，所述电机夹持器通过连接架连接所述第一滑块且通过所述连接架悬置于所述直线导轨的下方，所述测试装置还包括弹簧，所述弹簧设置在第一滑块和支撑架之间用于抵抗电机夹持器的移动，所述支撑架上还设置有用于记录所述弹簧变形量的应变记录装置。本发明通过滑块的位移直接对弹簧施力，简化了传递过程，通过弹簧的变形可以对水下机器人的电机推力进行测试，消除中间可能存在的多种因素的影响，测试效果更为准确，原理更为简单，装置也简单，也可以应用于水流不稳的多种环境。

Description

一种水下机器人推进器推力测试装置

技术领域

本发明涉及一种水下装配测试领域，具体涉及一种水下机器人推进器推力测试装置。

背景技术

水下机器人也称无人遥控潜水器，是一种工作于水下的极限作业机器人。水下环境恶劣危险，人的潜水深度有限，所以水下机器人已成为开发海洋的重要工具。潜水器的水下运动和作业，是由操作员在水面母舰上控制和监视。靠电缆向本体提供动力和交换信息。因此潜水器的静水推力是设计的核心参数之一，推力的大小决定了潜水器的航行性能。由于推进器静水推力大多以根据推进器理论参数推算得出，与真实环境下的推力有一定偏差。

申请号为201721425608.4的实用新型专利申请公开了一种小型水下推进器静水推力测试装置，利用等力臂原理，在等臂杠杆另一端的测力计读出力的数值。但是该实用新型专利利用杠杆原理，杠杆倾斜时，杠杆在两端推或拉的过程中会上下偏斜一定的距离，可能造成受力的方向改变，从而存在测量结果不准确的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种水下机器人推进器推力测试装置，可以对水下机器人的电机推力进行测试，消除中间存在的多种影响，测试效果更为准确，原理更为简单。

一种水下机器人推进器推力测试装置，包括电机夹持器、水平设置的直线导轨以及用于支撑所述直线导轨的支撑架，所述直线导轨上配合设置有第一滑块，所述电机夹持器通过连接架连接所述第一滑块且通过所述连接架悬置于所述直线导轨的下方，所述电机夹持器用于夹持电机且在电机的叶片转动时可沿着直线导轨的长度方向移动，所述测试装置还包括弹簧，所述弹簧设置在第一滑块和支撑架之间用于抵抗电机夹持器的移动，所述支撑架上还设置有用于记录所述弹簧变形量的应变记录装置。

进一步，所述电机夹持器包括夹持器本体，所述夹持器本体通过所述连接架连接至第一滑块，所述夹持器本体的一侧面设置有电机安装槽，所述夹持器本体内设置有液压管路，所述夹持器本体的底部设置有底部液压腔，所述底部液压腔内滑动配合设置有底部活塞，所述底部液压腔的两端分别与电机安装槽的内腔和液压管路连通，所述夹持器本体的侧面设置有侧部液压腔，所述侧部液压腔内滑动配合设置有侧部活塞，所述侧部液压腔的内外两端分别与电机安装槽的内腔和液压管路连通。

进一步，所述电机夹持器还包括设置在电机安装槽开口处的封盖，所述封盖与所述电机安装槽螺纹连接，中部设置有用于电机转动轴让位的通孔。

进一步，所述连接架与所述夹持器本体可拆卸连接，所述连接架包括板状的连接架本体，所述连接架本体的上端与第一滑块固定连接，所述连接架本体的下端与连接架本体一体成型有卡合部，所述夹持器本体上设置有用于安装所述连接架本体的第一凹槽，所述第一凹槽的底部设置有用于与所述卡合部配合的第二凹槽。

进一步，所述卡合部为矩形的卡合块，所述卡合块的底部相对于连接架本体所在平面向上翘起。

进一步，所述直线导轨为圆柱状，所述第一滑块为滑动套设于直线导轨上的套筒，所述直线导轨上还滑动套设有连接块，所述连接块设置在弹簧和第一滑块之间，所述连接块位于弹簧一端设置有用于卡合所述弹簧的环槽。

进一步，所述连接块位于第一滑块一端设置有第一磁性面，所述第一滑块位于连接块一端对应设置有用于与第一磁性面磁性连接的第二磁性面。

进一步，所述直线导轨的两端分别通过两根横梁设置在支撑架上，所述支撑架上设置有竖直导轨，所述横梁的两端设置有与所述竖直导轨配合的第二滑块，所述横梁可沿竖直方向上下移动，所述测试装置还包括驱动所述横梁竖直上下移动的驱动装置。

进一步，所述应变记录装置包括指针和记录尺，所述记录尺固定设置在横梁上，其上设置有刻度值，所述指针固定设置在所述第一滑块上且与所述记录尺配合。

进一步，所述驱动装置包括丝杆以及驱动所述丝杆转动的驱动电机，所述驱动电机固定设置在支撑架的底部，所述丝杆与所述驱动电机配合，所述丝杆的上端穿过所述横梁的中部且与所述横梁通过螺纹配合连接。

本发明的有益效果：本发明电机夹持器夹持电机置于水下，启动电机，电机驱动叶片转动对电机夹持器产生一个反向的推力，电机夹持器通过连接架带动滑块朝左面移动，滑块对弹簧进行压缩，待整体的一个位移稳定后，弹簧的变形量通过应变记录装置记录，从而根据弹簧的弹性系数等可以计算得出相应的弹性力，本发明通过滑块的位移直接对弹簧施力，简化了传递过程，通过弹簧的变形可以对水下机器人的电机推力进行测试，消除中间可能存在的多种因素的影响，测试效果更为准确，原理更为简单，装置也简单，也可以应用于水流不稳的多种环境。

采用本发明夹持器本体，对于电机的安装方便快速且增加了电机的安装稳定性，防止了电机在电机安装槽的掉落，结构机理简单。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明的结构示意图；

图2为夹持器本体的截面示意图；

图3为夹持器本体的结构示意图；

图4为连接架的结构示意图；

图5为连接架的截面示意图；

图6为连接块的结构示意图；

图7为横梁的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

图1为本发明的结构示意图，图2为夹持器本体的截面示意图，图3为夹持器本体的结构示意图，图4为连接架的结构示意图，图5为连接架的截面示意图，图6为连接块的结构示意图，图7为横梁的结构示意图。本发明一种水下机器人推进器推力测试装置，包括电机夹持器1、水平设置的直线导轨2以及用于支撑所述直线导轨2的支撑架3，所述直线导轨2上配合设置有第一滑块4，所述电机夹持器1通过连接架5连接所述第一滑块4且通过所述连接架5悬置于所述直线导轨2的下方，所述电机夹持器1用于夹持推进器机器人的电机6 且在电机6的叶片7转动时可沿着直线导轨2的长度方向移动，所述测试装置还包括弹簧8，所述弹簧8设置在第一滑块4和支撑架3之间用于抵抗电机夹持器1的移动，所述支撑架3 上还设置有用于记录所述弹簧变形量的应变记录装置。

本实施例中，水下机器人简化为电机6和与电机6传动连接的叶片7，在使用过程中，电机夹持器1夹持电机6置于水下，启动电机6，电机6驱动叶片7转动对电机夹持器1产生一个反向的推力，在图1中使电机夹持器1朝左面移动，电机夹持器1通过连接架5带动滑块4朝左面移动，滑块4对弹簧8进行压缩，待整体的一个位移稳定后，弹簧8的变形量通过应变记录装置记录，从而根据弹簧8的弹性系数等可以计算得出相应的弹性力，相关的计算公式属于现有技术，在此不再赘述。本发明通过滑块4的位移直接对弹簧8施力，简化了传递过程，通过弹簧的变形可以对水下机器人的电机推力进行测试，消除中间可能存在的多种因素的影响，测试效果更为准确，原理更为简单，装置也简单，也可以应用于水流不稳的多种环境。

可以理解，本实施例弹簧8的形状可以有多种，只需要弹性力与变形量可以有相关的计算联系即可，弹簧8也可采用类似于弹簧片等其他应变片。本实施例支撑架3采用框架结构，可以减少水流对支撑架3的影响。本领域技术人员可以理解，电机6可以正向和反向转动，因而电机夹持器1的移动是两个方向的移动，本实施例可向左对弹簧8产生推力反向移动，刹车后，反向转动电机，也可向右运动对弹簧8产生拉力时，因此该装置采用弹簧的方式，只用改变电机6的转动方向，则可以分别对该推进器两个方向的力进行测试，而不需要更换电机6的夹持方向，简便了测试过程，提高了测试效率。

作为本实施例的进一步改进，所述电机夹持器1包括夹持器本体101，所述夹持器本体 101通过所述连接架5连接至第一滑块4，所述夹持器本体101的一侧面设置有电机安装槽 102，所述夹持器本体101内设置有液压管路103，所述夹持器本体101的底部设置有底部液压腔104，所述底部液压腔104内滑动配合设置有底部活塞105，所述底部液压腔104的两端分别与电机安装槽102的内腔和液压管路103连通，所述夹持器本体101的侧面设置有侧部液压腔106，所述侧部液压腔106内滑动配合设置有侧部活塞107，所述侧部液压腔106的内外两端分别与电机安装槽102的内腔和液压管路103连通。

本实施例中，液压管路103内填充有液体，液体采用流动性较好的液体，底部活塞105 与底部液压腔104滑动密封连接，侧部活塞107与侧部液压腔106滑动密封连接，在电机安装槽102安装电机6时，设置于电机安装槽102底部的底部活塞105受到轴向的压力朝底部移动，向下压缩液压管路103内的液体，液压管路103内的液体从而推动侧部液压腔106内的侧部活塞107，侧部活塞107移动，从而从周向对电机6进行压紧，达到可以自动夹紧的作用，该装置设置方便，能自动对电机6进行夹紧。采用本实施例所述的夹持器本体101，对于电机6的安装方便快速且增加了电机6的安装稳定性，防止了电机6在电机安装槽102 的掉落，结构机理简单。

本实施例中，所述电机夹持器1还包括设置在电机安装槽102开口处的封盖108，所述封盖108与所述电机安装槽102螺纹连接，中部设置有用于电机6的转动轴让位的通孔109。本处所述的封盖108与所述电机安装槽102螺纹连接，指的是电机安装槽102的侧面上设置有内螺纹，封盖108上设置有于所述内螺纹配合的外螺纹，两者螺纹配合连接，用于对电机 6进一步固定，还可以防止杂质进入电机安装槽102内对电机6产生影响，也减少了杂质进入液压管路103内的几率。

本实施例中，所述连接架5与所述夹持器本体101可拆卸连接，所述连接架5包括板状的连接架本体501，所述连接架本体501的上端与第一滑块4固定连接，所述连接架本体501 的下端与连接架本体501一体成型有卡合部502，所述夹持器本体101上设置有用于安装所述连接架本体501的第一凹槽110，所述第一凹槽110的底部设置有用于与所述卡合部502 配合的第二凹槽111。所述卡合部502为矩形的卡合块，所述卡合块的底部相对于连接架本体501所在平面向上翘起。本处所述的翘起是相对于连接架本体501所在的平面，优选的，相对于连接架本体501的平面来说，卡合部502所在平面向上倾斜10°～30°，即为所述的翘起10°～30°。夹持器本体101上设置有用于安装所述连接架本体501的第一凹槽110，通过设置第一凹槽110，连接架本体501可以插入一段在第一凹槽110内，同时第一凹槽110 的底部设置有用于与所述卡合部502配合的第二凹槽111，用于安装卡合部502，采用这样的设置，可以减少连接架本体501在夹持器本体101上脱落的几率，连接更为牢靠，实现可拆卸连接。

本实施例中，所述直线导轨2为圆柱状，所述第一滑块4为滑动套设于直线导轨2上的套筒，所述直线导轨2上还滑动套设有连接块9，所述连接块9设置在弹簧8和第一滑块4之间，所述连接块9位于弹簧8一端设置有用于卡合所述弹簧8的环槽901。本实施例连接块9当然也设置有通孔，连接块9设置在弹簧8和第一滑块4之间起到对接的作用，防止第一滑块4在瞬间开始运动时对弹簧8直接作用可能造成弹簧8和第一滑块4接触面损伤，防止可能造成后续的测量不准确的问题。连接块9上设置环槽901用于卡合弹簧8的端部，两者可以过盈配合，当然也可以直接胶水连接，固定连接即可。

本实施例中，所述连接块9位于第一滑块4一端设置有第一磁性面902，所述第一滑块4 位于连接块9一端对应设置有用于与第一磁性面902磁性连接的第二磁性面。本处的作用在于采用比较简单的方式让第一滑块4与连接块9可拆卸连接，本处的磁性力大于电机6的推力即可，两者连接，可以防止第一滑块4对连接块9的突然作用，也可以让弹簧同时适用于拉力和推力，不需要第一滑块4对连接块9固定连接，方便拆卸。

本实施例中，所述直线导轨2的两端分别通过两根横梁12设置在支撑架3上，所述支撑架3上设置有竖直导轨301，所述横梁12的两端设置有与所述竖直导轨301配合的第二滑块 13，所述横梁12可沿竖直方向上下移动，所述测试装置还包括驱动所述横梁12竖直上下移动的驱动装置。

本实施例中，所述应变记录装置包括指针11和记录尺10，所述记录尺10固定设置在横梁12上，其上设置有刻度值，所述指针11固定设置在所述第一滑块4上且与所述记录尺10 配合。本领域技术人员和可以理解，应变记录装置可采用其他方式，例如红外线记录，第一滑块4上设置有对应的红外线发射器，支撑架3上设置有线性的红外线接收装置，相关的记录方式采用现有技术，不属于本申请的保护范围，应当可以理解。

本实施例由于电机6的叶片在转动过程中，会产生比较大的浪花，现有的测试装置将测量装置设置在水下，无法清除地显示读数。本实施例记录尺10固定设置在横梁12上且位于电机夹持器1的上方，电机夹持器1通过连接架5连接所述第一滑块4且通过所述连接架5 悬置于所述直线导轨2的下方，这样在升降横梁12的过程中，让电机夹持器1置于水下的时候，可以让记录尺10位于水上，防止浪花或者水下紊流对读数的影响。

本实施例中，所述驱动装置包括丝杆14以及驱动所述丝杆14转动的驱动电机15，所述驱动电机15固定设置在支撑架3的底部，所述丝杆14与所述驱动电机15配合，所述丝杆14的上端穿过所述横梁12的中部且与所述横梁12通过螺纹配合连接。采用驱动装置，可以带动横梁12上下移动，从而带动夹持器本体101上下移动，由于夹持器本体101是置于水中的，因此，采用这样的设置可以满足不同深度测量的需要，也让测量过程变得自动化，不用搬动整个支撑架就可以实现夹持器本体101上下移动，在不需要使用时，将其从水中移出，防止电机6生锈，方便了测试过程。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种水下机器人推进器推力测试装置，其特征在于：包括电机夹持器、水平设置的直线导轨以及用于支撑所述直线导轨的支撑架，所述直线导轨上配合设置有第一滑块，所述电机夹持器通过连接架连接所述第一滑块且通过所述连接架悬置于所述直线导轨的下方，所述电机夹持器用于夹持电机且在电机的叶片转动时可沿着直线导轨的长度方向移动，所述测试装置还包括弹簧，所述弹簧设置在第一滑块和支撑架之间用于抵抗电机夹持器的移动，所述支撑架上还设置有用于记录所述弹簧变形量的应变记录装置；所述电机夹持器包括夹持器本体，所述夹持器本体通过所述连接架连接至第一滑块，所述夹持器本体的一侧面设置有电机安装槽，所述夹持器本体内设置有液压管路，所述夹持器本体的底部设置有底部液压腔，所述底部液压腔内滑动配合设置有底部活塞，所述底部液压腔的两端分别与电机安装槽的内腔和液压管路连通，所述夹持器本体的侧面设置有侧部液压腔，所述侧部液压腔内滑动配合设置有侧部活塞，所述侧部液压腔的内外两端分别与电机安装槽的内腔和液压管路连通；所述直线导轨为圆柱状，所述第一滑块为滑动套设于直线导轨上的套筒，所述直线导轨上还滑动套设有连接块，所述连接块设置在弹簧和第一滑块之间，所述连接块位于弹簧一端设置有用于卡合所述弹簧的环槽；所述直线导轨的两端分别通过两根横梁设置在支撑架上，所述支撑架上设置有竖直导轨，所述横梁的两端设置有与所述竖直导轨配合的第二滑块，所述横梁可沿竖直方向上下移动，所述测试装置还包括驱动所述横梁竖直上下移动的驱动装置；所述应变记录装置包括指针和记录尺，所述记录尺固定设置在横梁上，其上设置有刻度值，所述指针固定设置在所述第一滑块上且与所述记录尺配合。

2.根据权利要求1所述的水下机器人推进器推力测试装置，其特征在于：所述电机夹持器还包括设置在电机安装槽开口处的封盖，所述封盖与所述电机安装槽螺纹连接，中部设置有用于电机转动轴让位的通孔。

3.根据权利要求1所述的水下机器人推进器推力测试装置，其特征在于：所述连接架与所述夹持器本体可拆卸连接，所述连接架包括板状的连接架本体，所述连接架本体的上端与第一滑块固定连接，所述连接架本体的下端与连接架本体一体成型有卡合部，所述夹持器本体上设置有用于安装所述连接架本体的第一凹槽，所述第一凹槽的底部设置有用于与所述卡合部配合的第二凹槽。

4.根据权利要求3所述的水下机器人推进器推力测试装置，其特征在于：所述卡合部为矩形的卡合块，所述卡合块的底部相对于连接架本体所在平面向上翘起。

5.根据权利要求1所述的水下机器人推进器推力测试装置，其特征在于：所述连接块位于第一滑块一端设置有第一磁性面，所述第一滑块位于连接块一端对应设置有用于与第一磁性面磁性连接的第二磁性面。

6.根据权利要求1所述的水下机器人推进器推力测试装置，其特征在于：所述驱动装置包括丝杆以及驱动所述丝杆转动的驱动电机，所述驱动电机固定设置在支撑架的底部，所述丝杆与所述驱动电机配合，所述丝杆的上端穿过所述横梁的中部且与所述横梁通过螺纹配合连接。