CN110160746A - 正浮力水下航行器水下模态试验边界模拟装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种正浮力水下航行器水下模态试验边界模拟装置及方法，装置包括：容器，支撑件，设置在容器底部；多个定滑轮组，设置在支撑件上并沿航行器的轴向方向设置；定滑轮组包括第一定滑轮和第二定滑轮，第一定滑轮和第二定滑轮对称分布在航行器两侧；起吊装置，包括与第一、二定滑轮分别一一对应设置的第一吊钩和第二吊钩；多个拉绳，与多个定滑轮组对应设置，其一端固定在第一吊钩上，另一端固定在第二吊钩上，拉绳还依次绕设在第一定滑轮、水下航行器以及相应第二定滑轮上；拉绳还包括弹性绳部分和刚性绳部分，弹性绳部分验过程中均处于水箱之上。本发明能够解决目前正浮力水下航行器在水中自由航行状态无法实现模拟的技术问题。

Description

正浮力水下航行器水下模态试验边界模拟装置及方法

技术领域

本发明涉及航行器水下模态试验技术领域，尤其涉及一种正浮力水下航行器水下模态试验边界模拟装置及方法。

背景技术

通常水下航行器水下模态试验航行器浮力小于重力，只需要用橡皮绳向上悬吊航行器，就很容易模拟航行器的水中航行状态。正浮力水下航行器水下模态试验，由于航行器浮力大于重力，必须产生向下的拉力，来模拟航行器的水中航行状态，因此，不能采用通常的试验方法模拟正浮力水下航行器的水中航行状态。具体的，对于正浮力水下航行器水下模态试验，如果采用目前通常的试验方法，会存在以下问题：

1、直接在容器底部安装橡皮绳对航行器产生向下的拉力，由于橡皮绳比较长，再加上连接橡皮绳的辅助钢丝绳的长度，对容器高度要求很高，通常由于试验用容器高度通常有限，这必然造成安装空间不足，无法进行水下模态试验。

2、直接在容器底部安装橡皮绳对航行器产生向下的拉力，第二个困难是试验时，航行器要从空气中的无浮力状态转变到浸入水中的状态，航行器的入水控制操作，以及在2米深水下进行橡皮绳的安装等一系列操作十分困难。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种正浮力水下航行器水下模态试验边界模拟装置及方法，能够解决目前正浮力水下航行器在水中自由航行状态无法实现模拟的技术问题。

本发明技术解决方案如下：

根据一方面，提供一种正浮力水下航行器水下模态试验边界模拟装置，装置包括：

具有水的容器，用于模拟水下航行器所处的水环境；

支撑件，设置在所述容器底部；

多个定滑轮组，所述多个定滑轮组设置在所述支撑件上并沿水下航行器的轴向方向设置；任意所述定滑轮组包括第一定滑轮和第二定滑轮，所述第一定滑轮和第二定滑轮对称分布在水下航行器两侧；

起吊装置，包括第一吊钩组和第二吊钩组，所述第一吊钩组和第二吊钩组置于容器上方，所述第一吊钩组包括多个与第一定滑轮一一对应设置的第一吊钩，所述第二吊钩组包括多个与第二定滑轮一一对应设置的第二吊钩；

多个拉绳，与多个定滑轮组一一对应设置，所述拉绳的一端固定在定滑轮组中第一定滑轮对应的第一吊钩上，另一端固定在定滑轮组中第二定滑轮对应的第二吊钩上，并且所述拉绳还依次绕设在相应第一定滑轮、水下航行器以及相应第二定滑轮上；所述拉绳还包括弹性绳部分和刚性绳部分，其中，所述弹性绳部分包括第一弹性绳段和第二弹性绳段，所述第一弹性绳段和第二弹性绳段分布在水下航行器两侧且试验过程中均处于容器之上；

试验时，所述起吊装置通过向上拉动所述第一吊钩和/或第二吊钩带动所述拉绳对所述水下航行器施加向下的压力，以模拟水下航行器在水中的自由运行状态。

进一步地，所述刚性绳部分包括第一刚性绳段和第二刚性绳段，所述第一刚性绳段的第一端与所述第一弹性绳段的第一端连接，所述第一弹性绳段的第二端固定在所述第一吊钩上；所述第二刚性绳段的第一端与所述第二弹性绳段的第一端连接，所述第二弹性绳段的第二端固定在所述第二吊钩上；所述装置还包括与所述多个拉绳一一对应设置的限位件，所述限位件设置水下航行器上，其中，所述第一刚性绳段的第二端还绕过第一定滑轮以及水下航行器部分并通过限位件进行固定，所述第二刚性绳段的第二端还绕过第二定滑轮以及水下航行器部分并通过同一所述限位件进行固定。

进一步地，所述第一弹性绳段包括相连的橡皮绳和橡皮绳组；所述第二弹性绳段包括相连的橡皮绳和橡皮绳组，所述橡皮绳组均包括多根橡皮绳；以及所述刚性绳部分为钢丝绳。

进一步地，所述刚性绳部分包括第一刚性绳段、第二刚性绳段、第三刚性绳段和第四刚性绳段，所述第一刚性绳段固定在所述第一吊钩上并依次与第一弹性绳段、第二刚性绳段相连接；所述第三刚性绳段固定在所述第二吊钩上并依次与第二弹性绳段、第四刚性绳段相连接；所述装置还包括与所述多个拉绳一一对应设置的限位件，所述限位件设置水下航行器上，其中，所述第二刚性绳段还绕过第一定滑轮以及水下航行器部分并通过限位件进行固定，所述第四刚性绳段还绕过第二定滑轮以及水下航行器部分并通过同一所述限位件进行固定。

进一步地，所述第一弹性绳段为橡皮绳组，包括多根橡皮绳；所述第二弹性绳段包括橡皮绳组，包括多根橡皮绳；以及所述刚性绳部分为钢丝绳。

进一步地，所述支撑件为梁架，所述粱架放置在所述容器底部，所述粱架的重量大于水下航行器水中浮力与航行器重量差的4倍；或，所述支撑件包括两组支架组，所述两组支架组固定设置在所述容器底部且对称分布在水下航行器两侧，且多个第一定滑轮和第二定滑轮分别一一对应设置在两组支架组上，两组支架组可承受的力大于水下航行器水中浮力与航行器重量差的4倍。

进一步地，多个定滑轮组包括第一定滑轮组和第二定滑轮组，第一定滑轮组靠近水下航行器头部设置，且第一定滑轮组中的第一定滑轮和第二定滑轮安装位置的两点的连线垂直于航行器X轴，平行于航行器Z轴；第二定滑轮组靠近水下航行器尾部设置，且第二定滑轮组中的第一定滑轮和第二定滑轮安装位置的两点的连线垂直于航行器X轴，平行于航行器Z轴，其中，航行器轴向为航行器坐标系的X轴，垂直于X轴垂直向上方向为Y轴，X轴和Y轴的平面法向为Z轴。

进一步地，任意对应设置的第一定滑轮和第二定滑轮之间的距离大于等于水下航行器弹身直径，优选等于水下航行器弹身直径。

根据另一方面，提供一种正浮力水下航行器水下模态试验边界模拟方法，方法基于上述的装置进行正浮力水下航行器水下模态试验边界模拟。

进一步地，所述方法包括：

试验开始时，起吊装置同时控制向上拉动第一吊钩组和第二吊钩组，进而带动多个拉绳，通过多个定滑轮把潜射航行器拉入到容器中试验要求的位置；

试验时，控制水下航行器姿态调节，包括：

航行器俯仰姿态调节，航行器在水中如果前部高于后部，出现俯仰情况，通过同时控制拉升第一吊钩组和第二吊钩组，升降航行器前部，或升降后部，使航行器轴线与地面平行；

和/或，

航行器滚转姿态调节，航行器在水中如果发生翻滚现象，通过拉升第一吊钩组，同时降低第二吊钩组，或者反过来调节，以纠正航行器滚转姿态；

和/或，

航行器偏航姿态调节，航行器轴线前部与后部如果与容器两边距离不相等，出现偏航现象，控制拉动第一吊钩组和第二吊钩组，调整航行器两边拉绳的长度，以纠正航行器偏航姿态。

应用本发明的技术方案，提供一种正浮力水下航行器水下模态试验边界模拟装置，通过配置包括包括刚性绳部分和弹性绳部分的拉绳、位于容器底部的多个定滑轮组以及起吊装置，通过定滑轮组把弹性绳向上的拉力转化为克服航行器正浮力的拉力，同时通过定滑轮组与拉绳的配合保证弹性绳部分不用沉入水中，通过向上拉动所述第一吊钩和/或第二吊钩带动所述拉绳的升降，调整航行器在水中的姿态，解决了航行器水下模态试验的纠偏问题，实现模拟水下航行器在水中的自由运行状态。具体的，本发明提供的装置不用在水下安装弹性绳，也不需要在水下调整弹性绳，可简化正浮力水下航行器水下模态试验边界模拟的橡皮绳的安装方法，同时可以降低试验用容器高度和容器水深度，降低容器承载重量，同时不需要试验人员潜水安装弹性绳，提高试验安全性；采用本发明装置还可调节航行器入水的速度，保证航行器入水的平稳性，使航行器平稳入水的一系列操作变得简单容易。

附图说明

所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。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示出了根据本发明的具体实施例提供的正浮力水下航行器水下模态试验边界模拟装置的结构示意图；

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、容器；20、支撑件；30、定滑轮组；31、第一定滑轮；32、第二定滑轮；40、拉绳；41、弹性绳部分；42、刚性绳部分；51、第一吊钩；52、第二吊钩；60、限位件；100、水下航行器。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

如图1所示，根据本发明实施例提供一种正浮力水下航行器100水下模态试验边界模拟装置，装置包括具有水的容器10、支撑件20、多个定滑轮组30和多个拉绳40以及起吊装置；容器10用于模拟水下航行器100所处的水环境；支撑件20设置在所述容器10底部，用于支撑多个定滑轮组30，多个定滑轮组30沿水下航行器100的轴向方向设置；任意所述定滑轮组30包括第一定滑轮31和第二定滑轮32，所述第一定滑轮31和第二定滑轮32对称分布在水下航行器100两侧；起吊装置包括第一吊钩组和第二吊钩组，所述第一吊钩组和第二吊钩组置于容器10上方，所述第一吊钩组包括多个与第一定滑轮31一一对应设置的第一吊钩51，所述第二吊钩组包括多个与第二定滑轮32一一对应设置的第二吊钩52；多个拉绳40与多个定滑轮组30一一对应设置，所述拉绳40的一端固定在定滑轮组30中第一定滑轮31对应的第一吊钩51上，另一端固定在所述定滑轮组30中第二定滑轮32对应的第二吊钩52上，并且所述拉绳40还依次绕设在相应第一定滑轮31、水下航行器100以及相应第二定滑轮32上；所述拉绳40还包括弹性绳部分41和刚性绳部分42，其中，所述弹性绳部分41包括第一弹性绳段和第二弹性绳段，所述第一弹性绳段和第二弹性绳段分布在水下航行器100两侧且试验过程中均处于容器10之上；试验时，所述起吊装置通过向上拉动所述第一吊钩51和/或第二吊钩52带动所述拉绳40对所述水下航行器100施加向下的压力，以模拟水下航行器100在水中的自由运行状态。

本发明实施例中，为了实现水下航行器100在水下姿态的模拟，可见容器10为敞口容器10，便于水下航行器100进入。例如容器10可具体为一水池。

本发明实施例中，多个定滑轮组30即包括一一对应设置的多个第一定滑轮31和第二定滑轮32，可见多个第一定滑轮31和多个第二定滑轮32均沿水下航行器100轴向方向设置，该第一定滑轮31和第二定滑轮32必然有一组第一吊钩51和第二吊钩52分别与之配合使用。

本发明实施例中，如图1所示，一组定滑轮中：第一定滑轮31与第二定滑轮32对应设置，两者对称分布在航行器两侧，分别与第一吊钩51和第二吊钩52对应设置，且两者还与一拉绳40对应设置，拉绳40的两端固定连接在第一吊环和第二吊环上，此外，该拉绳40还包括弹性绳部分41和刚性绳部分42，其中，所述弹性绳部分41包括第一弹性绳段和第二弹性绳段，所述第一弹性绳段和第二弹性绳段分布在水下航行器100两侧，也即与第一定滑轮31和第二定滑轮32对应设置，以保证水下航行器100在水中的自由-自由运行状态(试验时为准确模拟水下航行器100在水中的自由-自由运行状态，对水下航行器100的操控方式必须采用弹性绳，以便灵活控制)。

应用上述配置方式，通过配置包括包括刚性绳部分42和弹性绳部分41的拉绳40、位于容器10底部的多个定滑轮组30以及起吊装置，通过定滑轮组30把弹性绳向上的拉力转化为克服航行器正浮力的拉力，同时通过定滑轮组30与拉绳40的配合保证弹性绳部分41不用沉入水中，通过向上拉动所述第一吊钩51和/或第二吊钩52带动所述拉绳40的升降，调整航行器在水中的姿态，解决了航行器水下模态试验的纠偏问题，实现模拟水下航行器100在水中的自由运行状态。具体的，本发明提供的装置不用在水下安装弹性绳，也不需要在水下调整弹性绳，可简化正浮力水下航行器100水下模态试验边界模拟的橡皮绳的安装方法，同时可以降低试验用容器10高度和容器10水深度，降低容器10承载重量，同时不需要试验人员潜水安装弹性绳，提高试验安全性；采用本发明装置还可调节航行器入水的速度，保证航行器入水的平稳性，使航行器平稳入水的一系列操作变得简单容易。

进一步地，在本发明中，为了更好地对水下航行器100姿态进行控制以及便于刚性绳部分42的安装，所述刚性绳部分42包括第一刚性绳段和第二刚性绳段，所述第一刚性绳段的第一端与所述第一弹性绳段的第一端连接，所述第一弹性绳段的第二端固定在所述第一吊钩51上；所述第二刚性绳段的第一端与所述第二弹性绳段的第一端连接，所述第二弹性绳段的第二端固定在所述第二吊钩52上；所述装置还包括与所述多个拉绳40一一对应设置的限位件60，所述限位件60设置水下航行器100上，其中，所述第一刚性绳段的第二端还绕过第一定滑轮31以及水下航行器100部分并通过限位件60进行固定，所述第二刚性绳段的第二端还绕过第二定滑轮32以及水下航行器100部分并通过同一所述限位件60进行固定。

应用此种配置方式，将刚性绳部分42拆分为两部分并通过通过设置相应限位件60使其固定在水下航行器100上，以对水下航行器100上的刚性绳部分42进行限位，可防止刚性绳部分42随意前后移动，保证更好地对水下航行器100进行姿态控制以及利于刚性绳部分42在水下的安装。

作为本发明一种具体实施例，所述第一弹性绳段包括相连的橡皮绳和橡皮绳组；所述第二弹性绳段包括相连的橡皮绳和橡皮绳组，所述橡皮绳组均包括多根橡皮绳；以及所述刚性绳部分42为钢丝绳。应用此种配置方式，将第一弹性绳段和第二弹性绳段均配置包括橡皮绳组，试验时可根据试验要求选择合适的橡皮绳根数，以便于边界模拟的刚体模态频率满足要求；此外，为了便于对水下航行器100进行固定操作，将刚性绳部分42设置为钢丝绳。

在本发明中，可选的，为了更好地对水下航行器100姿态进行控制以及便于刚性绳部分42的安装，所述刚性绳部分42包括第一刚性绳段、第二刚性绳段、第三刚性绳段和第四刚性绳段，所述第一刚性绳段固定在所述第一吊钩51上并依次与第一弹性绳段、第二刚性绳段相连接；所述第三刚性绳段固定在所述第二吊钩52上并依次与第二弹性绳段、第四刚性绳段相连接；所述装置还包括与所述多个拉绳40一一对应设置的限位件60，所述限位件60设置水下航行器100上，其中，所述第二刚性绳段还绕过第一定滑轮31以及水下航行器100部分并通过限位件60进行固定，所述第四刚性绳段还绕过第二定滑轮32以及水下航行器100部分并通过同一所述限位件60进行固定。

应用此种配置方式，将刚性绳部分42拆分为四部分并通过通过设置相应限位件60使其固定在水下航行器100上，以对水下航行器100上的刚性绳部分42进行限位，可防止刚性绳随意前后移动、利于刚性绳部分42在水下的安装，且将第一弹性绳段、第二弹性绳段分别嵌入在上述拆分的四段中，保证更好地对水下航行器100进行姿态控制。

作为本发明一种具体实施例，所述第一弹性绳段为橡皮绳组，包括多根橡皮绳；所述第二弹性绳段包括橡皮绳组，包括多根橡皮绳；以及所述刚性绳部分42为钢丝绳。应用此种配置方式，将第一弹性绳段和第二弹性绳段均配置包括橡皮绳组，试验时可根据试验要求选择合适的橡皮绳根数，以便于边界模拟的刚体模态频率满足要求；此外，为了便于对水下航行器100进行固定操作，将刚性绳部分42设置为钢丝绳。

进一步地，在本发明中，为了更加准确模拟水下航行器100在水中的自由-自由运行状态，保证试验结果的准确性，多个拉绳40的弹性绳部分41的刚度确定原则为：使得航行器在水中的刚体模态频率低于弹性模态频率的1/5。

进一步地，作为本发明一种实施例，所述支撑件20为梁架，所述粱架放置在所述容器10底部，所述粱架的重量大于水下航行器100水中浮力与航行器重量差的4倍。

应用此种配置方式，通过将支撑件20设置为粱架，梁架不会破坏容器10结构，且梁架安置和移动位置比较方便，便于对定滑轮的支撑，同时，设置粱架的重量大于水下航行器100水中浮力与航行器重量差的4倍，以保证粱架在水下的安装和固定。

进一步地，作为本发明一种实施例，所述支撑件20包括两组支架组，所述两组支架组固定设置在所述容器10底部且对称分布在水下航行器100两侧，且多个第一定滑轮31和第二定滑轮32分别一一对应设置在两组支架组上，两组支架组可承受的力大于水下航行器100水中浮力与航行器重量差的4倍。

应用此种配置方式，通过将支撑件20设置为两组支架组，两组支架组可通过焊接等方式固定在容器10底部，以便于对滑轮组进行支撑，同时，设置两组支架组可承受的力大于水下航行器100水中浮力与航行器重量差的4倍，以保证支架在水下的安装和固定。

作为本发明一种具体实施例，多个定滑轮组30包括第一定滑轮组和第二定滑轮组，第一定滑轮组靠近水下航行器100头部设置，且第一定滑轮组中的第一定滑轮31和第二定滑轮32安装位置的两点的连线垂直于航行器X轴，平行于航行器Z轴；第二定滑轮组靠近水下航行器100尾部设置，且第二定滑轮组中的第一定滑轮31和第二定滑轮32安装位置的两点的连线垂直于航行器X轴，平行于航行器Z轴，其中，航行器轴向为航行器坐标系的X轴，垂直于X轴垂直向上方向为Y轴，X轴和Y轴的平面法向为Z轴。

本发明实施例中，规定了航行器坐标系，水下模态试验时，水下航行器100入水后，通常由于水的浮力作用，航行器会产生俯仰，滚转、偏航运动，为保证模态试验时航行器Y向平行于重力方向，航行器X向平行于容器10方向，对航行器的固定绳必须能够调节航行器的俯仰，滚转、偏航姿态，保证试验时航行器在水中保持正确的姿态，本发明通过设置一一配合的多个第一定滑轮31和第二定滑轮32的位置和数量，以及与拉绳40进行配合使用，保证了对水下航行器100水下姿态的精确控制。

进一步地，在本发明中，任意对应设置的第一定滑轮31和第二定滑轮32之间的距离大于等于水下航行器100弹身直径。优选的，第一定滑轮31和第二定滑轮32之间的距离等于水下航行器100弹身直径，通过此种配置方式，可保证水下航行器100向下运动时所需要的向下的力更小。

进一步地，在本发明中，为了操作的方便，将所述起吊装置配置包括两个起吊车，第一吊钩组和第二吊钩组分别设置在两个起吊车上。

根据本发明另一实施例还提供一种正浮力水下航行器100水下模态试验边界模拟方法，方法基于上述装置进行。

应用此种配置方式，基于上述实施例所提供的装置，所述方法中，试验开始时，可调节航行器入水的速度，保证航行器入水的平稳性，使航行器平稳入水的一系列操作变得简单容易；试验过程中，通过对吊钩进行不同的控制，进而带动所述拉绳40的升降，调整航行器在水中的姿态，解决了航行器水下模态试验的纠偏问题，实现模拟水下航行器100在水中的自由运行状态。

具体的，上述的方法具体包括包括：

试验开始时，起吊装置同时控制向上拉动第一吊钩组和第二吊钩组，进而带动多个拉绳40，通过多个定滑轮把潜射航行器拉入到容器10中试验要求的位置；

试验时，控制水下航行器100姿态调节，包括：

航行器俯仰姿态调节，航行器在水中如果前部高于后部，出现俯仰情况，通过同时控制拉升第一吊钩组和第二吊钩组，升降航行器前部，或升降后部，使航行器轴线与地面平行；

和/或，

航行器滚转姿态调节，航行器在水中如果发生翻滚现象，通过拉升第一吊钩组，同时降低第二吊钩组，或者反过来调节，以纠正航行器滚转姿态；

和/或，

航行器偏航姿态调节，航行器轴线前部与后部如果与容器10两边距离不相等，出现偏航现象，控制拉动第一吊钩组和第二吊钩组，调整航行器两边拉绳40的长度，以纠正航行器偏航姿态。

为了对本发明正浮力水下航行器100水下模态试验边界模拟装置有更进一步了解，下面以一具体实施例进行说明。

一种正浮力水下航行器100水下模态试验边界模拟装置，包括，水池；粱架，安装在水池底部，梁架重量大于航行器水中浮力和航行器重量差的4倍；两组定滑轮组30，其中，第一组定滑轮(包括一一对应设置的第一定滑轮31和第二定滑轮32)位于航行器前部支撑位置，左右各一个，对称位于航行器两边，两个定滑轮安装位置的两点连线垂直于航行器X轴，平行于航行器Z轴，两个定滑轮到航行器的X轴的距离相等，且定滑轮安装位置的距离应与航行器圆筒直径相等；第二组定滑轮(包括一一对应设置的第一定滑轮31和第二定滑轮32)位于航行器后部支撑位置，左右各一个，对称位于航行器两边，定滑轮安装位置的两点连线垂直于航行器X轴，平行于航行器Z轴，两个定滑轮到航行器的X轴的距离相等，且定滑轮安装位置的距离应与航行器圆筒直径相等；两个吊车，分布在航行器两侧，每个吊车配备两个移动的吊钩，分别与一侧的定滑轮对应设置，位于定滑轮正上方(前部吊钩位于第一组定滑轮位置的正上方，后部吊钩位于第二组定滑轮位置的正上方)，两根拉绳40，对于与第一组定滑轮对应设置的拉绳40，包括刚性绳部分42和弹性绳部分41，刚性绳部分42包括第一刚性绳段和第二刚性绳段，第一刚性绳段和第二刚性绳段分别穿过第一组的两个定滑轮，当航行器放在水面上时，将两个第一刚性绳段和第二刚性绳段一个端头均绕过航行器并用限位件60连接起来，第一刚性绳段和第二刚性绳段分别与相应吊钩悬吊的弹性绳部分41(第一弹性绳段和第二弹性绳段，均由橡皮绳组和橡皮绳构成)连接，第二组定滑轮对应设置的拉绳40采用相同配置和连接方式。

试验时，可同时向上拉动四个吊车吊钩，拉动橡皮绳部分，带动钢丝绳分，通过定滑轮，把航行器缓慢拉入到水中试验要求位置，成功的解决了正浮力水下航行器100水下模态试验边界模拟难题，简化了试验操作，试验时还可根据试验要求选择合适的橡皮绳根数，使边界模拟的刚体模态频率满足要求。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种正浮力水下航行器水下模态试验边界模拟装置，其特征在于，所述装置包括：

具有水的容器，用于模拟水下航行器所处的水环境；

支撑件，设置在所述容器底部；

多个定滑轮组，所述多个定滑轮组设置在所述支撑件上并沿水下航行器的轴向方向设置；任意所述定滑轮组包括第一定滑轮和第二定滑轮，所述第一定滑轮和第二定滑轮对称分布在水下航行器两侧；

起吊装置，包括第一吊钩组和第二吊钩组，所述第一吊钩组和第二吊钩组置于容器上方，所述第一吊钩组包括多个与第一定滑轮一一对应设置的第一吊钩，所述第二吊钩组包括多个与第二定滑轮一一对应设置的第二吊钩；

多个拉绳，与多个定滑轮组一一对应设置，所述拉绳的一端固定在定滑轮组中第一定滑轮对应的第一吊钩上，另一端固定在所述定滑轮组中相应第二定滑轮对应的第二吊钩上，并且所述拉绳还依次绕设在相应第一定滑轮、水下航行器以及相应第二定滑轮上；所述拉绳还包括弹性绳部分和刚性绳部分，其中，所述弹性绳部分包括第一弹性绳段和第二弹性绳段，所述第一弹性绳段和第二弹性绳段分布在水下航行器两侧且试验过程中均处于容器之上；

试验时，所述起吊装置通过向上拉动所述第一吊钩和/或第二吊钩带动所述拉绳对所述水下航行器施加向下的压力，以模拟水下航行器在水中的自由运行状态。

2.根据权利要求1所述的一种正浮力水下航行器水下模态试验边界模拟装置，其特征在于，所述刚性绳部分包括第一刚性绳段和第二刚性绳段，所述第一刚性绳段的第一端与所述第一弹性绳段的第一端连接，所述第一弹性绳段的第二端固定在所述第一吊钩上；所述第二刚性绳段的第一端与所述第二弹性绳段的第一端连接，所述第二弹性绳段的第二端固定在所述第二吊钩上；所述装置还包括与所述多个拉绳一一对应设置的限位件，所述限位件设置水下航行器上，其中，所述第一刚性绳段的第二端还绕过第一定滑轮以及水下航行器部分并通过限位件进行固定，所述第二刚性绳段的第二端还绕过第二定滑轮以及水下航行器部分并通过同一所述限位件进行固定。

3.根据权利要求2所述的一种正浮力水下航行器水下模态试验边界模拟装置，其特征在于，所述第一弹性绳段包括相连的橡皮绳和橡皮绳组；所述第二弹性绳段包括相连的橡皮绳和橡皮绳组，所述橡皮绳组均包括多根橡皮绳；以及所述刚性绳部分为钢丝绳。

4.根据权利要求1所述的一种正浮力水下航行器水下模态试验边界模拟装置，其特征在于，所述刚性绳部分包括第一刚性绳段、第二刚性绳段、第三刚性绳段和第四刚性绳段，所述第一刚性绳段固定在所述第一吊钩上并依次与第一弹性绳段、第二刚性绳段相连接；所述第三刚性绳段固定在所述第二吊钩上并依次与第二弹性绳段、第四刚性绳段相连接；所述装置还包括与所述多个拉绳一一对应设置的限位件，所述限位件设置水下航行器上，其中，所述第二刚性绳段还绕过第一定滑轮以及水下航行器部分并通过限位件进行固定，所述第四刚性绳段还绕过第二定滑轮以及水下航行器部分并通过同一所述限位件进行固定。

5.根据权利要求4所述的一种正浮力水下航行器水下模态试验边界模拟装置，其特征在于，所述第一弹性绳段为橡皮绳组，包括多根橡皮绳；所述第二弹性绳段包括橡皮绳组，包括多根橡皮绳；以及所述刚性绳部分为钢丝绳。

6.根据权利要求1所述的一种正浮力水下航行器水下模态试验边界模拟装置，其特征在于，所述支撑件为梁架，所述粱架放置在所述容器底部，所述粱架的重量大于水下航行器水中浮力与航行器重量差的4倍；或，所述支撑件包括两组支架组，所述两组支架组固定设置在所述容器底部且对称分布在水下航行器两侧，且多个第一定滑轮和第二定滑轮分别一一对应设置在两组支架组上，两组支架组可承受的力大于水下航行器水中浮力与航行器重量差的4倍。

7.根据权利要求1所述的一种正浮力水下航行器水下模态试验边界模拟装置，其特征在于，多个定滑轮组包括第一定滑轮组和第二定滑轮组，第一定滑轮组靠近水下航行器头部设置，且第一定滑轮组中的第一定滑轮和第二定滑轮安装位置的两点的连线垂直于航行器X轴，平行于航行器Z轴；第二定滑轮组靠近水下航行器尾部设置，且第二定滑轮组中的第一定滑轮和第二定滑轮安装位置的两点的连线垂直于航行器X轴，平行于航行器Z轴，其中，航行器轴向为航行器坐标系的X轴，垂直于X轴垂直向上方向为Y轴，X轴和Y轴的平面法向为Z轴。

8.根据权利要求7所述的一种正浮力水下航行器水下模态试验边界模拟装置，其特征在于，任意对应设置的第一定滑轮和第二定滑轮之间的距离大于等于水下航行器弹身直径，优选等于水下航行器弹身直径。

9.一种正浮力水下航行器水下模态试验边界模拟方法，其特征在于，所述方法根据权利要求1-8所述的装置进行正浮力水下航行器水下模态试验边界模拟。

10.一种正浮力水下航行器水下模态试验边界模拟方法，其特征在于，所述方法包括：

试验开始时，起吊装置同时控制向上拉动第一吊钩组和第二吊钩组，进而带动多个拉绳，通过多个定滑轮把潜射航行器拉入到容器中试验要求的位置；

试验时，控制水下航行器姿态调节，包括：

航行器俯仰姿态调节，航行器在水中如果前部高于后部，出现俯仰情况，通过同时控制拉升第一吊钩组和第二吊钩组，升降航行器前部，或升降后部，使航行器轴线与地面平行；

和/或，

航行器滚转姿态调节，航行器在水中如果发生翻滚现象，通过拉升第一吊钩组，同时降低第二吊钩组，或者反过来调节，以纠正航行器滚转姿态；

和/或，

航行器偏航姿态调节，航行器轴线前部与后部如果与容器两边距离不相等，出现偏航现象，控制拉动第一吊钩组和第二吊钩组，调整航行器两边拉绳的长度，以纠正航行器偏航姿态。