CN110220671B - 水下仿生推进器测试平台 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种推进器测试平台，具体提供一种水下仿生推进器测试平台。为了测试水下仿生推进器在横向和纵向上的推进力，本发明提出的水下仿生推进器测试平台包括固定支架、力测量模块和运动台，运动台设置于所述固定支架上，用于外接水下仿生推进器；在水下仿生推进器的推进力作用下，运动台能够在固定支架的横向和/或纵向移动；在运动台移动的过程中，力测量模块用于测量水下仿生推进器的横向和/或纵向的推进力。本发明不仅可以测量水下仿生推进器的横向推进力和纵向推进力，通过设置相应的模块还可以清楚地记录水下仿生推进器的输入功率以及在不同输入功率下对应的横向推进力和纵向推进力，为后续具体分析提供更精确、全面的数据支持。

Description

水下仿生推进器测试平台
技术领域
本发明涉及一种推进器测试平台，具体提供一种水下仿生推进器测试平台。
背景技术
近年来，水下航行器已被广泛用于航洋研究、海洋开发、水下环境保护等领域。传统的螺旋桨驱动方式会在航行器的尾迹中产生大量噪声，导致一些水下生态系统遭到破坏，且这种驱动方式效率较低，机动性较差。而鱼类经过长时间的演化，具备多种高效、高机动性的推进方式。模拟鱼类推动方式并研制仿生水下推进器已成为越来越多研究人员的工作方向。根据鱼类游动时身体产生推力部位的不同，可将鱼类游动模式分为身体/尾鳍(body and/or caudal fin,BCF)和中央鳍/对鳍模式(median and/or paired fin,MPF)。采用MPF模式游动的鱼类通常采用波动鳍来进行推进，这种推进方法可在低速复杂的环境下仍具有良好的机动性和稳定性。
水下仿生波动鳍推进器作为一种可以模仿鱼类波动鳍的波动方式进行推进的水下仿生推进器，当推进器鳍面朝下时，通过鳍面波动产生正弦波等波形，可在水平方向和竖直方向同时产生一定的推力。基于此，为了同时测试这两个方向的推进力，本发明提出了一种推进器测试平台。
发明内容
本发明的一个目的是为了测试推进器在横向和纵向上的推进力。为此目的，本发明提出了一种水下仿生推进器测试平台，所述水下仿生推进器测试平台包括固定支架、力测量模块和运动台，所述运动台设置于所述固定支架上，用于外接水下仿生推进器；在所述水下仿生推进器的推进力作用下，所述运动台能够在所述固定支架的横向和/或纵向移动；在所述运动台移动的过程中，所述力测量模块用于测量所述水下仿生推进器的横向和/或纵向的推进力。
在上述推进器测试平台的优选实施方式中，所述固定支架包括横向滑轨和设置于所述横向滑轨上的横向滑块，所述横向滑块能够沿所述横向滑轨滑动；所述运动台固定在所述横向滑块上，并能够在所述水下仿生推进器的横向推进力作用下带动所述横向滑块沿所述横向滑轨滑动。
在上述推进器测试平台的优选实施方式中，所述固定支架还包括横向结构杆，所述横向滑轨固定在所述横向结构杆上。
在上述推进器测试平台的优选实施方式中，所述固定支架还包括纵向滑轨和设置于所述纵向滑轨上的纵向滑块，所述纵向滑块能够沿所述纵向滑轨滑动；所述横向结构杆固定在所述纵向滑块上，并能够在外力推动下带动所述纵向滑块沿所述纵向滑轨滑动。
在上述推进器测试平台的优选实施方式中，所述固定支架还包括纵向结构杆，所述纵向滑轨固定在所述纵向结构杆上；并且/或者，所述横向结构杆通过连接板固定在所述纵向滑块上。
在上述推进器测试平台的优选实施方式中，所述力测量模块包括：横向测力计，所述横向测力计固定在所述横向结构杆上，用于测量所述水下仿生推进器的横向推进力；纵向侧力计，所述纵向测力计固定在所述固定支架上，用于测量所述水下仿生推进器的纵向推进力。
在上述推进器测试平台的优选实施方式中，所述横向测力计通过第一固定件与所述运动台连接，所述水下仿生推进器的横向推进力驱动所述运动台横向移动，进而通过所述第一固定件拉动所述横向测力计；所述纵向测力计通过第二固定件与所述横向结构杆连接，所述水下仿生推进器的纵向推进力驱动所述横向结构杆纵向移动，进而通过所述第二固定件拉动所述纵向测力计。
在上述推进器测试平台的优选实施方式中，所述运动台包括运动板和推进器连接杆，所述推进器连接杆用于连接所述水下仿生推进器与所述运动板；所述运动板与所述横向滑块固定连接；所述第一固定件固定于所述运动板上，并随着所述运动板的横向移动而拉动所述横向测力计以测量所述水下仿生推进器的横向推进力。
在上述推进器测试平台的优选实施方式中，所述推进器测试平台还包括：电源模块，所述电源模块用于为所述水下仿生推进器提供电压；电流测量模块，所述电流测量模块用于测量所述水下仿生推进器的实时电流值；处理装置，所述处理装置用于根据所述电源模块提供的电压值和所述电流测量模块测量的实时电流值计算所述水下仿生推进器的输入功率。
在上述推进器测试平台的优选实施方式中，所述水下仿生推进器为水下仿生波动鳍推进器。
本发明的水下仿生推进器测试平台利用运动台外接水下仿生推进器，水下仿生推进器的横向推进力可以带动运动台沿固定支架横向移动，并拉动横向测力计进而测量出水下仿生推进器的横向推进力；水下仿生推进器的纵向推进力可以带动运动台沿固定支架纵向移动，并压缩纵向测力计进而测量出水下仿生推进器的纵向推进力。另外，通过在固定支架上设置电源模块、电流检测模块和处理装置，可以清楚地记录水下仿生推进器的输入功率以及在不同输入功率下对应的横向推进力和纵向推进力，为后续具体分析提供更精确、全面的数据支持。
附图说明
图1是本发明的水下仿生推进器测试平台的立体结构示意图；
图2是本发明的水下仿生推进器测试平台的正视结构示意图；
图3是本发明的水下仿生推进器测试平台的俯视结构示意图；
图4是本发明的水下仿生推进器测试平台的侧视结构示意图。
附图编号：1-固定支架；2-力测量模块；21-横向测力计；22-纵向测力计；3-运动台；31-运动板；32-推进器连接杆；41-横向结构杆；42-横向滑轨；43-横向滑块；51-纵向结构杆；52-纵向滑轨；53-纵向滑块；6-连接板；71-第一固定件；72-第二固定件；8-电源模块；9-电流测量模块；10-处理装置；M-水下仿生推进器。
具体实施方式
为使本发明的实施例、技术方案和优点更加明显，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。
首先参照图1，图1是本发明的水下仿生推进器测试平台的立体结构示意图。如图1所示，本发明的水下仿生推进器测试平台包括固定支架1、力测量模块2和运动台3，运动台3设置于固定支架1上，用于外接水下仿生推进器M。在水下仿生推进器M的推进力作用下，运动台3能够在固定支架1的横向和/或纵向移动；在运动台3移动的过程中，力测量模块2用于测量水下仿生推进器M的横向和/或纵向的推进力。
下面结合图2-4详细地说明本发明的水下仿生推进器测试平台的一个具体实施方式。
参照图1并结合图2-4，固定支架1包括横向结构杆41、固定在横向结构杆41上的横向滑轨42和设置于横向滑轨42上横向滑块43，横向滑块43能够沿横向滑轨42滑动。运动台3包括运动板31和推进器连接杆32，推进器连接杆32用于连接水下仿生推进器M与运动板31。运动板31与横向滑块43固定连接，并在水下仿生推进器M的横向推进力作用下带动横向滑块43沿横向滑轨42滑动。
进一步，固定支架1还包括纵向结构杆51、固定于纵向结构杆51上的纵向滑轨52和设置于纵向滑轨52上的纵向滑块53，纵向滑块53能够沿纵向滑轨52滑动。横向结构杆41固定在纵向滑块52上，在外力推动下带动纵向滑块53沿纵向滑轨52滑动。具体地，在水下仿生推进器M向上的推进力作用下。横向结构杆41向上运动进而带动纵向滑块53向上运动。优选地，横向结构杆51通过连接板6固定在纵向滑块52上。其中，纵向结构杆51、纵向滑轨52、纵向滑块53和连接板6对称地设置在横向结构杆41的两端。
继续参照图1-4，力测量模块包括横向测力计21和纵向侧力计22。其中，横向测力计21固定在横向结构杆41上，例如可以通过相应的固定板将横向测力计21固定到横向结构杆41上。横向测力计21通过第一固定件71与运动台3连接。具体地，按照图1中的方位，横向测力计21的左端通过连接杆连接到第一固定件71的左侧，第一固定件71的下端固定在运动板31上。这样一来，水下仿生推进器M的横向推进力驱动运动板31横向移动，第一固定件71随运动板31移动进而拉动横向测力计21以测量水下仿生推进器M的横向推进力。
纵向测力计22固定在固定支架1上，例如可以通过相应的固定板将横向测力计21固定到固定支架1上(如图1所示，纵向测力计22通过固定板固定在固定支架1的上横梁上)。纵向测力计22通过第二固定件72与横向结构杆41连接。具体地，按照图1中的方位，纵向测力计22的下端通过连接杆连接到第二固定件72的上侧，第二固定件72固定在横向结构杆41上。这样一来，水下仿生推进器M的纵推进力驱动横向结构杆41向上移动，第二固定件72随横向结构杆41向上移动并压缩纵向测力计22以测量水下仿生推进器M的纵向推进力。
下面以水下仿生推进器M为水下仿生波动鳍推进器为例来进一步说明本发明的水下仿生推进器测试平台的使用方式。如图1所示，首先，将水下仿生波动鳍推进器M置于水中，然后固定支架1将整个测试平台固定在实验用的水池壁上，整个测试平台位于水面上，并将下仿生波动鳍推进器M与推进器连接杆32连接。该水下仿生波动鳍推进器能够通过鳍面波动生成不同的波形从而产生横向推进力和纵向推进力，该横向推进力可以通过运动板31拉动横向测力计21，进而测量出水下仿生波动鳍推进器的横向推进力；该纵向推进力可以通过横向结构杆41压缩纵向测力计22，进而测量出水下仿生波动鳍推进器的纵向推进力。本领域技术人员也可以将该水下仿生推进器测试平台用于其他的水下仿生推进器。
作为一种更具体的实施方式，本发明的推进器测试平台还包括电源模块8、电流测量模块9和处理装置10。电源模块8用于为水下仿生推进器M提供电压；电流测量模块9用于测量水下仿生推进器M的实时电流值；处理装置10用于根据电源模块8提供的电压值和电流测量模块9测量的实时电流值计算水下仿生推进器M的输入功率。该处理装置10还用户记录水下仿生推进器M产生的横向推进力和纵向推进力。这样一来，可以清楚地记录水下仿生推进器M的输入功率，以及在不同输入功率下对应的横向推进力和纵向推进力，为后续具体分析提供更精确、全面的数据支持。本领域技术人员可以直接接入计算机作为处理装置10。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种水下仿生推进器测试平台，其特征在于，所述水下仿生推进器测试平台包括固定支架、力测量模块和运动台，
所述运动台设置于所述固定支架上，用于外接水下仿生推进器；
在所述水下仿生推进器的推进力作用下，所述运动台能够在所述固定支架的横向和纵向移动；
在所述运动台移动的过程中，所述力测量模块用于测量所述水下仿生推进器的横向和纵向的推进力；
所述固定支架包括横向滑轨和设置于所述横向滑轨上的横向滑块，所述横向滑块能够沿所述横向滑轨滑动；
所述运动台固定在所述横向滑块上，并能够在所述水下仿生推进器的横向推进力作用下带动所述横向滑块沿所述横向滑轨滑动；
所述固定支架还包括横向结构杆，所述横向滑轨固定在所述横向结构杆上；
所述固定支架还包括纵向滑轨和设置于所述纵向滑轨上的纵向滑块，所述纵向滑块能够沿所述纵向滑轨滑动；
所述横向结构杆固定在所述纵向滑块上，并能够在外力推动下带动所述纵向滑块沿所述纵向滑轨滑动；
所述固定支架还包括纵向结构杆，所述纵向滑轨固定在所述纵向结构杆上；
并且，所述横向结构杆通过连接板固定在所述纵向滑块上；
所述力测量模块包括：
横向测力计，所述横向测力计固定在所述横向结构杆上，用于测量所述水下仿生推进器的横向推进力；
纵向测力计，所述纵向测力计固定在所述固定支架上，用于测量所述水下仿生推进器的纵向推进力；
所述横向测力计通过第一固定件与所述运动台连接，所述水下仿生推进器的横向推进力驱动所述运动台横向移动，进而通过所述第一固定件拉动所述横向测力计；
所述纵向测力计通过第二固定件与所述横向结构杆连接，所述水下仿生推进器的纵向推进力驱动所述横向结构杆纵向移动，进而通过所述第二固定件拉动所述纵向测力计。
2.根据权利要求1所述的水下仿生推进器测试平台，其特征在于，所述运动台包括运动板和推进器连接杆，
所述推进器连接杆用于连接所述水下仿生推进器与所述运动板；
所述运动板与所述横向滑块固定连接；
所述第一固定件固定于所述运动板上，并随着所述运动板的横向移动而拉动所述横向测力计以测量所述水下仿生推进器的横向推进力。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的水下仿生推进器测试平台，其特征在于，所述推进器测试平台还包括：
电源模块，所述电源模块用于为所述水下仿生推进器提供电压；
电流测量模块，所述电流测量模块用于测量所述水下仿生推进器的实时电流值；
处理装置，所述处理装置用于根据所述电源模块提供的电压值和所述电流测量模块测量的实时电流值计算所述水下仿生推进器的输入功率。
4.根据权利要求3所述的水下仿生推进器测试平台，其特征在于，所述水下仿生推进器为水下仿生波动鳍推进器。
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