CN110749414B - 一种用于水下投放的滑道型可控翻转轨道 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于水下投放的滑道型可控翻转轨道，滑道型可控翻转轨道包括固定斜轨道、翻转轨道、舱底轨道、投放角度调整机构和投放推进系统，固定斜轨道上端与投放角度调整结构连接，固定斜轨道的下端与模拟船体连接，翻转轨道一端与固定斜轨道铰接，并通过油缸驱动绕铰接轴旋转，舱底轨道一端与固定斜轨道的下端铰接，并通过油缸驱动绕铰接轴旋转，投放推进系统与固定斜轨道固定连接，且投放推进系统与固定斜轨道平行。本发明有益效果：试验结果更加全面，效率更高；通用性强。

Description

一种用于水下投放的滑道型可控翻转轨道

技术领域

本发明涉及一种水动力试验机构，更具体地，涉及一种用于投放目标物的试验模拟投放轨道。

背景技术

无人水下机器人是一种用于水下工作的作业机器人，水下环境恶劣且危险，人的潜水深度有限，所以水下机器人如今已成为海洋开发的重要工具。在军事上无人水下机器人可作为水下侦查、遥控排雷和作战等功能的可投放回收的小型水下自主载体。

常见的拖曳水池行车，在进行投放试验时，难以实现投放物的快捷安装、转移，投放时所能实现的状态也较为有限，不能实现定量的进行投放，从而使得测得的试验状态不够全面和精确。这些问题导致了模拟投放试验的便捷性和全面性大大降低，因此如何更加全面的模拟出船舶在正常风浪中进行投放的水动力问题成为了迫切需要解决的难题。为此，在设计模拟船舶投放机构时，需要能够实现投放物的快捷安装转移，需要能够实现投放物各种不同投放状态。

发明内容

本发明提供了一种用于投放目标物的试验模拟投放轨道，旨在解决上述存在的技术问题。

本发明采用以下技术方案：

一种用于水下投放的滑道型可控翻转轨道，所述滑道型可控翻转轨道包括固定斜轨道1、翻转轨道2、舱底轨道3、投放角度调整机构4和投放推进系统5，

固定斜轨道1上端与投放角度调整结构4连接，固定斜轨道1的下端与模拟船体连接，

翻转轨道2一端与固定斜轨道1铰接，并通过油缸驱动绕铰接轴旋转，

舱底轨道3一端与固定斜轨道1的下端铰接，并通过油缸驱动绕铰接轴旋转，

投放推进系统5与固定斜轨道1固定连接，且投放推进系统5与固定斜轨道平行。

进一步地，所述固定斜轨道1包括第一外侧固定轨道1.1、第一内侧运动轨道1.2和第一框架1.3；第一外侧固定轨道1.1沿水池行车运动方向布置，与第一内侧运动轨道1.2固定连接，第一外侧固定轨道1.1和第一内侧运动轨道1.2固定在第一框架1.3上，用于控制模型在投放过程中不发生偏移，第一框架1.3与投放角度调整机构4连接，固定斜轨道1的下端与模拟船体7的连接杆固定。

进一步地，所述翻转轨道2包括第二外侧固定轨道2.1、第二内侧运动轨道2.2、翻转液压缸2.3和第二框架2.4；第二外侧固定轨道2.1沿水池行车运动方向布置，与第二内侧运动轨道2.2固定连接，用于控制模型在投放过程中不发生偏移；翻转轨道2的翻转采用翻转液压缸2.3实现，当翻转轨道2放下时处于投放状态，当翻转轨道2收起时处于装载状态。

进一步地，所述舱底轨道3包括第三外侧固定轨道3.1、第三内侧运动轨道3.2、舱底液压缸3.3；第三外侧固定轨道3.1沿水池行车运动方向布置，与第三内侧运动轨道3.2固定连接，用于控制模型在投放过程中不发生偏移，其一侧末端栓接于固定斜轨道1，可利用舱底液压缸3.3实现舱底轨道3转动；舱底液压缸3.3安装在模拟船体的连接杆上，可以实现自然投放状态和多角度投放状态的切换。

进一步地，所述投放角度调整机构4由丝杆4.1、十字轴4.2、螺母4.3、第一连接座4.4和第二连接座4.5组成，第一连接座4.4与第一框架1.3铰接，十字轴4.2通过第二连接座4.5安装在模拟船体7上，丝杆4.1一端与第一连接座4.4固定，丝杆4.1的另一端穿过十字轴4.2上的孔，螺母4.3套设在丝杆4.1的另一端，调整螺母4.3的位置，可以调整投放机构固定斜轨道1角度。

进一步地，所述投放推进系统5由伺服电机5.1、减速机5.2、链条、推头5.3、测力传感器5.4、挂钩5.5、推进轨道5.6、主动齿轮5.7、从动齿轮5.8和张紧轮5.9组成；伺服电机5.1通过减速机5.2控制链条运动速度，所述链条绕设在主动齿轮5.7和从动齿轮5.8上，推头5.3与链条连接，推头5.3上安装有挂钩带动模型在翻转轨道2、固定斜轨道1、舱底轨道3运动，可通过控制柜对模型运动速度和挂钩5.5脱钩时间进行控制；推头5.3上安装有测力传感器5.4，可检测投放时推力的大小并输出显示至控制柜，同时进行保存以便后续进行数据分析。

进一步地，挂钩5.5用于固定模型，使得模型在翻转轨道2翻转过程中不会发生自然滑落现象。

进一步地，当翻转轨道2和舱底轨道3处于投放状态时，所述翻转轨道2、固定斜轨道1、舱底轨道3以及推进轨道5.6处于同一水平面，且翻转轨道2、固定轨道1和舱底轨道3依次连接，推进轨道5.6处于翻转轨道2和固定轨道1的内侧。

进一步地，投放推进系统5固定在第一框架1.3上，使得推进轨道5.6与固定斜轨道1处于同一平面，以便于推动模型运动。

进一步地，舱底液压缸3.3可以使用一个或两个。

总体而言，本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1、现有水下模拟投放试验一般采用行车拖曳时进行投放，本发明设计了一种模拟船舶投放的可控翻转轨道投放机构，相较于单独行车模拟投放试验而言，本发明设计使得水下模拟投放试验时，既可以模拟投放物多种运动状态下水动力性能，翻转轨道也可以方便水下模拟投放试验物的转移和安装，能够使得水下模拟投放试验结果更加全面，效率更高。

2、该水下投放装置的悬挂梁采用夹板、拉杆与水池行车枢接，便于实现无试验状态时设备的拆卸，同时也可以将投放装置放在不同的试验水池中进行测试，实现投放装置的通用性。

附图说明

图1本发明轨道和投放角度调整机构结构示意图；

图2本发明投放推进系统结构示意图；

图3本发明固定斜轨道结构示意图；

图4本发明翻转轨道结构示意图；

图5本发明舱底轨道结构示意图；

图6本发明投放角度调整机构结构示意图；

图7本发明投放角度调整机构小角度轨道结构示意图；

图8本发明投放角度调整机构中角度轨道结构示意图；

图9本发明投放角度调整机构大角度轨道结构示意图；

图10本发明翻转轨道和挂钩结构示意图；

图11本发明舱底轨道投放状态结构示意图；

图12本发明舱底轨道水平状态结构示意图；

图中固定斜轨道1、翻转轨道2、舱底轨道3、投放角度调整机构4、投放推进系统5、第一外侧固定轨道1.1、第一内侧运动轨道1.2、第一框架1.3、第二外侧固定轨道2.1、第二内侧运动轨道2.2、液压缸2.3、第二框架2.4、第三外侧固定轨道3.1、第三内侧运动轨道3.2、液压缸3.3、丝杆4.1、十字轴4.2、螺母4.3、第一连接座4.4、第二连接座4.5、伺服电机5.1、减速机5.2、链条、推头5.3、测力传感器5.4、挂钩5.5、推进轨道5.6、主动齿轮5.7、从动齿轮5.8、张紧轮5.9、模型6、模拟船体7、连接杆8。

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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

如图1-12所示公开了本申请的轨道和投放装置的示意图。如图1所示，公开了本发明的轨道和角度调整机构，具体为公开了固定斜轨道1、翻转轨道2、舱底轨道3和投放角度调整机构4，如图2所示，公开了本发明的投放推进系统5。

如图3所示，所述固定斜轨道1包括第一外侧固定轨道1.1、第一内侧运动轨道1.2和第一框架1.3；第一外侧固定轨道1.1沿水池行车运动方向布置，与第一内侧固定轨道1.2固定连接，第一外侧固定轨道1.1和第一内侧固定轨道1.2固定在第一框架1.3上，用于控制模型在投放过程中不发生偏移，第一框架1.3与投放角度调整机构4连接，固定斜轨道1的下端与模拟船体7(图中未示出)连接。

如图4所示，所述翻转轨道2包括第二外侧固定轨道2.1、第二内侧运动轨道2.2、翻转液压缸2.3和第二框架2.4；第二外侧固定轨道2.1沿水池行车运动方向布置，与第二内侧固定轨道2.2固定连接，用于控制模型在投放过程中不发生偏移；翻转轨道2的一端与第一框架1.3铰接，翻转液压缸2.3的一端与第二外侧固定轨道2.1铰接，另一端与第一框架1.3铰接，翻转轨道2的翻转采用翻转液压缸2.3实现；当翻转轨道2放下时处于投放状态，当翻转轨道2收起时处于装载状态；挂钩5.5用于固定模型，装载模型6后，使模型6通过挂钩固定，使得翻转过程中不会发生自然滑落现象。

如图5所示，所述舱底轨道3包括第三外侧固定轨道3.1、第三内侧运动轨道3.2、舱底液压缸3.3；第三外侧固定轨道3.1沿水池行车运动方向布置，与第三内侧运动轨道3.2固定连接，用于控制模型在投放过程中不发生偏移；其一侧末端栓接于固定斜轨道1的端部，舱底液压缸3.3的一端与第三外侧固定轨道3.1铰接，另一端铰接在模拟船体7上，可利用舱底液压缸3.3实现舱底轨道3转动，可以实现自然投放状态和多角度投放状态的切换。仓底液压缸3.3可以使用一个或两个。

如图6所示，所述投放角度调整机构4由丝杆4.1、十字轴4.2、螺母4.3、第一连接座4.4和第二连接座4.5组成。第一连接座4.4与第一框架1.3铰接，十字轴4.2通过第二连接座4.5安装在模拟船体7上，丝杆4.1一端与第一连接座4.4固定，丝杆4.1的另一端穿过十字轴4.2上的孔，螺母4.3套设在丝杆4.1的另一端，调整螺母4.3的位置，可以调整投放机构固定斜轨道1角度。

如图7所示，所述投放推进系统5由伺服电机5.1、减速机5.2、链条(图中未示出)、推头5.3、测力传感器5.4、挂钩5.5、推进轨道5.6、主动齿轮5.7、从动齿轮5.8和张紧轮5.9组成；伺服电机5.1通过减速机5.2控制链条运动速度，推进轨道5.6的一端设置有伺服电机5.1和减速机5.2，所述减速机5.2的输出轴固定主动齿轮5.7，推进轨道5.6的另一端固定有从动齿轮5.8，所述链条绕设在主动齿轮5.7和从动齿轮5.8上，张紧轮5.9用于给链条提供张紧力，推头5.3设置在推进轨道5.6上，推头5.3与链条连接，推头5.3上安装有挂钩5.5带动模型在翻转轨道2、固定斜轨道1和/或舱底轨道3运动，可通过控制柜对模型运动速度和挂钩5.5脱钩时间进行控制；推头5.3上还安装有测力传感器5.4，可检测投放时推力的大小并输出显示至控制柜，同时进行保存以便后续进行数据分析。投放推进系统5固定在第一框架1.3上，使得推进轨道5.6与固定斜轨道1的外、内轨道处于同一平面，以便于推动模型运动。

如图9所示，当翻转轨道和舱底轨道处于投放状态时，所述翻转轨道2、固定斜轨道1、舱底轨道3以及推进轨道5.6处于同一水平面，且翻转轨道2、固定轨道1和舱底轨道3依次连接，推进轨道5.6处于翻转轨道2和固定轨道1的内侧。

本申请的液压缸采用软管连接；软管之间连接有控制阀和流量调整阀，可以通过控制流量来调整轨道上下运动；软管与阀件之间采用快插接头，装拆油管时可以防止漏油，避免污染水池。

本发明还包括对滑道型可控翻转轨道进行调整控制的控制系统，控制系统包括控制柜，控制柜采用PLC对液压缸、电机进行控制，实现过程控制、参数输入和参数显示。

本发明中相关的模拟船体7包括：模拟船壳、连接杆；模拟船壳可以按照所模拟船舶的型线制作，在满足相似性原则时，能够大致表征实际船舶在海上的流体性能；连接杆用于将模拟船体与投放机构(即本申请的滑道型可控翻转轨道)相连。

总体而言，本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1、现有水下模拟投放试验一般采用行车拖曳时进行投放，本发明设计了一种模拟船舶投放的可控翻转轨道投放机构，相较于单独行车模拟投放试验而言，本发明设计使得水下模拟投放试验时，既可以模拟投放物多种运动状态下水动力性能，翻转轨道也可以方便水下模拟投放试验物的转移和安装，能够使得水下模拟投放试验结果更加全面，效率更高。

2、该水下投放装置的悬挂梁采用夹板、拉杆与水池行车枢接，便于实现无试验状态时设备的拆卸，同时也可以将投放装置放在不同的试验水池中进行测试，实现投放装置的通用性。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种用于水下投放的滑道型可控翻转轨道，其特征在于：所述滑道型可控翻转轨道包括固定斜轨道(1)、翻转轨道(2)、舱底轨道(3)、投放角度调整机构(4)和投放推进系统(5)，

固定斜轨道(1)上端与投放角度调整结构(4)连接，固定斜轨道(1)的下端与模拟船体连接，

翻转轨道(2)一端与固定斜轨道(1)铰接，并通过油缸驱动绕铰接轴旋转，

舱底轨道(3)一端与固定斜轨道(1)的下端铰接，并通过油缸驱动绕铰接轴旋转，

投放推进系统(5)与固定斜轨道(1)固定连接，且投放推进系统(5)与固定斜轨道平行；

所述固定斜轨道(1)包括第一外侧固定轨道(1.1)、第一内侧运动轨道(1.2)和第一框架(1.3)；第一外侧固定轨道(1.1)沿水池行车运动方向布置，与第一内侧运动轨道(1.2)固定连接，第一外侧固定轨道(1.1)和第一内侧运动轨道(1.2)固定在第一框架(1.3)上，用于控制模型在投放过程中不发生偏移，第一框架(1.3)与投放角度调整机构(4)连接，固定斜轨道(1)的下端与模拟船体(7)的连接杆固定；

所述翻转轨道(2)包括第二外侧固定轨道(2.1)、第二内侧运动轨道(2.2)、翻转液压缸(2.3)和第二框架(2.4)；第二外侧固定轨道(2.1)沿水池行车运动方向布置，与第二内侧运动轨道(2.2)固定连接，用于控制模型在投放过程中不发生偏移；翻转轨道(2)的翻转采用翻转液压缸(2.3)实现，当翻转轨道(2)放下时处于投放状态，当翻转轨道(2)收起时处于装载状态；

当翻转轨道和舱底轨道处于投放状态时，所述翻转轨道(2)、固定斜轨道(1)、舱底轨道(3)以及推进轨道(5.6)处于同一水平面，且翻转轨道(2)、固定轨道(1)和舱底轨道(3)依次连接，推进轨道(5.6)处于翻转轨道(2)和固定轨道(1)的内侧。

2.如权利要求1所述的一种用于水下投放的滑道型可控翻转轨道，其特征在于：所述舱底轨道(3)包括第三外侧固定轨道(3.1)、第三内侧运动轨道(3.2)、舱底液压缸(3.3)；第三外侧固定轨道(3.1)沿水池行车运动方向布置，与第三内侧运动轨道(3.2)固定连接，用于控制模型在投放过程中不发生偏移，其一侧末端栓接于固定斜轨道(1)，可利用舱底液压缸(3.3)实现舱底轨道(3)转动；舱底液压缸(3.3)安装在模拟船体的连接杆上，可以实现自然投放状态和多角度投放状态的切换。

3.如权利要求1所述的一种用于水下投放的滑道型可控翻转轨道，其特征在于：所述投放角度调整机构(4)由丝杆(4.1)、十字轴(4.2)、螺母(4.3)、第一连接座(4.4)和第二连接座(4.5)组成，第一连接座(4.4)与第一框架(1.3)铰接，十字轴(4.2)通过第二连接座(4.5)安装在模拟船体(7)上，丝杆(4.1)一端与第一连接座(4.4)固定，丝杆(4.1)的另一端穿过十字轴(4.2)上的孔，螺母(4.3)套设在丝杆(4.1)的另一端，调整螺母(4.3)的位置，可以调整投放机构固定斜轨道(1)角度。

4.如权利要求1所述的一种用于水下投放的滑道型可控翻转轨道，其特征在于：所述投放推进系统(5)由伺服电机(5.1)、减速机(5.2)、链条、推头(5.3)、测力传感器(5.4)、挂钩(5.5)、推进轨道(5.6)、主动齿轮(5.7)、从动齿轮(5.8)和张紧轮(5.9)组成；伺服电机(5.1)通过减速机(5.2)控制链条运动速度，所述链条绕设在主动齿轮(5.7)和从动齿轮(5.8)上，推头(5.3)与链条连接，推头(5.3)上安装有挂钩带动模型在翻转轨道(2)、固定斜轨道(1)、舱底轨道(3)运动，可通过控制柜对模型运动速度和挂钩(5.5)脱钩时间进行控制；推头(5.3)上安装有测力传感器(5.4)，可检测投放时推力的大小并输出显示至控制柜，同时进行保存以便后续进行数据分析。

5.如权利要求4所述的一种用于水下投放的滑道型可控翻转轨道，其特征在于：挂钩(5.5)用于固定模型，使得模型在翻转轨道(2)翻转过程中不会发生自然滑落现象。

6.如权利要求4所述的一种用于水下投放的滑道型可控翻转轨道，其特征在于：当翻转轨道(2)和舱底轨道(3)处于投放状态时，所述翻转轨道(2)、固定斜轨道(1)、舱底轨道(3)以及推进轨道(5.6)处于同一水平面，且翻转轨道(2)、固定轨道(1)和舱底轨道(3)依次连接，推进轨道(5.6)处于翻转轨道(2)和固定轨道(1)的内侧。

7.如权利要求4所述的一种用于水下投放的滑道型可控翻转轨道，其特征在于：投放推进系统(5)固定在第一框架(1.3)上，使得推进轨道(5.6)与固定斜轨道(1)处于同一平面，以便于推动模型运动。

8.如权利要求2所述的一种用于水下投放的滑道型可控翻转轨道，其特征在于：舱底液压缸(3.3)可以使用一个或两个。

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