CN114235011B - 一种波浪滑翔器波浪动力转换效率测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种波浪滑翔器波浪动力转换效率测试装置，涉及波浪滑翔器研究的技术领域，包括机架、驱动机构、升降机构、阻力模拟机构和水槽，驱动机构连接升降机构，机架的上方滑动设置有升降机构、下方设置有水槽，升降机构的下端连接波浪滑翔器，波浪滑翔器位于装液的水槽内，升降机构的一端设置有阻力模拟机构，阻力模拟机构产生的阻力与升降机构滑动的方向相反。本发明增加了阻力模拟结构，具有可调阻力模拟结构，可模拟不同阻力；结构紧凑，方便调节，能在占地面积小的空间里进行实验。

Description

一种波浪滑翔器波浪动力转换效率测试装置

技术领域

本发明涉及波浪滑翔器研究的技术领域，特别是涉及一种波浪滑翔器波浪动力转换效率测试装置。

背景技术

波浪滑翔器是一种用于海气界面数据观测的移动平台，可进行远距离、长周期的远海大洋的海气界面数据采集。波浪滑翔器的水下牵引机是将波浪能转化为整个装置的前向驱动力的关键部分，是体现波浪动力转换效率的核心装置，如何提升波浪滑翔器的波浪动力转换效率，是目前亟需解决的科学问题。然而，由于海上环境复杂多变，且各项运行状况难以全面观测，为牵引机效率优化带来诸多不便，而传统的波浪模拟测试机构存在尺寸庞大、可调节性差、传动能量损耗大以及阻力模拟模块不健全的情况，难以准确反映牵引机的真实运动状态，因此需要一种波浪滑翔器波浪动力转换效率测试装置，对波浪滑翔器的波浪动力转换效率进行进一步优化研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种波浪滑翔器波浪动力转换效率测试装置，以解决上述现有技术存在的问题，使波浪滑翔器在海中的运行状态能够更真实的进行模拟，便于对其波浪动力转换效率进行研究和优化。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种波浪滑翔器波浪动力转换效率测试装置，包括机架、驱动机构、升降机构、阻力模拟机构和水槽，所述驱动机构连接所述升降机构，所述机架的上方滑动设置有所述升降机构、下方设置有所述水槽，所述升降机构的下端连接波浪滑翔器，所述波浪滑翔器位于装液的所述水槽内，所述升降机构的一端设置有所述阻力模拟机构，所述阻力模拟机构产生的阻力与所述升降机构滑动的方向相反。

优选的，所述驱动机构包括电机和链轮传动机构，所述电机通过减速器连接所述链轮传动机构的小链轮，所述链轮传动机构的大链轮与所述升降机构活动连接，所述电机和所述大链轮均固定设置于所述升降机构底部的滑动板上。

优选的，所述升降机构包括滑动模块、升降框架和连杆机构，所述连杆机构的一端铰接于所述大链轮的轮毂上、另一端铰接于所述滑动模块上，所述滑动模块竖直滑动设置于所述升降框架上。

优选的，所述升降框架包括支撑架、四个导向杆、顶板和滑动板，所述支撑架和所述导向杆的两端分别固定于所述顶板和所述滑动板上，所述滑动板通过滑块与所述机架上的滑轨连接。

优选的，所述滑动模块包括滑块和滑杆，所述滑块分别套设于四个所述导向杆上，所述滑杆通过一对连接块连接于所述滑块上，所述滑杆上连接所述。

优选的，所述连杆机构包括长连杆和短连杆，所述长连杆的一端铰接于所述滑杆的端部、另一端铰接于所述短连杆的一端，所述短连杆的另一端铰接于所述大链轮的轮毂上，所述短连杆上设置有若干个铰接孔。

优选的，所述机架包括四个支撑杆、两个矩形框和斜支撑，所述矩形框的四角分别连接一所述支撑杆，两个所述矩形框间隔设置于所述支撑杆上，所述矩形框与所述支撑杆之间设置有所述斜支撑；所述水槽为5m*2m*2m的玻璃钢水槽。

优选的，所述机架的顶部设置有至少两条滑轨，所述滑轨上通过滑块连接有一矩形滑架，所述矩形滑架与所述升降机构底部的顶板通过拉锁连接。

优选的，所述阻力模拟机构包括配重块、定滑轮和绳索，所述配重块通过所述绳索与所述矩形滑架连接，所述定滑轮固定于所述机架的一侧上，所述绳索绕设于所述定滑轮上。

优选的，所述配重块根据实验需要设置有若干个重量型号。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明增加了阻力模拟结构，具有可调阻力模拟结构，可模拟不同阻力；结构紧凑，方便调节，能在占地面积小的空间里进行实验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，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为本发明波浪滑翔器波浪动力转换效率测试装置的结构示意图；

图2为本发明中驱动机构的结构示意图；

图3为本发明中矩形滑架的结构示意图；

图4为本发明中机架的结构示意图；

图5为本发明中的工作原理示意图；

其中：1-升降机构，2-驱动机构，3-矩形滑架，4-阻力模拟机构，5-机架，6-水槽，7-支撑架，8-拉锁，9-滑轨，10-滑块，11-导向杆，12-小链轮，13-大链轮，14-轴筒，15-短连杆，16-长连杆，17-滑杆，18-顶板，19-滑动板，20-支撑杆，21-矩形框，22-斜支撑，23-配重块，24-定滑轮，25-绳索，26-波浪滑翔器，27-电机。

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付出创造性劳动的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。

本发明的目的是提供一种波浪滑翔器波浪动力转换效率测试装置，以解决现有技术存在的问题，使波浪滑翔器在海中的运行状态能够更真实的进行模拟，便于对其波浪动力转换效率进行研究和优化。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1至图5所示：本实施例提供了一种波浪滑翔器波浪动力转换效率测试装置，包括机架5、驱动机构2、升降机构1、阻力模拟机构4和水槽6，驱动机构2连接升降机构1，机架5的上方滑动设置有升降机构1、下方设置有水槽6，升降机构1的下端通过一连杆连接波浪滑翔器26，波浪滑翔器26位于装液的水槽6内，升降机构1的一端设置有阻力模拟机构4，阻力模拟机构4产生的阻力与升降机构1滑动的方向相反。

驱动机构2包括电机27和链轮传动机构，电机27通过减速器连接链轮传动机构的小链轮12，链轮传动机构的大链轮13与升降机构1活动连接，电机27和大链轮13均固定设置于升降机构1底部的滑动板上，大链轮13通过轴筒14转动设置于矩形滑架3上。本实施例中的传动链短，减小了传动功率环节的能量损耗；电机27附带减速器，可以实现电机27转速调节，从而模拟不同的波浪周期，减速器的法兰盘与电机27固定座连接，电机27固定座固定在矩形滑架3上。

升降机构1包括滑动模块、升降框架和连杆机构，连杆机构的一端铰接于大链轮13的轮毂上、另一端铰接于滑动模块上，滑动模块竖直滑动设置于升降框架上，形成曲柄滑块机构。升降框架包括支撑架7、四个导向杆11、顶板18和滑动板19，支撑架7和导向杆11的两端分别固定于顶板18和滑动板19上，滑动板19通过滑块10与机架5上的滑轨9连接，连杆贯穿滑动板19。滑动模块包括滑块10和滑杆17，滑块10分别套设于四个导向杆11上，滑杆17通过一对连接块连接于滑块10上，滑杆17上连接。连杆机构包括长连杆16和短连杆15，长连杆16的一端铰接于滑杆17的端部、另一端铰接于短连杆15的一端，短连杆15的另一端铰接于大链轮13的轮毂上，短连杆15上设置有若干个铰接孔，长连杆16安装在不同位置的铰接孔，可实现不同竖直行程的运动，竖直运动行程变化对应波高变化，周期变动可通过调节电机27的转速来实现，具有可调行程与周期的功能，可模拟出不同的波高及波周期海况条件。

机架5包括四个支撑杆20、两个矩形框21和斜支撑22，矩形框21的四角分别连接一支撑杆20，两个矩形框21间隔设置于支撑杆20上，矩形框21与支撑杆20之间设置有斜支撑22；水槽6为5m*2m*2m的玻璃钢水槽。机架5的顶部设置有至少两条滑轨9，滑轨9上设置有位移刻度，便于记录被测装置的运行状况。滑轨9上通过滑块10连接有一矩形滑架3，矩形滑架3与升降机构1底部的顶板18通过拉锁8连接。

阻力模拟机构4包括配重块23、定滑轮24和绳索25，配重块23通过绳索25与矩形滑架3连接，定滑轮24固定于机架5的一侧上，绳索25绕设于定滑轮24上。配重块23根据实验需要设置有若干个重量型号，配重块23可根据船体阻力的实际值进行定制，进而模拟船体在水中运行所受到的不同阻力，减小了波浪模拟装置的误差。

本实施例的具体使用过程如下：

启动测试装置，通过调节连杆机构运动行程及电机转速，达到模拟不同海浪波高和波周期的目的，通过在波浪滑翔器上加载力学传感器和位移传感器，测量波浪滑翔器牵引机在前向运动上的输出功率，对比设备垂向运动输入功率，即可得到波浪滑翔器牵引机在不同海况下的动力转换效率。

本实施例的波浪滑翔器波浪动力转换效率测试装置，可以在较小的空间中模拟出波浪滑翔器26在不同海况下的运行状态，借助阻力模拟结构和短传动系统使得工况模拟更加真实，借以评价其在既定海况下的波浪动力转换效率。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种波浪滑翔器波浪动力转换效率测试装置，其特征在于：包括机架、驱动机构、升降机构、阻力模拟机构和水槽，所述驱动机构连接所述升降机构，所述机架的上方滑动设置有所述升降机构、下方设置有所述水槽，所述升降机构的下端连接波浪滑翔器，所述波浪滑翔器位于装液的所述水槽内，所述升降机构的一端设置有所述阻力模拟机构，所述阻力模拟机构产生的阻力与所述升降机构滑动的方向相反。

2.根据权利要求1所述的波浪滑翔器波浪动力转换效率测试装置，其特征在于：所述驱动机构包括电机和链轮传动机构，所述电机通过减速器连接所述链轮传动机构的小链轮，所述链轮传动机构的大链轮于所述升降机构活动连接，所述电机和所述大链轮均固定设置于所述升降机构底部的滑动板上。

3.根据权利要求2所述的波浪滑翔器波浪动力转换效率测试装置，其特征在于：所述升降机构包括滑动模块、升降框架和连杆机构，所述连杆机构的一端铰接于所述大链轮的轮毂上、另一端铰接于所述滑动模块上，所述滑动模块竖直滑动设置于所述升降框架上。

4.根据权利要求3所述的波浪滑翔器波浪动力转换效率测试装置，其特征在于：所述升降框架包括支撑架、四个导向杆、顶板和滑动板，所述支撑架和所述导向杆的两端分别固定于所述顶板和所述滑动板上，所述滑动板通过滑块与所述机架上的滑轨连接。

5.根据权利要求4所述的波浪滑翔器波浪动力转换效率测试装置，其特征在于：所述滑动模块包括滑块和滑杆，所述滑块分别套设于四个所述导向杆上，所述滑杆通过一对连接块连接于所述滑块上，所述滑杆上连接所述连杆机构。

6.根据权利要求5所述的波浪滑翔器波浪动力转换效率测试装置，其特征在于：所述连杆机构包括长连杆和短连杆，所述长连杆的一端铰接于所述滑杆的端部、另一端铰接于所述短连杆的一端，所述短连杆的另一端铰接于所述大链轮的轮毂上，所述短连杆上设置有若干个铰接孔。

7.根据权利要求1所述的波浪滑翔器波浪动力转换效率测试装置，其特征在于：所述机架包括四个支撑杆、两个矩形框和斜支撑，所述矩形框的四角分别连接一所述支撑杆，两个所述矩形框间隔设置于所述支撑杆上，所述矩形框与所述支撑杆之间设置有所述斜支撑；所述水槽为5m*2m*2m的玻璃钢水槽。

8.根据权利要求1所述的波浪滑翔器波浪动力转换效率测试装置，其特征在于：所述机架的顶部设置有至少两条滑轨，所述滑轨上通过滑块连接有一矩形滑架，所述矩形滑架与所述升降机构底部的顶板通过拉锁连接。

9.根据权利要求8所述的波浪滑翔器波浪动力转换效率测试装置，其特征在于：所述阻力模拟机构包括配重块、定滑轮和绳索，所述配重块通过所述绳索与所述矩形滑架连接，所述定滑轮固定于所述机架的一侧上，所述绳索绕设于所述定滑轮上。

10.根据权利要求9所述的波浪滑翔器波浪动力转换效率测试装置，其特征在于：所述配重块根据实验需要设置有若干个重量型号。

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