CN115307869A - 一种用于拖曳水池试验的长力臂模型调平增稳固定机构 - Google Patents
一种用于拖曳水池试验的长力臂模型调平增稳固定机构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115307869A CN115307869A CN202210889581.3A CN202210889581A CN115307869A CN 115307869 A CN115307869 A CN 115307869A CN 202210889581 A CN202210889581 A CN 202210889581A CN 115307869 A CN115307869 A CN 115307869A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- connecting rod
- model
- main connecting
- arm
- leveling
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 58
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 title claims abstract description 52
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 12
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000003416 augmentation Effects 0.000 claims description 8
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 7
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 9
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000009189 diving Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M10/00—Hydrodynamic testing; Arrangements in or on ship-testing tanks or water tunnels
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)
Abstract
本发明公开了一种用于拖曳水池试验的长力臂模型调平增稳固定机构，包括连接机构。纵横两自由度复合运动水下航行器控制机构与拖曳水池上的拖车及连接机构相连；所述连接机构包括主连接杆、卡榫、铰支座、配重及梯形斜撑；用于拖曳水池试验的长力臂模型调平增稳固定机构的吊臂上方与纵横两自由度复合运动水下航行器控制机构连接，下方与主连接杆通过铰支座铰接；主连接杆的长臂端深入实验模型内部，支撑实验模型，短臂端连接配重；主连接杆与卡榫刚性固定，与梯形斜撑一斜边自由接触，梯形斜撑另一斜边焊接在吊臂下方。本发明提高拖曳水池试验中对模型航态调整准确性；便利和有效的完成对试验模型的调平；增加了试验模型在拖曳过程中的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及水下航行器拖曳水池试验技术领域，具体涉及一种用于拖曳水池试验的长力臂模型调平增稳固定机构。
背景技术
随着新型装备技术的全面快速发展，对水下航行器综合性能的要求越来越高。近年来，除了水下航行器的弱机动巡航状态外，水下航行器的大攻角上浮下潜、满舵偏转及全速回转等强机动航态下的性能也受到越来越多的关注，强机动航态性能的相关水动力试验也在逐步开展。在“一种纵横两自由度复合运动水下航行器控制机构(专利申请号：202111626962.4)”中，该发明为拖曳水池进行机动航态试验提供了模型航态的控制方法，使得开展机动航态试验得到了主要技术支持。然而在实际应用与试验过程中，该机构仍存在一些不足，导致模型航态并不完全符合设计工况。主要问题包括：刚性固定的主连接杆，在长臂端连接模型时，主连接杆挠度较大，调平后的模型存在前端下沉的问题，与设计航态不符；由于长臂端负载模型，相当于细长桩在顶端承受横向应力，载荷逼近材料的屈服极限，实际试验过程中同时伴随有随因流速变化产生的应力，导致拖曳模型运动时发生抖动，稳性不满足要求。因此为提高机动航态性能拖曳水动力试验的准确性，实现模型的调平和增稳在整个拖曳试验中显得尤为重要。
目前，潜器机动航态的流场测量相关试验并不完善，设计方案也并不成熟，常规增强方法也不适合拖曳试验装置使用。相比常规的悬臂梁增稳、增强方案，流场测试中，连接机构不易庞杂，否则可能会导致待测流场出现波动，缩减流场测量区域等问题。形成一套具有承载能力，且能进行有效调平增稳的机构，对于机动航态试验、以及其他拖曳水池的流场测试试验都显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于拖曳水池试验的长力臂模型调平增稳固定机构。
本发明的目的通过如下技术方案来实现：
一种用于拖曳水池试验的长力臂模型调平增稳固定机构，包括一种纵横两自由度复合运动水下航行器控制机构，其特征在于：包括连接机构，纵横两自由度复合运动水下航行器控制机构与拖曳水池上的拖车及连接机构相连；所述连接机构包括主连接杆、卡榫、铰支座、配重及梯形斜撑；
所述一种用于拖曳水池试验的长力臂模型调平增稳固定机构的吊臂上方与纵横两自由度复合运动水下航行器控制机构连接，下方与主连接杆通过铰支座铰接；
所述主连接杆的长臂端深入实验模型内部，支撑实验模型，短臂端连接配重；主连接杆与卡榫刚性固定，与梯形斜撑一斜边自由接触，梯形斜撑另一斜边焊接在吊臂下方。
进一步地，实验模型调平完成后，卡榫限制主连接杆和试验模型的纵向位移；梯形斜撑的一斜边与主连接杆留有一定空隙，在调平完成后，梯形斜撑限制主连接杆俯仰位移；主连接杆材料为实心钢棍。
进一步地，所述卡榫为套装在主连接杆上的钢制套环，固定的位置在实验模型调平后与梯形斜撑自由接触。
进一步地，所述梯形斜撑与主连接杆间留空隙，使主连接杆在空载状态下可以转动；试验模型调平后，梯形斜撑将给予主连接杆向下的应力，完成主连接杆长臂端上仰位移的锁定。
进一步地，所述铰支座为连接吊臂与主连接杆的承载构件，铰支座为主连接杆提供旋转角度；试验模型调平后，受梯形斜撑限制，铰支座的旋转效果被锁死。
进一步地，所述配重为连接在主连接杆短臂端的可变载荷；通过改变配重完成试验模型的调平与增稳。
本发明的有益效果在于：
1、提高了拖曳水池试验中对模型航态调整的准确性；
2、更加便利和有效的完成对试验模型的调平；
3、增加了试验模型在拖曳过程中的稳定性；
4、相比常规的悬臂梁增稳结构，本发明保证了试验模型尾流场的测试区域不被干扰。
附图说明
图1是本发明的整体示意图；
图2是本发明主要连接机构示意图；
图3是本发明主连接杆的载荷示意图；
图4是本发明调平后主连接杆承载挠度示意图；
图5是本发明模型的调平验平示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。
图1为本发明的整体示意图，本发明主要包括：纵横两自由度复合运动水下航行器控制机构1、试验模型2、连接机构；连接机构包括：主连接杆3，卡榫4，铰支座5，配重6，梯形斜撑7。
其中纵横两自由度复合运动水下航行器控制机构1与拖曳水池的拖车刚性连接，通过纵横两自由度复合运动水下航行器控制机构1的吊臂8与主连接杆3连接。主连接杆3深入试验模型2，在内部构建支架，完成主连接杆3与试验模型2连接。通过连接机构，使纵横两自由度复合运动水下航行器控制机构1与试验模型2连接在一起。
图2为本发明主要连接机构示意图，纵横两自由度复合运动水下航行器控制机构1与连接机构的连接与机构调平的具体实施方式如下：
(1)吊臂8的末端焊接铰支座5与梯形斜撑7；
(2)主连接杆3通过铰支座5完成铰接，铰支座5将限制纵向以及垂向的转动，以及三自由度的位移；
(3)无配重6、未调平状态下，允许梯形斜撑7一斜面与主连接杆3中存在空隙，无需自由接触；
(4)卡榫4在无配重6，未调平状态下，应与梯形斜撑7自由接触，确保不受力；
(5)卡榫4、铰支座5、梯形斜撑7达到要求状态后，通过增加配重6，使用水平仪，测量模型是否达到试验需求的航态，完成调平，调平完成后，梯形斜撑7一斜边将限制主连接杆3的俯仰运动，卡榫4将限制主连接杆3的纵向运动。
(6)当整个机构达成平衡状态后，继续增加若干配重6，允许主连接杆3增加些许挠度，使机构达成超静定状态，增加稳性。
图3为本发明主连接杆的载荷示意图。主连接杆3长力臂端，受到模型浮力和重力的合力g，以及试验模型2随拖车运动过程中，上下表面流场速度不同引起的升力f，f随流场特性发生变化，是影响机构稳定性的主要因素。主连接杆3受到流场的摩擦力F，以及卡榫4提供的平衡力F’。调平完成后，梯形斜撑7将限制主连接杆3的俯仰运动，提供分布载荷P。铰支座5提供主连接杆3的支持力N，为试验模型2、连接机构提供坚固的支撑。在主连接杆3的短力臂端，受到配重6的重力G。最终主连接杆3的形态将呈现为，长力臂与短力臂均存在挠度，通过铰支座5的微调转动，辅以梯形斜撑7的支持，来实现整个机构的超静定状态，且模型仍保持水平。最终主连接杆3完成调平操作后，整个机构达成如图4所示的平衡状态。
图5为试验模型的调平验平示意图，试验模型2采取长水滴型的型线设计，在调平过程中，不方便确定调平的验证平面完成验平。在试验模型2布置前，根据试验模型2的型线，在试验模型2表面绘制了两条T型的调平垂线，在验平过程中，使用铅锤延调平垂线放下，根据铅锤与调平垂线的夹角即可验证模型的航态是否满足试验要求，完成验平操作。
本发明以潜器模型为例，需完全浸没在水中，布置在主连接杆长臂端，由主连接杆3在试验模型2内部提供支撑。
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 (6)
1.一种用于拖曳水池试验的长力臂模型调平增稳固定机构，包括一种纵横两自由度复合运动水下航行器控制机构(1)，其特征在于：包括连接机构，纵横两自由度复合运动水下航行器控制机构(1)与拖曳水池上的拖车及连接机构相连；所述连接机构包括主连接杆(3)、卡榫(4)、铰支座(5)、配重(6)及梯形斜撑(7)；
所述一种纵横两自由度复合运动水下航行器控制机构(1)的吊臂(8)上方与纵横两自由度复合运动水下航行器控制机构(1)连接，下方与主连接杆(3)通过铰支座(5)铰接；
所述主连接杆(3)的长臂端深入实验模型(2)内部，支撑实验模型(2)，短臂端连接配重(6)；主连接杆(3)与卡榫(4)刚性固定，与梯形斜撑(7)一斜边自由接触，梯形斜撑(7)另一斜边焊接在吊臂(8)下方。
2.根据权利要求1所述的一种用于拖曳水池试验的长力臂模型调平增稳固定机构，其特征在于：实验模型(2)调平完成后，卡榫(4)限制主连接杆(3)和试验模型(2)的纵向位移；梯形斜撑(7)的一斜边与主连接杆(3)留有一定空隙，在调平完成后，梯形斜撑(7)限制主连接杆(3)俯仰位移；主连接杆(3)材料为实心钢棍。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于拖曳水池试验的长力臂模型调平增稳固定机构，其特征在于：所述卡榫(4)为套装在主连接杆(3)上的钢制套环，固定的位置在实验模型(2)调平后与梯形斜撑(7)自由接触。
4.根据权利要求1或2所述的一种用于拖曳水池试验的长力臂模型调平增稳固定机构，其特征在于：所述梯形斜撑(7)与主连接杆(3)间留空隙，使主连接杆(3)在空载状态下可以转动；试验模型(2)调平后，梯形斜撑(7)将给予主连接杆(3)向下的应力，完成主连接杆(3)长臂端上仰位移的锁定。
5.根据权利要求1所述的一种用于拖曳水池试验的长力臂模型调平增稳固定机构，其特征在于：所述铰支座(5)为连接吊臂(8)与主连接杆(8)的承载构件，铰支座(5)为主连接杆(3)提供旋转角度；试验模型(2)调平后，受梯形斜撑(7)限制，铰支座(5)的旋转效果被锁死。
6.根据权利要求1所述的一种用于拖曳水池试验的长力臂模型调平增稳固定机构，其特征在于：所述配重(6)为连接在主连接杆(3)短臂端的可变载荷；通过改变配重(6)完成试验模型(2)的调平与增稳。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210889581.3A CN115307869B (zh) | 2022-07-27 | 一种用于拖曳水池试验的长力臂模型调平增稳固定机构 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210889581.3A CN115307869B (zh) | 2022-07-27 | 一种用于拖曳水池试验的长力臂模型调平增稳固定机构 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115307869A true CN115307869A (zh) | 2022-11-08 |
| CN115307869B CN115307869B (zh) | 2024-07-09 |
Family
ID=
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08166320A (ja) * | 1994-12-13 | 1996-06-25 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 動的バランス試験装置 |
| KR20090068826A (ko) * | 2007-12-24 | 2009-06-29 | 재단법인 중소조선연구원 | 선박 성능시험을 위한 모형선박 예인 장치 |
| CN106644378A (zh) * | 2016-11-07 | 2017-05-10 | 中国特种飞行器研究所 | 一种水面飞行器单船身模型水池拖曳试验装置及方法 |
| CN107389263A (zh) * | 2017-08-22 | 2017-11-24 | 哈尔滨工程大学 | 一种水池船模辅助调平装置 |
| CN112208721A (zh) * | 2020-10-09 | 2021-01-12 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 一种基于水池的水下滑翔机配平方法 |
| CN114248881A (zh) * | 2021-12-28 | 2022-03-29 | 哈尔滨工程大学 | 一种纵横两自由度复合运动水下航行器控制机构 |
| CN114475959A (zh) * | 2022-01-26 | 2022-05-13 | 北京蔚海明祥科技有限公司 | 一种水下航行器的配平方法 |
| CN114593891A (zh) * | 2022-02-18 | 2022-06-07 | 中山大学 | 一种航行器模型拖曳试验航行阻力测量装置及其测量方法 |
| CN216846703U (zh) * | 2022-01-26 | 2022-06-28 | 北京蔚海明祥科技有限公司 | 用于水下航行器重浮心测量的辅助装置 |
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08166320A (ja) * | 1994-12-13 | 1996-06-25 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 動的バランス試験装置 |
| KR20090068826A (ko) * | 2007-12-24 | 2009-06-29 | 재단법인 중소조선연구원 | 선박 성능시험을 위한 모형선박 예인 장치 |
| CN106644378A (zh) * | 2016-11-07 | 2017-05-10 | 中国特种飞行器研究所 | 一种水面飞行器单船身模型水池拖曳试验装置及方法 |
| CN107389263A (zh) * | 2017-08-22 | 2017-11-24 | 哈尔滨工程大学 | 一种水池船模辅助调平装置 |
| CN112208721A (zh) * | 2020-10-09 | 2021-01-12 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 一种基于水池的水下滑翔机配平方法 |
| CN114248881A (zh) * | 2021-12-28 | 2022-03-29 | 哈尔滨工程大学 | 一种纵横两自由度复合运动水下航行器控制机构 |
| CN114475959A (zh) * | 2022-01-26 | 2022-05-13 | 北京蔚海明祥科技有限公司 | 一种水下航行器的配平方法 |
| CN216846703U (zh) * | 2022-01-26 | 2022-06-28 | 北京蔚海明祥科技有限公司 | 用于水下航行器重浮心测量的辅助装置 |
| CN114593891A (zh) * | 2022-02-18 | 2022-06-07 | 中山大学 | 一种航行器模型拖曳试验航行阻力测量装置及其测量方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| HARSAMIZADEH TEHRANI, N.; HEIDARI, M.; ZAKERI, Y.; GHAISARI, J.: "Development, Depth Control And Stability Analysis Of An Underwater Remotely Operated Vehicle (ROV)", 2010 8TH IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON CONTROL AND AUTOMATION (ICCA 2010), 31 December 2010 (2010-12-31), pages 814 - 819 * |
| 吴家鸣, 张年方, 叶家玮, 王志勇, 徐一中: "二体水下拖曳系统的试验研究", 华南理工大学学报(自然科学版), no. 02, 28 February 2001 (2001-02-28), pages 12 - 15 * |
| 郭春雨，郐云飞，韩阳，徐鹏: "舰船流场试验测试技术研究进展", 中国舰船研究, no. 05, 31 May 2022 (2022-05-31), pages 103 - 115 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1310680A (zh) | 高速混合式海洋船舶 | |
| CN110243570B (zh) | 用于水面船模操纵性试验的平面运动机构 | |
| CN205300891U (zh) | 水面飞行器抗浪能力的全机无动力模型水池试验装置 | |
| CN100584690C (zh) | 浮体载体平台 | |
| CN112985762A (zh) | 一种船模六自由度运动测量的适航装置 | |
| CN101357680A (zh) | 舰船在船坞内起浮和二次落墩定位精度控制方法 | |
| CN113879472A (zh) | 一种具有位姿补偿能力的半潜式钻井平台系统及控制方法 | |
| CN110749412A (zh) | 一种风洞试验用舰船摇摆台 | |
| CN206049972U (zh) | 船舶静水力性能实验装置 | |
| CN115675900A (zh) | 一种移动式舰载垂直起降无人机自动调平平台及调平方法 | |
| CN115307869A (zh) | 一种用于拖曳水池试验的长力臂模型调平增稳固定机构 | |
| CN115307869B (zh) | 一种用于拖曳水池试验的长力臂模型调平增稳固定机构 | |
| CN208731252U (zh) | 一种超大型航天器展开零重力模拟装置 | |
| CN115544671A (zh) | 用于克林吊起重船波浪载荷直接预报方法 | |
| CN205594181U (zh) | 海洋重力仪稳定平台的框架组件 | |
| CN115626258A (zh) | 坐底式平台及其安装方法 | |
| CN115391895A (zh) | 一种四腿漂浮式风机基础的静稳性计算方法 | |
| CN112849359B (zh) | 一种基于耐波性计算确定超大型打桩船主尺度的方法 | |
| Judge | Coupling of heave and roll for high-speed planing hulls | |
| CN115906279A (zh) | 用于起重船波浪载荷直接预报方法 | |
| CN211810120U (zh) | 一种耐波型便携式船舶水尺观测仪 | |
| CN210653577U (zh) | 设备搭载浮式装置 | |
| CN215752921U (zh) | 一种用于航道水文监测的航道浮标船 | |
| CN112706895A (zh) | 船舶倾斜试验装置 | |
| CN112591029A (zh) | 一种用于调整高速船舶浮态的线型设计方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |