CN116007453B - 一种可调角度的约束模航行体水下发射试验平台 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可调角度的约束模航行体水下发射试验平台，包括减压舱、同步带滑台、伺服电机、桁架结构、变角度板、焊接底座、螺接底座、L型支撑板、铰接结构、尾撑结构。本发明利用减压舱提供减压环境；利用伺服电机及同步带滑台控制航行体的往复运动及其运动参数；利用桁架结构、变角度板、焊接底座、螺接底座、L型支撑板、铰接结构，在实现同步带滑台紧固于减压舱内的同时，实现同步带滑台倾斜角度的变换，满足航行体缩比试验中多角度倾斜出水的需求。本发明可实现减压条件下，不同缩尺比航行体在弹道可控的条件下，以不同角度、航速运动出水。能够在运动参数精准可控的前提下，实现多次可重复性试验，大大提高了试验效率。

Description

一种可调角度的约束模航行体水下发射试验平台

技术领域

本发明属于航行体水下发射模型试验领域，具体涉及一种可调角度的约束模航行体水下发射试验平台。

背景技术

为充分掌握潜射装备在海洋出水过程中，其表面空化空泡的发展过程及力学环境，需要在实验室内进行航行体缩比模型出水试验。同时，实验室内开展的缩比试验研究也是指导潜射装备等海洋装备工程设计的重要研究手段。而实验室内缩比模型出水试验装置的不完善制约着缩比试验技术及新型潜射装备的发展。常规实验设施(如循环水槽、循环水洞等)无法模拟航行体出水过程中不断变化的航速及其出水段的运动过程。自由弹射装置无法控制航行体出水弹道，许多需要控制变量(如弹道、运动过程)进行的模型出水机理性试验无法开展。

为深入开展缩比模型出水机理性试验研究，急需建立一种可模拟潜射装备出水全程的机理性试验平台。公开号CN113624442A的专利公布了一种应用于水下垂直发射试验的多窗口水箱，该装置通过弹射实现缩比模型出水，但自由弹射难以保证模型因环境扰动，而在出水全程中无法保持垂直，亦无法使模型以预设倾斜角出水。且自由弹射无法保证航行体每次弹射出水的运动速度完全一致。同时，其水箱高度仅为2m，无法满足较大缩尺比模型出水试验对水深的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可提供减压环境的、可调角度的、弹道可控的约束模航行体水下发射试验平台。

本发明的目的通过如下技术方案来实现：

一种可调角度的约束模航行体水下发射试验平台，包括减压舱，减压舱内设置有同步带滑台，同步带滑台背部通过桁架结构、四个变角度板、焊接底座与减压舱侧壁固定；同步带滑台底部通过铰接结构及L型支撑板与减压舱底部固定；同步带滑台表面安装运动平台；同步带滑台顶部安装伺服电机；运动平台通过尾撑结构与航行体缩比模型连接，带动航行体缩比模型由同步带滑台底部航行至顶部。

本发明还可以包括：

1、所述减压舱为圆柱形，底部为半椭球形，顶部有半椭球形顶盖，表面开有减压孔和进出水孔。

2、所述桁架结构分为四级，由下至上与同步带滑台背部焊接，焊接处同时焊接加强肋板；桁架结构两侧连接节点处设置连接节点块；节点块开有螺纹孔，用于与变角度板螺接。

3、所述变角度板分为四级，最上层一级开有不同角度的定位通孔，其他级变角度板开有月牙槽；变角度板与螺接底座焊接，并通过螺接底座与减压舱侧壁处的焊接底座螺接。

4、所述L型支撑板一侧与同步带滑台背部及底部螺接，另一侧焊接有铰接结构，铰接结构与减压舱底部铰接。

5、所述铰接结构使同步带滑台及其桁架结构以铰接点为圆心，沿变角度板转动。

本发明的有益效果在于：

本发明可实现不同缩尺比航行体在弹道可控的条件下，以不同角度、不同运动参数运动出水。本发明利用伺服电机及同步带滑台结构，通过控制伺服电机的转动过程，可以控制航行体出水过程中的运动参数(如速度、加速度等)。同时，可以预设同步带滑台的倾斜角度，使航行体在滑台表面以不同出水角度、不同运动参数往复运动，便于连续多次开展试验，不需要反复的对航行体模型进行复杂的安装，大大提高了试验效率。且伺服电机对运动参数的控制精度较高，可较好的满足试验结果可重复性的要求。本发明可开展多项潜射武器等相关水利、海洋工程中涉及的缩比试验研究，具有较高的实际工程意义。

附图说明

图1(a)为本发明的整体结构示意图主视图；

图1(b)为本发明的整体结构示意图俯视图；

图2为本发明的滑台及其桁架结构倾斜角度为84°时，其整体结构示意图；

图3为本发明的减压舱结构示意图；

图4为本发明的滑台结构示意图；

图5为本发明的最上层一级桁架结构示意图；

图6为本发明的其他级桁架结构示意图；

图7为本发明的最上层一级变角度板结构示意图；

图8为本发明的其他级变角度板结构示意图；

图9为本发明的螺接底座示意图；

图10为本发明的焊接底座示意图；

图11为本发明的L型支撑板及铰接结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

本发明公开了一种可调角度的航行体缩比模型约束模水下发射试验平台，包括减压舱1、同步带滑台2、伺服电机3、桁架结构4、变角度板6、螺接底座7、焊接底座8、L型支撑板9、铰接结构10、尾撑结构11。同步带滑台2背部通过四级桁架结构4、四个变角度板6、螺接底座7、焊接底座8与减压舱1侧壁固定，防止航行体出水过程中，滑台及航行体自身发生较大的振动；底部通过L型支撑板9及铰接结构10与减压舱1底部固定；通过变角度板6与同步带滑台2底部的铰接结构10相配合，可实现同步带滑台2在90°到84°之间进行转动并固定；同步带滑台2上安装的运动平台14通过尾撑结构11与航行体缩比模型连接，带动航行体由底部航行至同步带滑台2顶部，实现航行体出水运动，并可在短时间内重新下降回原点，进行重复试验，大大提高了试验效率；同步带滑台2顶部安装的伺服电机3带动，可带动同步带滑台2上的运动平台14沿同步带滑台2表面上下运动，实现不同角度、不同运动参数(如速度、加速度等)的出水运动。

本发明的目的是提供一种可实现不同缩尺比航行体在弹道可控的条件下，以不同角度运动出水的水下发射试验平台。能够在运动参数精准可控的前提下，实现多次可重复性试验，可开展多项潜射武器等相关水利、海洋工程中涉及的缩比试验研究，具有较高的实际工程意义。

如图1(a)所示，本发明包括减压舱1、同步带滑台2、伺服电机3、桁架结构4、肋板5、变角度板6、螺接底座7、焊接底座8、L型支撑板9、铰接结构10、尾撑结构11。减压舱1采用Q345号钢制成，减压舱总长6m，直径3.5m，顶部带有半椭球形顶盖，半椭球形顶盖的开闭由液压机构控制，减压舱上沿加装有密封垫圈，保证减压舱内的密闭性；同步带滑台2总长5.5m，有效行程4.8m，采用不锈钢制成，保证其在水下的耐腐蚀性；同步带滑台2背部与桁架结构4焊接，并焊接有加强肋板5；桁架结构4的连接节点上开有内螺纹孔，与开有定位孔或月牙槽的变角度板6螺接，便于同步带滑台2及桁架结构4的角度变换与固定；变角度板6通过其开有通孔的螺接底座7与焊接于减压舱1侧壁处的焊接底座8螺接，便于同步带滑台2及桁架结构4的拆卸及安装；同步带滑台2底部与L型支撑板9螺接，同时，L型支撑板9通过焊接于减压舱1底部的铰接结构10铰接，在固定滑台底部的同时，满足滑台角度变换的需求。航行体模型通过尾撑结构11与同步带滑台2的运动平台螺接，便于不同航行体模型的更换。

如图1(b)所示，桁架结构4主要包括加强肋板5、斜杆16、横杆17、节点块18组成。斜杆16一端与滑台背部焊接，一端通过节点块18与横杆17焊接，以支撑固定同步带滑台2，并防止同步带滑台2工作时，发生剧烈抖动。节点块18中心开有内螺纹孔，与变角度板6螺接，在实现紧固同步带滑台2及桁架结构4的同时，允许其沿变角度板6滑动，以实现同步带滑台2及桁架结构4的倾斜角度变换。变角度板6通过其开有通孔的螺接底座7与焊接于减压舱1侧壁处的焊接底座8螺接，便于同步带滑台2及桁架结构4的拆卸及安装。

如图2所示，同步带滑台2及桁架结构4通过与变角度板6相螺接的节点块18，以铰接结构10的铰接点为圆心，可以预设路径沿变角度板6滑动，并固定。

如图3所示，减压舱1表面开有进出水孔12及减压孔13，通过减压泵可控制减压舱内的负压环境。

如图4所示，同步带滑台2表面安装有可运动的运动平台14，伺服电机3安装在同步带滑台2的顶部，电机满足防水及减压环境下使用的要求。通过控制伺服电机3转动，带动滑台内部的传动皮带，使运动平台沿滑台表面往复运动，实现对航行体模型运动过程的控制。

如图5所示，衍架结构4分为四级，最上层一级衍架结构包括上斜杆15、斜杆16、横杆17、肋板5、节点块18。上斜杆15、斜杆16、横杆17之间通过节点块18焊接。节点块18侧面开有内螺纹孔，与变角度板6螺接。上斜杆15、斜杆16的另一端与同步带滑台2背部焊接，并同时焊接肋板5。变角度板6上开有不同角度的通孔，作为定位孔19，用于调节同步带滑台2的倾斜角度，并固定。变角度板6与螺接底座7焊接，通过螺接底座7，利用螺栓与焊接于减压舱1侧壁处的焊接底座8固定。

如图6所示，衍架结构4分为四级，其他三级衍架结构包括斜杆16、横杆17、肋板5、节点块18。变角度板6上开有不同弧度的月牙槽20，用于调节同步带滑台2的倾斜角度，并固定。变角度板6与螺接底座7焊接，通过螺接底座7，利用螺栓与焊接于减压舱1侧壁处的焊接底座8固定。

如图7-图8所示，第一级变角度板6开有7个定位通孔19，每个孔之间的夹角为1°，便于同步带滑台2及衍架结构4转动过程中的角度定位。其他级变角度板6开有月牙形槽20，在降低加工精度要求的同时，满足同步带滑台2及衍架结构4的转动及固定需求。

如图9所示，变角度板6的螺接底座7上开有8个通孔，便于与焊接在减压舱1侧壁上的焊接底座8螺接。

如图10所示，焊接底座8上开有8个螺纹孔，并与减压舱1侧壁焊接，变角度板6通过螺接底座7上开有的8个通孔与焊接底座8螺接，以将同步带滑台2、桁架结构4、变角度板6固定在减压舱1内。

如图11所示，L型支撑板9的竖直面上开有双排22个孔，用以与同步带滑台2紧固。同时，L型板水平面背面，焊接有用于铰接的带通孔的中心板21。铰接结构的端板22焊接于减压舱底部的平台上。同步带滑台2经由紧固的L型支撑板9，与焊接于减压舱底部的端板22铰接。铰接结构的圆心即为同步带滑台2变换角度过程中转动的圆心。

上述安装过程完成后，可将不同的航行体模型通过尾撑结构11与同步带滑台2的运动平台14相连接，通过控制伺服电机3的转动过程，以及同步带滑台2的倾斜角度，实现航行体以不同角度、不同运动过程出水。

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 (3)

1.一种可调角度的约束模航行体水下发射试验平台，其特征在于：包括减压舱(1)，减压舱(1)内设置有同步带滑台(2)，同步带滑台(2)背部通过桁架结构(4)、四个变角度板(6)、焊接底座(8)与减压舱(1)侧壁固定；同步带滑台(2)底部通过铰接结构(10)及L型支撑板(9)与减压舱(1)底部固定；同步带滑台(2)表面安装运动平台(14)；同步带滑台(2)顶部安装伺服电机(3)；运动平台(14)通过尾撑结构(11)与航行体缩比模型连接，带动航行体缩比模型由同步带滑台(2)底部航行至顶部；所述变角度板(6)分为四级，最上层一级开有不同角度的定位通孔，其他级变角度板(6)开有月牙槽(20)；变角度板(6)与螺接底座(7)焊接，并通过螺接底座(7)与减压舱(1)侧壁处的焊接底座(8)螺接；所述L型支撑板(9)一侧与同步带滑台(2)背部及底部螺接，另一侧焊接有铰接结构(10)，铰接结构(10)与减压舱(1)底部铰接。

2.根据权利要求1所述的一种可调角度的约束模航行体水下发射试验平台，其特征在于：所述减压舱(1)为圆柱形，底部为半椭球形，顶部有半椭球形顶盖，表面开有减压孔(13)和进出水孔(12)。

3.根据权利要求1所述的一种可调角度的约束模航行体水下发射试验平台，其特征在于：所述铰接结构(10)使同步带滑台(2)及其桁架结构(4)以铰接点为圆心，沿变角度板(6)转动。