CN215065035U - 一种水下航行体质心配重质量测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水下航行体质心配重质量测量装置，包括有：承重底座，承重底座上安装有四个呈长方形布置的称重传感器模块，采用几何对称性设计的台板组件能上下位移活动地安装在承重底座上，并且台板组件的底面能与称重传感器模块相接触，所述台板组件上表面安装有至少一对产品托架，位置测量机构位于承重底座的一侧端头，位置测量机构能测量放置于产品托架上的航行体相对于台板组件的相对位置信息。该装置操作简单、自动化程度高、测量精度高，具有产品称重、三维质心测量以及结果自动数显等功能，可以通过调节台板上两个托架的跨距，实现独立舱段的质心测量，并能适应大小口径产品。

Description

一种水下航行体质心配重质量测量装置

技术领域

本发明涉及水下航行体衡重技术领域，具体为一种水下航行体质心配重质量测量装置。

背景技术

水下航行体的衡重试验在科研和工程实践中具有非常重要的意义，水下航行体的质量、质心、浮力、浮心等衡重参数直接影响到水下航行体的静动力平衡、运动稳定性和操纵性。水下航行体形心与质心的不重合程度，将影响航行体发射的姿态和其在水中的弹道控制能力。因此，在科研、生产定型及交验过程中，需对水下航行体进行质心测量，并根据测量结果进行配重，以纠正质心相对于形心的偏离量，对提高产品的发射安全性和运行可靠性具有重要的意义。

水下航行体配重的技术过程为：通常采用三点或四点称重法得到航行体的实际质量、质心参数，然后通过在一个或若干个位于壳体预留的孔点上加装配重质量来改变实际质心的位置，使改变后的实际质心与理想质心尽可能重合。目前水下航行体配重过程较为繁琐，通常需对航行体舱段进行多次拆装，反复调整配重质量，整个过程不仅耗时长，且需大量人力相互配合完成。

综上所述，亟需一种能快速便捷地计算所需配重质量的方法，精准可靠地完成水下航行体的配重作业。

发明内容

为解决上述现有技术存在的不足和缺陷，发明人经过研发设计，提供了种水下航行体质心配重质量计算方法及测量装置，该测量算法充分利用加载配重质量与总体质心变化量之间的几何关系，建立方程进行配重质量大小的在线自动解算。具体的，本发明是这样实现的：

一种水下航行体质心配重质量测量装置，包括有：承重底座，承重底座上安装有称重传感器模块，台板组件能上下位移活动地安装在承重底座上，并且台板组件的底面能与称重传感器模块相接触，所述台板组件上表面安装有一对产品托架，位置测量机构位于承重底座的一侧端头，位置测量机构能测量放置于产品托架上的航行体相对于台板组件的相对位置信息。

进一步的，所述位置测量机构包括一个直线导轨副固定底座，安装在直线导轨副固定底座一侧上的光栅尺，沿直线导轨副固定底座顶面延伸的直线导轨副，安装在光栅尺、直线导轨副上且能沿二者来回滑动的滑块，滑块上安装有向上竖直延伸的触碰板组件，滑块的底部安装有与光栅尺相适配的光栅尺读数头，光栅尺读数头能输出测量数据。

进一步的，所述承重底座的长度方向的两端上还安装有升降机构，升降机构能够控制台板组件上下升降活动以实现与称重传感器模块的分离或接触.

进一步的，升降机构包括：横向安装的顶板，位于顶板两端固定在承重底座上的导向支撑杆，顶板能顺导向支撑杆上下活动，并在顶板中部下方安装有固定在承重底座上的电动升降机，电动升降机能带动顶板顺导向支撑杆上下运动，所述顶板与台板组件的底部连接安装，从而带动台板组件上下升降以实现与称重传感器模块之间的分离或接触。

进一步的，所述台板组件的顶部沿长度方向的两端各安装有一套产品托架，产品托架包括沿台板组件宽度方向布置的一对托滚支撑座，托滚支撑座通过架体固定安装在台板组件上，托滚安装在所述托滚支撑座内且上半部分外露，水下航行体放置后与四个托滚相接触承载，托滚由托滚轴及轴承组成，使得水下航行体能沿轴向方向滚动；所述轴承为调心球轴承。

进一步的，所述称重传感器模块包括有称重传感单元，所述称重传感单元安装在称重传感器模块的顶面且具有呈球窝状的工艺球窝，所述台板组件底部于对应的位置上安装有与工艺球窝大小、位置相匹配的压头，工作时，压头位于工艺球窝内传递受力，称重传感器模块能将测量数据输出。

本发明的工作原理介绍：由水下航行体质心测量装置采用四点称重法测出航行体三个轴向的实际质心参数；根据航行体舱段壳体预留配重块安装孔位置参数，建立了加载配重质量块后所引起总体质心变化量之间的几何关系；并通过计算机在线解算出所需加装配重质量块的大小后，在计算机的屏幕上虚拟指示，指导操作人员完成水下航行体的配重作业。将水下航行体吊放在四个称重传感器上，通过数据采集系统得到产品质量，再根据测量框架本身的结构尺寸，应用力矩平衡原理测量航行体的三个轴向质心参数。基于四点称重法测出航行体三个轴向的实际质心参数，然后根据航行体舱段壳体预留配重块安装孔位置参数，建立了加载配重质量块后所引起总体质心变化量之间的几何关系；并通过计算机在线解算出所需加装配重质量的大小。

本实用新型的有益效果：

(1)结构简单、操作方便：整个装置的结构比较简单，大大降低了拆卸和组装难度。

(2)该装置操作简单、自动化程度高、测量精度高，具有产品称重、三维质心测量以及结果自动数显等功能，可以通过调节台板上两个托架的跨距，实现独立舱段的质心测量，并能适应大小口径产品。

(3)简化了测量装置的调试过程，相对于传统的测量装置，本实用新型在重新组装后，不需要重新调整至水平状态，仅需调制可调底脚的高度使测量装置稳定即可。

附图说明

图1为一种水下航行体质心配重质量测量装置的结构立体图；

图2为承重底座和台板组件之间电动升降机安装构成、局部示意图；

图3为位置测量机构立体结构示意图；

图4、5为称重传感器模块布局示意图；

图6为产品托架结构示意图

其中：1产品托架、2承重底座、3称重传感器模块、4水下航行体、5位置测量机构、6台板组件、7顶板、8导向支撑杆、9电动升降机、10架体、11托滚支撑座、12托滚、13滑块、14直线导轨副固定底座、15光栅尺、16光栅尺读数头、17触碰板组件、18直线导轨副、19托滚轴、20轴承、21压头。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

实施例1：一种水下航行体4质心配重质量测量装置:包括有：承重底座2，承重底座2上安装有四个呈长方形布置的称重传感器模块3，采用几何对称性设计的台板组件6能上下位移活动地安装在承重底座2上，并且台板组件6的底面能与称重传感器模块3相接触，所述台板组件6上表面安装有至少一对产品托架1，位置测量机构5位于承重底座2的一侧端头，位置测量机构5能测量放置于产品托架1上的航行体相对于台板组件6的相对位置信息。承重底座2采用铸铁铸造制成矩形框架结构，底部承力部位采用网格筋，保证足够的刚度来承受被测试航行体作用载荷，底部装有六个可调螺杆底脚，实现整个装置水平度的调节。位置测量机构5包括一个直线导轨副固定底座14，安装在直线导轨副固定底座14一侧上的光栅尺15，沿直线导轨副固定底座14顶面延伸的直线导轨副18，安装在光栅尺15、直线导轨副18上且能沿二者来回滑动的滑块13，滑块13上安装有向上竖直延伸的触碰板组件17，滑块13的底部安装有与光栅尺15相适配的光栅尺读数头16，光栅尺读数头16能输出测量数据。承重底座2的长度方向的两端上还安装有升降机构，升降机构能够控制台板组件6上下升降活动以实现与称重传感器模块3的分离或接触，每一端的升降机构分别包括：横向安装的顶板7，位于顶板7两端固定在承重底座2上的导向支撑杆8，顶板7能顺导向支撑杆8上下活动，并在顶板7中部下方安装有固定在承重底座2上的电动升降机9，电动升降机9能带动顶板7顺导向支撑杆8上下运动，所述顶板7与台板组件6的底部连接安装，从而带动台板组件6上下升降以实现与称重传感器模块3之间的分离或接触。升降机构可有效避免称重传感器在产品吊放过程中受到冲击损伤，以及系统在空载存放状态时，防止因传感器长期处于受压负荷状态，致使弹性形变无法恢复，缩短其使用寿命等后果。台板组件6的顶部沿长度方向的两端各安装有一套产品托架1，产品托架1包括沿台板组件6宽度方向布置的一对托滚支撑座11，托滚支撑座11通过架体10固定安装在台板组件6上，托滚12安装在所述托滚支撑座11内且上半部分外露，水下航行体4放置后与四个托滚12相接触承载，托滚12由托滚轴19及轴承20组成，使得水下航行体4能沿轴向方向滚动；考虑到产品吊放时，产品与轴承20接触顺序不一致导致产品偏心，托滚12上的轴承20选用调心球轴承20。

使用时：所述的承重底座2，采用铸铁铸造制成1000mm×2000mm矩形框架结构，底部承力部位设计有加强筋，底部装有六个M30×3.5可调螺杆底脚，实现整个装置水平度的调节；所述四个称重传感器模块3安装在承重底座2上端面四个凸起平台上，呈长方形布置，压头21安装在台板上，构成台板组件6的四个支撑腿，共同完成航行体作用在传感器表面的四个正压力精确测量；所述升降机构，安装在承重底座2的两端头中央位置处，可有效避免称重传感器在产品吊放过程中受到冲击损伤，以及系统在空载存放状态时，防止因传感器长期处于受压负荷状态，致使弹性形变无法恢复，缩短其使用寿命等后果；所述台板为其平台上相关设备及被试产品提供坚实、稳固、牢靠的支撑，采用几何对称性设计，在相应位置预留多组产品托架1安装孔，用于不同长度舱段测量使用；所述产品托架1选用轻质铝合金T6—7075材料进行加工用于支撑待测产品，由架体10、托滚支撑座11及托滚12等构成，所述托滚12用于支撑被测产品及实现产品旋转功能，托滚12由托滚轴19及轴承20组成，考虑到产品吊放时，产品与轴承20接触顺序不一致导致产品偏心，托滚12上的轴承20应选用调心球轴承20；所述位置测量机构5用于精确测量航行体位置尺寸参数，由调整支座、直线导轨副固定底座14、光栅尺15、光栅尺读数头16、触碰板组件17、直线导轨副18等构成。直线导轨副18滑块13与光栅尺读数头16之间采用刚性连接，滑块13的滑行距离可由读数头的传输电缆直接将测量数据传输至计算机进行处理；

设备运行准备：

1)调节各可调底脚的高度，使整个装置处于稳定状态，拆除台板搁置机构上的紧固螺钉，使台板与搁置机构之间解除刚性连接；

2)用网线将控制机箱上的通讯网口与笔记本电脑相连接；

3)系统开机且初始化。

设备运行：

1)系统初始化完成后，将被测水下航行体4平稳地吊放在产品托架1上；

2)移动位置测量机构5的触碰板组件17，使触碰板抵靠在水下航行体4得一个端面上；

3)计算机通过通讯缆读取四个称重传感器、光栅尺15的数据，根据计算机内置的算法程序，计算出被测物体的质心位置。

快速、精准完成航行体配重作业过程。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (6)

1.一种水下航行体质心配重质量测量装置，其特征在于，包括有：承重底座，承重底座上安装有称重传感器模块，台板组件能上下位移活动地安装在承重底座上，并且台板组件的底面能与称重传感器模块相接触，所述台板组件上表面安装有一对产品托架，位置测量机构位于承重底座的一侧端头，位置测量机构能测量放置于产品托架上的航行体相对于台板组件的相对位置信息。

2.根据权利要求1所述的水下航行体质心配重质量测量装置，其特征在于，所述位置测量机构包括一个直线导轨副固定底座，安装在直线导轨副固定底座一侧上的光栅尺，沿直线导轨副固定底座顶面延伸的直线导轨副，安装在光栅尺、直线导轨副上且能沿二者来回滑动的滑块，滑块上安装有向上竖直延伸的触碰板组件，滑块的底部安装有与光栅尺相适配的光栅尺读数头，光栅尺读数头能输出测量数据。

3.根据权利要求1所述的水下航行体质心配重质量测量装置，其特征在于，所述承重底座的长度方向的两端上还安装有升降机构，升降机构能够控制台板组件上下升降活动以实现与称重传感器模块的分离或接触。

4.根据权利要求3所述的水下航行体质心配重质量测量装置，其特征在于，升降机构包括：横向安装的顶板，位于顶板两端固定在承重底座上的导向支撑杆，顶板能顺导向支撑杆上下活动，并在顶板中部下方安装有固定在承重底座上的电动升降机，电动升降机能带动顶板顺导向支撑杆上下运动，所述顶板与台板组件的底部连接安装，从而带动台板组件上下升降以实现与称重传感器模块之间的分离或接触。

5.根据权利要求1所述的水下航行体质心配重质量测量装置，其特征在于，所述台板组件的顶部沿长度方向的两端各安装有一套产品托架，产品托架包括沿台板组件宽度方向布置的一对托滚支撑座，托滚支撑座通过架体固定安装在台板组件上，托滚安装在所述托滚支撑座内且上半部分外露，水下航行体放置后与四个托滚相接触承载，托滚由托滚轴及轴承组成，使得水下航行体能沿轴向方向滚动；所述轴承为调心球轴承。

6.根据权利要求1所述的水下航行体质心配重质量测量装置，其特征在于，所述称重传感器模块包括有称重传感单元，所述称重传感单元安装在称重传感器模块的顶面且具有呈球窝状的工艺球窝，所述台板组件底部于对应的位置上安装有与工艺球窝大小、位置相匹配的压头，工作时，压头位于工艺球窝内传递受力，称重传感器模块能将测量数据输出。

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