CN218431667U - 有限域水下在轨航行综合试验用循迹跟踪监测平台 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种有限域水下在轨航行综合试验用循迹跟踪监测平台，门式循迹跟踪机构跨越在有限域试验水坞的坞墙上，并通过门式移动小车运行，匹配跟踪航行器的运行状态；并配置有运动监测系统，采用光学测量、三维运动模型捕捉、运动视频图像解析，起到航行器运行姿态及运动参数信号的高精度采集；门式移动小车受运动监测系统控制，根据采集节点阵列的反馈信号，实时调节门式移动小车的运行速度。本实用新型能够高精度记录航行器在不同试验工况条件下的运动姿态及运动参数变化，同时能控制门式移动小车与航行器的运动速度达到跟踪匹配程度，保证了供电系统为航行体的安全供电，从而支撑有限域水下在轨航行综合试验的安全有效进行。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种水下在轨航行综合试验领域，特别涉及一种有限域水下在轨航行综合试验用循迹跟踪监测平台。
背景技术
航行器推进效率、运行姿态及振动噪声等综合性能的技术研究，均需在仿真试验环境进行验证。为满足试验模型与实际航行器的各项性能相似性，启用大比例试验模型验证是关键的技术条件；在有限水域开展大型航行器模型的综合性能验证试验，是当下可行的技术措施。
有限域的大型航行器模型综合验证试验，试验模型的运动范围远大于水池试验，模型的运动幅度更大，姿态变化更加无序，因此对其运行状态的监测要求也更加苛刻，需合理配置监测功能完备的运动状态监测系统。
发明内容
本实用新型提出了一种有限域水下在轨航行综合试验用循迹跟踪监测平台，能够监测有限域大型航行器模型水下在轨航行综合试验的运动状态，采集不同试验工况条件下的航行器运动姿态及运动参数变化，能够支撑有限域水下在轨航行综合试验的安全有效进行。
本实用新型的技术方案是：一种有限域水下在轨航行综合试验用循迹跟踪监测平台，包括门式循迹跟踪机构和门式移动小车：
所述门式循迹跟踪机构跨越在有限域试验水坞的坞墙上，并通过门式移动小车运行，匹配跟踪航行器的运行状态；
所述门式循迹跟踪机构配置有运动监测系统，采用光学测量、三维运动模型捕捉、运动视频图像解析，起到航行器运行姿态及运动参数信号的高精度采集；
所述门式移动小车受运动监测系统控制，根据采集节点阵列的反馈信号，实时调节门式移动小车的运行速度，使门式移动小车与航行器运行达到跟踪匹配程度；
所述门式循迹跟踪机构配置有供电系统，与航行器速度跟踪匹配，使各种试验工况下均能实现安全供电。
进一步，所述门式循迹跟踪机构由门式机构主梁、门式机构辅梁、门式机构支腿、供电缆和斜支撑梁组成；所述门式机构主梁中间连接门式机构辅梁，门式机构辅梁与门式机构主梁之间增设斜支撑梁；所述门式机构主梁两侧分别通过门式机构支腿连接门式移动小车。
进一步，所述门式移动小车由运行电机、机构车架、机构车轮、机构小车运行轨道和机构支腿基座组成，所述机构车轮通过车轮轴安装在机构支腿基座上，机构车轮的车轮轴通过机构车架连接运动电机。
进一步，所述运动监测系统的信号采集仪对称布置在门式循迹跟踪机构上，配合安装在坞墙上的基准定位信号采集节点和安装在航行器上的运动定位、振动加速度、俯仰角、偏向角、横倾角信号采集节点阵列，共同完成运动监测系统的信号采集工作。
进一步，所述基准定位信号采集节点，对称均布在有限域试验水坞坞墙两侧，用于搭建局域高精度定位网，数量在4～16个，视有限域水坞坞墙长度及基准定位信号采集节点间隔距离而定。
进一步，所述运动定位、振动加速度、俯仰角、偏向角、横倾角信号采集节点布置在航行体上，组成信号采集节点阵列，数量在2～16组，视试验工况信号采集节点数而定。
进一步，所述基准定位信号采集节点的阵列信号通过无线传输方式传送至门式循迹跟踪机构上的运动监测系统的信号采集仪处。
进一步，所述运动监测系统的信号采集仪对称布置在门式循迹跟踪机构上，数量为2～8 套，视信号采集节点及信号采集装置通道数而定。
进一步，所述供电系统供电缆穿过门式机构主梁并软约束，在门式机构辅梁上留有余量，使供电系统供电缆与航行体电缆接口不受外力作用，保证供电安全。
本实用新型的有限域水下在轨航行综合试验用循迹跟踪监测平台具有的优点和有益效果：
1)在有限域试验水坞坞墙两侧布置基准定位信号采集节点，搭建了局域高精度定位网，保证了航行器运动参数的高精度信号采集；
2)在航行器上布置运动定位、振动加速度、倾角(俯仰角、偏向角、横倾角)等信号采集节点，组成了信号采集节点阵列，全方位对航行器的运动姿态及运动参数变化进行信号采集，便于综合试验的数据收集与分析；
3)循迹跟踪监测平台依靠门式移动小车与航行器的运行达到跟踪同步程度，区别于信号采集装置定点对无线信号的采集，同步运行采集受距离等因素的影响更小，信号采集的误差更小；
4)循迹跟踪监测平台与航行器的运行达到跟踪同步程度，能够在状态监测的同时为航行器安全供电；解决了有限域航行试验棘手的动力问题，大大降低了试验用航行器结构与功能设计的成本。
附图说明
图1是有限域水下在轨航行综合试验场地循迹跟踪监测平台示意图；
图2是循迹跟踪监测平台俯视图；
图3是循迹跟踪监测平台左视图；
图4是门式移动机构小车左视图；
图5是门式移动机构小车主视图；
图中：1-有限域试验水坞；2-航行器；3-支撑平台；4-轮轨系统；5-门式循迹跟踪机构； 6-门式移动小车；5(A)-门式机构主梁；5(B)-门式机构辅梁；5(C)-门式机构支腿；5(D)-供电缆；5(E)-斜支撑梁；6-门式移动小车；6(A)-运行电机；6(B)-机构车架；6(C)-机构车轮；6(D)-机构小车运行轨道；6(E)-机构支腿基座。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型做更详细地描述，进一步阐述本实用新型，应理解实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型的文件内容之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等效替代的修改均落于本申请所保护的范围。
如图1，2，3所示，一种有限域水下在轨航行综合试验用循迹跟踪监测平台，主要由门式循迹跟踪机构5和门式移动小车6两部分组成；门式循迹跟踪机构5跨越在有限域试验水坞1的坞墙上运行，与航行器2的运行状态跟踪匹配，起到航行体运行姿态及运动参数信号高精度采集及安全供电等效果。
本实施例中，有限域试验水坞1长150m、宽26m、深10m；两侧坞墙上间隔40m布置1个基准定位信号采集节点，共计6个；
本实施例中，航行器2为实际航行器缩比模型，能够满足试验模型与实际航行器各项性能的相似性要求；航行器2上布置有运动定位、振动加速度、倾角(俯仰角、偏向角、横倾角)信号采集节点阵列，共计24个；
本实施例中，支撑平台3用于固定航行器2，使航行器2连接到轮轨系统4中来，实现航行器的水下在轨航行；
本实施例中，轮轨系统4能够实现调节水下在轨航行器的初始速度以及对在轨航行器行进中的制动控制，通过限制运动轮组和水下运行轨道的配合能够克服水下正浮力、侧倾力的影响，保证航行器水下在轨航行时的稳定运行状态；
本实施例中，门式循迹跟踪机构5，包括：门式机构主梁5(A)、门式机构辅梁5(B)、门式机构支腿5(C)、供电缆5(D)和斜支撑梁5(E)；门式机构主梁5(A)中间连接门式机构辅梁5(B)，门式机构辅梁5(B)与门式机构主梁5(A)之间增设斜支撑梁5(E)。门式机构主梁5(A)两侧分别通过门式机构支腿5(C)连接门式移动小车6。
本实施例中，门式循迹跟踪机构5上配置有运动监测系统和供电系统；运动监测系统信号采集仪数量4台，32通道，对称布置在门式机构主梁5(A)上；供电缆穿过门式机构主梁5(A)并软约束，在门式机构辅梁5(B)上留有活动余量6m，保证供电安全；
优选地，门式机构主梁5(A)为如图2、图3中所示三角支撑形式，框架尺寸为28800mm ×1700mm×1100mm；
优选地，门式机构辅梁5(B)为如图2、图3中所示三角支撑形式，框架尺寸为600mm×24000mm×970mm；
优选地，门式机构支腿5(C)为如图3中所示斜支撑形式，框架尺寸为600mm× 500/1400mm×1440mm，斜支撑角度72°；
本实施例中，门式移动小车6，如图4，5所示，包括：运动电机6(A)、机构车架6(B)、机构车轮6(C)、机构小车运行轨道6(D)和机构支腿基座6(E)；机构车轮6(C)通过车轮轴安装在机构支腿基座6(E)上，机构车轮6(C)的车轮轴通过机构车架6(B)连接运动电机6(A)。
优选地，门式移动小车6选取配用电源为3相380V50Hz、功率为7.5kW、运行速度范围为0～200m/min的运行电机6(A)，数量为4台；
优选地，门式移动小车机构车架6(B)框架尺寸为7200mm×375mm×550mm，由4台运行电机6(A)驱动，配合有4个机构车轮6(C)；
优选地，门式移动小车机构车轮6(C)直径为Φ400mm，设计最大/最小轮压为35/32.1kN；
优选地，机构小车运行轨道6(D)选用P38钢轨，双轨，轨道长度取140m；
优选地，机构支腿基座6(E)框架尺寸为500mm×476mm×114mm，共4个，用于对应安装门式移动机构的门式机构支腿5(C)；
至此，已经结合附图所示的优选实施例描述了本实用新型的技术方案。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型的相关技术特征进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围，这样的改动和变型都将属于本实用新型权利要求及其等同技术的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种有限域水下在轨航行综合试验用循迹跟踪监测平台，其特征在于：包括门式循迹跟踪机构和门式移动小车：
所述门式循迹跟踪机构跨越在有限域试验水坞的坞墙上，并通过门式移动小车运行，匹配跟踪航行器的运行状态；
所述门式循迹跟踪机构配置有运动监测系统，采用光学测量、三维运动模型捕捉、运动视频图像解析，起到航行器运行姿态及运动参数信号的高精度采集；
所述门式移动小车受运动监测系统控制，根据采集节点阵列的反馈信号，实时调节门式移动小车的运行速度，使门式移动小车与航行器运行达到跟踪匹配程度；
所述门式循迹跟踪机构配置有供电系统，与航行器速度跟踪匹配，使各种试验工况下均能实现安全供电。
2.根据权利要求1所述的有限域水下在轨航行综合试验用循迹跟踪监测平台，其特征在于：所述门式循迹跟踪机构由门式机构主梁、门式机构辅梁、门式机构支腿、供电缆和斜支撑梁组成；所述门式机构主梁中间连接门式机构辅梁，门式机构辅梁与门式机构主梁之间增设斜支撑梁；所述门式机构主梁两侧分别通过门式机构支腿连接门式移动小车。
3.根据权利要求1所述的有限域水下在轨航行综合试验用循迹跟踪监测平台，其特征在于：所述门式移动小车由运行电机、机构车架、机构车轮、机构小车运行轨道和机构支腿基座组成，所述机构车轮通过车轮轴安装在机构支腿基座上，机构车轮的车轮轴通过机构车架连接运动电机。
4.根据权利要求1所述的有限域水下在轨航行综合试验用循迹跟踪监测平台，其特征在于：所述运动监测系统的信号采集仪对称布置在门式循迹跟踪机构上，配合安装在坞墙上的基准定位信号采集节点和安装在航行器上的运动定位、振动加速度、俯仰角、偏向角、横倾角信号采集节点阵列，共同完成运动监测系统的信号采集工作。
5.根据权利要求4所述的有限域水下在轨航行综合试验用循迹跟踪监测平台，其特征在于：所述基准定位信号采集节点，对称均布在有限域试验水坞坞墙两侧，用于搭建局域高精度定位网，数量在4～16个，视有限域水坞坞墙长度及基准定位信号采集节点间隔距离而定。
6.根据权利要求4所述的有限域水下在轨航行综合试验用循迹跟踪监测平台，其特征在于：所述运动定位、振动加速度、俯仰角、偏向角、横倾角信号采集节点布置在航行体上，组成信号采集节点阵列，数量在2～16组，视试验工况信号采集节点数而定。
7.根据权利要求4所述的有限域水下在轨航行综合试验用循迹跟踪监测平台，其特征在于：所述基准定位信号采集节点的阵列信号通过无线传输方式传送至门式循迹跟踪机构上的运动监测系统的信号采集仪处。
8.根据权利要求1所述的有限域水下在轨航行综合试验用循迹跟踪监测平台，其特征在于：所述运动监测系统的信号采集仪对称布置在门式循迹跟踪机构上，数量为2～8套，视信号采集节点及信号采集装置通道数而定。
9.根据权利要求1所述的有限域水下在轨航行综合试验用循迹跟踪监测平台，其特征在于：所述供电系统供电缆穿过门式机构主梁并软约束，在门式机构辅梁上留有余量，使供电系统供电缆与航行体电缆接口不受外力作用，保证供电安全。
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|---|---|---|---|---|
| CN115180086A (zh) * | 2022-07-27 | 2022-10-14 | 中国船舶重工集团公司第七0四研究所 | 一种有限域水下在轨航行综合试验用循迹跟踪监测平台 |
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| CN115180086B (zh) * | 2022-07-27 | 2024-06-07 | 中国船舶集团有限公司第七〇四研究所 | 一种有限域水下在轨航行综合试验用循迹跟踪监测平台 |
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