坐底式回转水动力测量系统及其测量方法技术方案

本发明专利技术公开了坐底式回转水动力测量系统及其测量方法，包括框架，所述框架内设有测量组件和水下潜体模型，所述框架的顶部固定有伺服电机，所述伺服电机的输出端连接有减速机，所述减速机的输出端与所述上联轴器的顶端连接，所述上联轴器的底端与所述力矩传感器的主轴顶端连接，所述力矩传感器的主轴底端与所述下联轴器的顶端连接，所述下联轴器的底端与所述连接杆的顶端固定连接，所述连接杆的底端固定有连接法兰，所述连接法兰与水下潜体模型的顶端通过螺栓固定连接。本发明专利技术整体采用框架结构，安装拆卸方便，占地面积小，节约水池空间，测量时进行两次测量后的数据的差值才为所测得水动力矩，减少了试验误差。

Bottom-mounted rotary hydrodynamic measurement system and its measurement method

【技术实现步骤摘要】
坐底式回转水动力测量系统及其测量方法
本专利技术涉及一种水下潜体水动力矩试验的测量装置及测量方法，具体地说是一种坐底式回转水动力测量系统及其测量方法。
技术介绍
目前，随着海洋经济不断发展，需要水下工程作业项目增多，作业水深不断增加，水下机器人(ROV)、自治机器人(AUV)等水下潜体因其可以在深海代替人类完成观测与工程任务而不断发展，对水下潜体的研究也在不断进行，水下潜体水动力矩特性便是其中重要的一部分。水下潜体水动力矩特性是水下潜体水动力特性的重要组成部分。为了在设计期间得到水下潜体回转水动力矩系数，传统测量水下潜体的水动力矩需要专门的操作性水池，其建设成本高，不可拆卸，特殊设计的操作性水池只能进行水下潜体回转试验。对于一些空间紧张的多功能试验水池，需要一种便于安装、可以拆卸、对于场地要求小的水下潜体水动力矩试验系统。
技术实现思路
根据上述提出的技术问题，而提供一种适用于测量水下潜体水动力矩、对试验场地要求小、可拆卸的回转水动力测量系统及其测量方法。本专利技术采用的技术手段如下：坐底式回转水动力测量系统，包括框架，所述框架内设有测量组件和水下潜体模型，所述测量组件的底部与所述水下潜体模型的顶部固定连接；所述测量组件包括同轴设置的力矩传感器、上联轴器、下联轴器和连接杆；所述框架的顶部固定有伺服电机，所述伺服电机的输出端连接有减速机，所述伺服电机的输出端的轴线和所述减速机的输出端的轴线均与所述力矩传感器的轴线重合，所述减速机的输出端与所述上联轴器的顶端连接，所述上联轴器的底端与所述力矩传感器的主轴顶端连接，所述力矩传感器的主轴底端与所述下联轴器的顶端连接，所述下联轴器的底端与所述连接杆的顶端固定连接，所述连接杆的底端固定有连接法兰，所述连接法兰与水下潜体模型的顶端通过螺栓固定连接。螺栓连接方便连接杆的更换，使用不同长度连接杆可以适应不同水深的水池。所述框架呈长方体框架，所述框架包括由四根第一方管围成矩形形状的顶部框架；由四根第二方管围成矩形形状的底部框架、连接所述顶部框架和所述底部框架的四根竖直设置的第三方管；所述顶部框架的四个角处均焊接有顶部连接板，所述底部框架的四个角处均焊接有底部连接板，所述第三方管的顶端通过螺栓与所述顶部连接板固定连接，所述第三方管的底端通过螺栓与所述底部连接板固定连接；所述第一方管的中部外壁、所述第二方管的中部外壁和所述第三方管的上部外壁均安装有中部连接板；所述框架同一侧壁上的四个中部连接板通过四根第四方管依次连接，且四根所述第四方管围成四边形，所述水下潜体模型的中心至所述顶部框架所在平面的距离等于设置在所述第三方管上的中部连接板至所述顶部框架所在平面的距离，以减少回转运动时框架对水下潜体模型的影响。所述第三方管的底部固定有受力分散板。所述第一方管的中部内壁上焊接有杆托，所述顶部框架上设有十字交叉设置的第五方管，且所述第五方管通过所述杆托与顶部框架连接；所述第五方管的中心处焊接有顶部支撑板；所述顶部支撑板下方设有底部支撑板，且所述底部支撑板通过四根竖直设置的第六方管与所述顶部支撑板的底部固定连接；所述减速机与所述顶部支撑板固定连接，所述上联轴器的顶端穿过所述顶部支撑板与所述减速机的输出端连接，所述连接杆的顶端穿过所述底部支撑板与所述下部联轴器连接；所述第六方管上固定有连接架，所述连接架与所述力矩传感器固定连接。所述连接杆的上部套接有支撑轴承，所述支撑轴承的外环下表面与所述底部支撑板通过螺栓固定连接，所述支撑轴承的内环上表面与焊接在所述连接杆上的固定法兰通过螺栓固定连接。可使所述上部联轴器、所述力矩传感器、所述下部联轴器、所述连接杆的重量由支撑轴承支撑，力矩传感器不承受轴向力。坐底式回转水动力测量方法，包括以下步骤：S1、将坐底式回转水动力测量系统吊放到水池中央，且所述水下潜体模型浸没在水中，且所述伺服电机与所述减速器不与所述水池中的水接触；以便于电气设备不与水接触；S2、设置所述伺服电机旋转的角速度或角加速度，并打开所述伺服电机，所述力矩传感器测得一组力矩值；S3、关闭所述伺服电机，将所述坐底式回转水动力测量系统吊出水面，拆卸所述水下潜体模型，并将所述坐底式回转水动力测量系统重新吊入水池中央；S4、在不改变所述伺服电机参数的情况打开所述伺服电机，通过所述力矩传感器测得一组新力矩值；S5、所述力矩值与所述新力矩值的数值相减，得到所述水下潜体模型在所述角速度或所述角加速度下所受到的水动力矩。本专利技术具有以下优点：本专利技术的坐底式回转水动力测量系统及其测量方法，整体采用框架结构，安装拆卸方便，占地面积小，节约水池空间。本专利技术的坐底式回转水动力测量系统及其测量方法，进行两次测量后的数据的差值才为所测得水动力矩，减少了试验误差。本专利技术的坐底式回转水动力测量系统及其测量方法，结构设计合理，原理简单，操作快捷明了，适合水下潜体水动力矩测量。基于上述理由本专利技术可在水下潜体水动力矩试验等领域广泛推广。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例1和实施例2中坐底式回转水动力测量系统结构示意图。图2是图1主视图。图3是图1中A部放大图。图中：1、框架；11、顶部框架；111、第一方管；112、顶部连接板；113、杆托；12、底部框架；121、第二方管；122、底部连接板；13、第三方管；131、中部连接板；132、受力分散板；14、第四方管；15、第五方管；16、顶部支撑板；17、底部支撑板；18、第六方管；2、测量组件；21、力矩传感器；22、上联轴器；23、下联轴器；24、连接杆；241、连接法兰；242、支撑轴承；243、固定法兰；3、水下潜体模型；4、伺服电机；5、减速机。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1如图1-图3所示，坐底式回转水动力测量系统，包括框架1，所述框架1内设有测量组件2和水下潜体模型3，所述测量组件2的底部与所述水下潜体模型3的顶部固定连接；所述测量组件2包括同轴设置的力矩传感器21、上联轴器22、下联轴器23和连接杆24；所述框架1的顶部固定有伺服电机4，所述伺服电机4的输出端连接有减速机5，所述伺服电机5的输出端的轴线和所述减速机5的输出端的轴线均与所述力矩传感器21的轴线重合，所述减速机5的输出端与所述上联轴器22的顶端连接，所述上联轴器22的底端与所述力矩传感器21的主轴顶端连接，所述力矩传感器21的主轴底端与所述下联轴器23的顶端连接，所述下联轴器23的底端与所述连接杆24的顶端固定连接，所述连接杆24的底端固定有连接法兰241，所述连接法兰241与水下潜体模型3的顶端通过螺栓固定连接。螺栓连接方便连接杆24的更换，使用不同长度连接杆24可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.坐底式回转水动力测量系统，其特征在于，包括框架，所述框架内设有测量组件和水下潜体模型，所述测量组件的底部与所述水下潜体模型的顶部固定连接；所述测量组件包括同轴设置的力矩传感器、上联轴器、下联轴器和连接杆；所述框架的顶部固定有伺服电机，所述伺服电机的输出端连接有减速机，所述伺服电机的输出端的轴线和所述减速机的输出端的轴线均与所述力矩传感器的轴线重合，所述减速机的输出端与所述上联轴器的顶端连接，所述上联轴器的底端与所述力矩传感器的主轴顶端连接，所述力矩传感器的主轴底端与所述下联轴器的顶端连接，所述下联轴器的底端与所述连接杆的顶端固定连接，所述连接杆的底端固定有连接法兰，所述连接法兰与水下潜体模型的顶端通过螺栓固定连接。

【技术特征摘要】
1.坐底式回转水动力测量系统，其特征在于，包括框架，所述框架内设有测量组件和水下潜体模型，所述测量组件的底部与所述水下潜体模型的顶部固定连接；所述测量组件包括同轴设置的力矩传感器、上联轴器、下联轴器和连接杆；所述框架的顶部固定有伺服电机，所述伺服电机的输出端连接有减速机，所述伺服电机的输出端的轴线和所述减速机的输出端的轴线均与所述力矩传感器的轴线重合，所述减速机的输出端与所述上联轴器的顶端连接，所述上联轴器的底端与所述力矩传感器的主轴顶端连接，所述力矩传感器的主轴底端与所述下联轴器的顶端连接，所述下联轴器的底端与所述连接杆的顶端固定连接，所述连接杆的底端固定有连接法兰，所述连接法兰与水下潜体模型的顶端通过螺栓固定连接。2.根据权利要求1所述的坐底式回转水动力测量系统，其特征在于：所述框架呈长方体框架，所述框架包括由四根第一方管围成矩形形状的顶部框架；由四根第二方管围成矩形形状的底部框架、连接所述顶部框架和所述底部框架的四根竖直设置的第三方管；所述顶部框架的四个角处均焊接有顶部连接板，所述底部框架的四个角处均焊接有底部连接板，所述第三方管的顶端通过螺栓与所述顶部连接板固定连接，所述第三方管的底端通过螺栓与所述底部连接板固定连接；所述第一方管的中部外壁、所述第二方管的中部外壁和所述第三方管的上部外壁均安装有中部连接板；所述框架同一侧壁上的四个中部连接板通过四根第四方管依次连接，且四根所述第四方管围成四边形，所述水下潜体模型的中心至所述顶部框架所在平面的距离等于设置在所述第三方管上的中部连接板至所述顶部框架所在平面的距离；所述第三方管的底部固定有受力分散板。3.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：张增猛，宋男，侯交义，宁大勇，弓永军，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21