一种水面飞行器耐波性试验恒力卸载装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于水面飞行器耐波性试验领域,提出一种水面飞行器耐波性试验恒力卸载装置和方法，恒力卸载装置包括：拖车测桥、导航杆、模型、导航片、角度传感器、阻力传感器、限位导轨、升沉杆、遥控电动葫芦、位移传感器、过载传感器、固定框架、定滑轮、动滑轮、拉力传感器、线性滑轨、滑块、弹簧、凯夫拉绳和摇杆。本发明专利技术可为水面飞行器全机无动力模型及单船身模型耐波性试验中提供较为恒定的模拟气动升力，为水面飞行器实耐波性预报提供可靠性更高的试验技术方法和更准确的模型试验数据，为水面飞行器耐波性设计方案的可行性进行快速、高效的试验验证，为水面飞行器的耐波性设计、研究提供技术保障。

A constant force unloading device and method for seakeeping test of surface vehicle

【技术实现步骤摘要】
一种水面飞行器耐波性试验恒力卸载装置和方法
本专利技术属于水面飞行器耐波性试验领域,特别涉及一种水面飞行器耐波性试验恒力卸载装置和方法。
技术介绍
现有技术中，水面飞行器单船身模型与全机无动力模型的耐波性试验研究过程中常用以下三种方式来进行气动力补偿：重量扣除法、悬挂重物法和弹性缓冲法。重量扣除法，是指在模型试验准备时将载重调整为实际载重减去气动升力补偿后获得的重量作为试验模型载重实现气动力补偿恒力卸载的方法。此方法遭遇波浪冲击时，模型因载重减小引起运动状态更易发生改变，撞击后模型垂向加速度因自身载重减小而增大，最终导致波浪中的模型运动响应更剧烈。重量扣除法，模型在波浪中的运动响应无法模拟实机的波浪运动响应，所以用此方法获得的试验数据对实机耐波性能进行预报的结果是不准确的，参考价值也较低。此外，当实验气动力补偿较大时，模型的重量将要求非常地轻，这会给模型的制作造成极大地困难，直至无法制作出满足模型重量的要求。悬挂重物法，是指钢丝绳一端悬挂重物另一端绕过定滑轮后固定到模型重心位置，通过钢丝绳竖直提模型实现恒力卸载的方法。此方法用于静水拖曳试验中恒力卸载是比较实用的，但应用于耐波性试验是存在较大问题的。耐波性试验中模型响应是周期性的，与波浪撞击后模型进行周期性垂荡运动。垂荡运动初期，模型撞击波浪瞬间获得较大垂向加速度，悬挂重物也瞬间获得垂向加速度，这使得卸载瞬时减小，直至变为零；垂荡上升过程，悬挂重物下降速度小于模型上升速度，钢丝绳始终处于松弛状态、卸载为零，直至钢丝绳绷紧；垂荡下降过程，一般由于响应周期短，模型开始下降时悬挂物还具有较大的下降速度、钢丝绳处于松弛，直到钢丝绳开始绷紧，悬挂重物速度瞬间变为零并改变方向以一定速度上升，之后随模型一起加速，使卸载瞬间成倍增加。在整个垂荡运动过程中，卸载唯有在某个瞬间满足试验要求，因此，悬挂重物的方法不适用于模型耐波性试验恒力卸载。弹性缓冲法，是指在卸载装置中增加弹性缓冲，通过弹性缓冲使模型在垂荡运动时卸载维持在一定范围内变化的方法。本方法目前常以两种形式存在，一种是在悬挂重物法的基础上增加一段弹性绳或弹簧，另一种是直接通过弹性绳的拉力作为卸载。前一种形式的存在可有效缓冲模型垂荡运动过程悬挂重物加速度突变引起模型卸载的变化，但不能从本质上解决问题，当模型响应比较剧烈时效果与悬挂重物法是一样的。后一种形式要达到恒力卸载的效果，要求弹性绳的弹性系数比较小，受外力作用发生较大形变依然可保证弹性绳的拉力变化很小，满足恒力卸载的试验要求，但弹性绳的初始拉绳长度需要非常长，这在试验过程是无法实现的。因此本方法在理论上是可行的，但实际操作过程中是不可行的，无法实现满足耐波性试验研究用要求的恒力卸载。
技术实现思路
基于上述耐波性试验恒力卸载技术方法中存在的缺陷和问题，本专利技术针对其存在的技术难题，提出一种弹簧与滑轮组合用于恒力卸载的试验技术方法，通过此方法可满足耐波性试验恒力卸载中的技术要求，突破难点技术。基于上述，本专利技术针对气动力补偿存在的问题，提出了水面飞行器耐波性试验用恒力卸载装置和方法，以解决现有技术中存在的问题和缺陷。本专利技术的技术方案一：一种水面飞行器耐波性试验恒力卸载装置，包括：拖车测桥1、模型3、角度传感器5、阻力传感器6、升沉杆8、遥控电动葫芦9、位移传感器10、过载传感器11、固定框架12、定滑轮13、动滑轮14、拉力传感器15、线性滑轨16、滑块17、弹簧18、凯夫拉绳19和摇杆20；拖车测桥1用于设备的安装；遥控电动葫芦9固定在拖车测桥1上；升沉杆8上端与遥控电动葫芦9连接；位移传感器10固定在升沉杆8上端；阻力传感器6固定在升沉杆8下端，阻力传感器与模型连接；角度传感器5和过载传感器11固定在模型3上；遥控电动葫芦9外壳为固定框架12；线性滑轨16竖直固定在固定框架12左右两侧，滑块17分为上下滑块，上下滑块分别与弹簧18两端连接；动滑轮14安装在上滑块17上方，定滑轮13安装在固定框架顶部下方，且所有滑轮在同一竖直安装平面内；拉力传感器15对称安装在左右两个定滑轮13上，拉力传感器用于测量凯夫拉绳的拉力；凯夫拉绳19依次穿过动滑轮14和定滑轮13，凯夫拉绳19两端最终连接到升沉杆8上端；摇杆20一端固定在固定框架12上，另一端连接到下滑块下方，摇杆20工作时滑块可沿线性滑轨16上下运动。技术方案一的技术特点和进一步改进为：1、所述恒力卸载装置还包括限位导轨7，限位导轨为L形，一端固定在拖车测桥1上，另一端穿过升沉杆8；用于对升沉杆8上下限位，使升沉杆沿限位导轨具有足够的形成满足模型垂荡运动需求。2、所述恒力卸载装置还包括导航杆2和位于模型前方的导航片4，导航杆一端固定在拖车测桥1上，另一端插入导航片4中，用于调整模型3的初始状态并使模型3纵剖面与试验拖曳方向一致。3、所述遥控电动葫芦9通过固定框架12固定在模型3重心正上方的拖车测桥1上。4、阻力传感器6下端设有固定摇杆，固定摇杆铰接到模型3重心处。5、所述定滑轮和动滑轮均为多个，所述定滑轮数量比动滑轮数量多1个。6、所述动滑轮数量为13个。本专利技术的技术方案二：一种水面飞行器耐波性试验恒力卸载方法，运用于权利要求1-7所述的恒力卸载装置，根据耐波性试验要求确定试验过程中模型(3)气动升力的补偿F，通过下式确定凯夫拉绳(19)的拉力T；确定凯夫拉绳(19)的拉力后，再根据下式确定弹簧(18)的拉伸量L；上式中：K——弹簧(18)的总劲度系数；n——动滑轮(14)的数量；FX——系统力；其中系统力可忽略；之后通过摇杆控制弹簧的拉伸量L进行试验。本专利技术可为水面飞行器全机无动力模型及单船身模型耐波性试验中提供较为恒定的模拟气动升力，为水面飞行器实耐波性预报提供可靠性更高的试验技术方法和更准确的模型试验数据，为水面飞行器耐波性设计方案的可行性进行快速、高效的试验验证，为水面飞行器型号及课题的耐波性设计、研究提供技术保障。本专利技术有效降低了水面飞行器耐波性试验的技术风险，解决了水面飞行器耐波性研究技术难点，保障了型号、课题的顺利进行，并可促进国内水面飞行器的发展，在水面飞行器研制方面具有潜在的巨大长远意义和价值。附图说明图1模型耐波性试验装置安装示意图；图2遥控电动葫芦放大示意图；图中,1为拖车测桥、2为导航杆、3为模型、4为导航片、5为角度传感器、6为阻力传感器、7为限位导轨、8为升降杆、9为遥控电动葫芦，10为位移传感器，11为过载传感器，12为固定框架，13为定滑轮，14为动滑轮，15为拉力传感器，16为线性滑轨，17为滑块，18为弹簧、18为凯夫拉绳，20为摇杆。具体实施方式如图1、图2所示，一种水面飞行器耐波性试验用恒力卸载装置，包括拖车测桥1、导航杆2、模型3、导航片4、角度传感器5、阻力传感器6、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水面飞行器耐波性试验恒力卸载装置，其特征在于，所示恒力卸载装置包括：拖车测桥(1)、模型(3)、角度传感器(5)、阻力传感器(6)、升沉杆(8)、遥控电动葫芦(9)、位移传感器(10)、过载传感器(11)、固定框架(12)、定滑轮(13)、动滑轮(14)、拉力传感器(15)、线性滑轨(16)、滑块(17)、弹簧(18)、凯夫拉绳(19)和摇杆(20)；/n拖车测桥(1)用于设备的安装；/n遥控电动葫芦(9)固定在拖车测桥(1)上；/n升沉杆(8)上端与遥控电动葫芦(9)连接；位移传感器(10)固定在升沉杆(8)上端；阻力传感器(6)固定在升沉杆(8)下端，阻力传感器与模型连接；/n角度传感器(5)和过载传感器(11)固定在模型(3)上；/n遥控电动葫芦(9)外壳为固定框架(12)；/n线性滑轨(16)竖直固定在固定框架(12)左右两侧，滑块(17)分为上下滑块，上下滑块分别与弹簧(18)两端连接；/n动滑轮(14)安装在上滑块(17)上方，定滑轮(13)安装在固定框架顶部下方，且所有滑轮在同一竖直安装平面内；/n拉力传感器(15)对称安装在左右两个定滑轮(13)上，拉力传感器用于测量凯夫拉绳的拉力；/n凯夫拉绳(19)依次穿过动滑轮(14)和定滑轮(13)，凯夫拉绳(19)两端最终连接到升沉杆(8)上端；/n摇杆(20)一端固定在固定框架(12)上，另一端连接到下滑块下方，摇杆(20)工作时滑块可沿线性滑轨(16)上下运动。/n...

【技术特征摘要】
1.一种水面飞行器耐波性试验恒力卸载装置，其特征在于，所示恒力卸载装置包括：拖车测桥(1)、模型(3)、角度传感器(5)、阻力传感器(6)、升沉杆(8)、遥控电动葫芦(9)、位移传感器(10)、过载传感器(11)、固定框架(12)、定滑轮(13)、动滑轮(14)、拉力传感器(15)、线性滑轨(16)、滑块(17)、弹簧(18)、凯夫拉绳(19)和摇杆(20)；
拖车测桥(1)用于设备的安装；
遥控电动葫芦(9)固定在拖车测桥(1)上；
升沉杆(8)上端与遥控电动葫芦(9)连接；位移传感器(10)固定在升沉杆(8)上端；阻力传感器(6)固定在升沉杆(8)下端，阻力传感器与模型连接；
角度传感器(5)和过载传感器(11)固定在模型(3)上；
遥控电动葫芦(9)外壳为固定框架(12)；
线性滑轨(16)竖直固定在固定框架(12)左右两侧，滑块(17)分为上下滑块，上下滑块分别与弹簧(18)两端连接；
动滑轮(14)安装在上滑块(17)上方，定滑轮(13)安装在固定框架顶部下方，且所有滑轮在同一竖直安装平面内；
拉力传感器(15)对称安装在左右两个定滑轮(13)上，拉力传感器用于测量凯夫拉绳的拉力；
凯夫拉绳(19)依次穿过动滑轮(14)和定滑轮(13)，凯夫拉绳(19)两端最终连接到升沉杆(8)上端；
摇杆(20)一端固定在固定框架(12)上，另一端连接到下滑块下方，摇杆(20)工作时滑块可沿线性滑轨(16)上下运动。


2.根据权利要求1所述的水面飞行器耐波性试验恒力卸载装置，其特征在于：所述恒力卸载装置还包括限位导轨(7)，限位导轨为L形，一端固定在拖车测桥(1)上，另一...

【专利技术属性】
技术研发人员：李成华，昊彬，刘晓峰，蒋荣，黄淼，范建军，
申请(专利权)人：中国特种飞行器研究所，
类型：发明
国别省市：湖北;42