一种潜航器模型尾流场三维同步监测系统技术方案

本发明专利技术提供一种潜航器模型尾流场三维同步监测系统，通过在测试区域均布示踪粒子，利用脉冲片状激光照射粒子分布区域，再通过垂向的CCD电荷耦合元件监测设备记录两次或多次片状激光下示踪粒子的位置关系，分析微小粒子的速度情况，达到对潜航器尾部流场的实时监测的作用。本发明专利技术首次设计了粒子测速同步运动装置与岸基激光三自由度调节发射装置，在潜航器尾流场测试过程中，可以达到示踪粒子同步均与布场，尾流场三维非接触式全息监测的功能。尾流场三维非接触式全息监测的功能。尾流场三维非接触式全息监测的功能。

【技术实现步骤摘要】
一种潜航器模型尾流场三维同步监测系统


[0001]本专利技术属于水动力实验模拟系统
，具体涉及一种潜航器模型尾流场三维同步监测系统。

技术介绍

[0002]近年来，随着国内水动力实验模拟试验技术的快速发展，水动试验流场测试技术也在不断的发展进步。水面船与水下潜航器的水动流场试验对产品外形壳体的优化设计具有重要的指导作用。水面船与潜航器水下流场的测试一般利用一定缩比关系的试验模型在水动实验室展开与测试。针对水动试验模型流场测试技术的发展直接关系到水面与水下船舶型号的发展进程。
[0003]目前船舶尾流场主要通过数值仿真的技术展开，利用数值分析方法得到尾流场的分布情况；在水动试验方法上，主要通过毕托耙管测量流体总压力与静压力之差来计算流速的方法测量模型水下速度场的分布。
[0004]目前水动模型尾流场监测方法比较单一，存在以下不足：(1)尾流场的测试方式主要通过数值仿真的方法计算获得，目前尾流场数值软件仿真技术只能定性的来分析流场的分布情况，软件分析存在简化情况与实际测量存在一定差别；(2)传统的尾流场测量方法主要利用毕托耙管本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种潜航器模型尾流场三维同步监测系统，其特征在于，包括：试验拖车(1)、试验剑体(2)、潜航器试验模型(3)、粒子测试同步运动装置(4)和岸基激光三自由度调节发射装置(5)；其中，所述试验剑体(2)上端连接试验拖车(1)，下端连接潜航器试验模型(3)，所述试验拖车(1)为潜航器试验模型(3)提供一定的试验速度；所述粒子测试同步运动装置(4)作为所述潜航器试验模型(3)的后端与所述潜航器试验模型(3)的前端连接；所述粒子测试同步运动装置(4)包括：示踪粒子实时动态分布装置(41)、二自由度同步运动检测结构(44)；所述示踪粒子实时动态分布装置(41)用于绕所述潜航器试验模型(3)的轴转动并产生示踪粒子阵(10)；所述二自由度同步运动检测结构(44)随所述示踪粒子实时动态分布装置(41)转动，并包括：第二脉冲激光片发生器(447)、第二CCD相机(4412)、第一脉冲激光发生器(4415)以及第一CCD相机(4418)；所述第一脉冲激光发生器(4415)和所述第二CCD相机(4412)布置在所述二自由度同步运动检测结构(44)尾部，激光片发生区域和探测区域均朝向所述二自由度同步运动检测结构(44)头部；所述第二脉冲激光片发生器(447)和所述第一CCD相机(4418)布置在所述二自由度同步运动检测结构(44)中部，激光片发生区域和探测区域均朝向所述二自由度同步运动检测结构(44)两侧；岸基激光三自由度调节发射装置(5)包括：第三脉冲激光片发生器(55)；岸基激光三自由度调节发射装置(5)通过螺栓固定在试验拖车(1)底部，所述第三脉冲激光片发生器(55)产生垂直于水平面的连续性片状激光；所述的第二CCD相机(4412)的探测区域与第二脉冲激光片发生器(447)和第三脉冲激光片发生器(55)的脉冲激光片面垂直；所述第一CCD相机(4418)的探测区域与所述第一脉冲激光发生器(4415)的脉冲激光片面垂直。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述粒子测试同步运动装置(4)还包括：模型纵向龙骨结构(42)和模型横向龙骨结构(43)；模型纵向龙骨结构(42)为环形结构，外侧支撑固定在模型的内表面，防止模型表型提高模型的强度的作用；模型横向龙骨结构(43)为横向金属板固定结构，为模型提供纵向的刚度与强度的作用，以及为内部传动运动结构提供定位金属面；所述二自由度同步运动检测结构(44)与示踪粒子实时动态分布装置(41)通过法兰面螺栓连接固定，底部通过螺栓固定在模型纵向龙骨结构(42)与模型横向龙骨结构(43)上。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述示踪粒子实时动态分布装置(41)包括：模型内部主轴电机(411)、电机U型定位座(412)、转动轴(413)、轴承(414)、轴端法兰盘(415)、连接法兰面(419)、电机固定法兰面(4110)、长方体四面支撑结构(4111)、步进电机(4112)、推杆顶端(4113)、粒子布阵端联轴器(4116)、主轴支撑座(4117)、电机输出端联轴器(4118)；所述的模型内部主轴电机(411)螺栓定位固定在电机U型定位座(412)上；所述的电机U
型定位座(412)通过螺栓与模型横向龙骨结构(43)紧固连接；所述的转动轴(413)一端通过电机输出端联轴器(4118)与模型内部主轴电机(411)输出轴连接，另一端通过粒子布阵端联轴器(4116)与轴端法兰盘(415)的凸轴端连接；所述的轴承(414)固定在主轴支撑座(4117)的轴承座上，主轴支撑座(4117)通过螺栓与模型横向龙骨结构(43)紧固连接；所述的轴端法兰盘(415)一端面为凸轴结构与粒子布阵端联轴器(4116)连接，另一端为平法兰面与连接法兰面(419)螺栓紧固连接；所述的连接法兰面(419)共计两个，分别螺栓固定在长方体四面支撑结构(4111)的两侧，一侧与轴端法兰盘(415)螺栓连接，一侧与二自由度同步运动检测结构(44)螺栓紧固连接；所述的电机固定法兰面(4110)一共有四个，底端分别与四个长方体四面支撑结构(4111)的上端面法兰连接，上端与步进电机(4112)螺栓紧固连接；所述的长方体四面支撑结构(4111)为长方体定位座，两侧与两个连接法兰面(419)螺栓紧固连接，能够与转动轴(413)同步控制转动，四周端面与四个电机固定法兰面(4110)连接，固定定位安装步进电机(4112)，带动步进电机(4112)同步转动；所述的步进电机(4112)一共有四个，螺栓定位于长方体四面支撑结构(4111)上端面，用于控制推杆顶端(4113)上下运动。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述示踪粒子实时动态分布装置(41)还包括：同步转动环(416)、示踪粒子输出管(417)、示踪粒子存储管(418)、示踪粒子(4114)、示踪粒子出口(4115)；所述的同步转动环(416)外形面为潜航器试验模型(3)前端与模型尾端壳体(46)的分界面，通过示踪粒子存储管(418)与步进电机(4112)与内部主轴转动结构螺栓紧固连接，具有与转动轴(413)同步旋转转动的功能，同步转动环(416)的四周具有四个示踪粒子出口(4115)，示踪粒子(4114)在步进电机(4112)和推杆顶端(4113)的配合作用下可实时调控示踪粒子(4114)的输出速度，改变示踪粒子阵(10)的浓度，以满足试验需求，同时同步转动环(416)具有旋转功能，可以均匀的在模型尾端壳体(46)附近区域布置均匀的示踪粒子阵(10)，提高尾部流场的监测效率。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述二自由度同步运动检测结构(44)还包括：导向转轴连接法兰盘(441)、第一轴承定位座(442)、U型卡座(443)、槽式卷线盘(444)、绳索(445)、工字座滑块(446)、弹簧定位板(448)、第二轴承定位座(449)、侧向定位支架(4410)、CCD相机固定座(4411)、T型固定架(4413)、脉冲发生器固定座(4414)、副轴定位座(4416)、复位弹簧(4417)、轴侧长键(4419)、副轴(4420)和纵向运动动力电机(...

【专利技术属性】
技术研发人员：周科，廉滋鼎，罗朋，魏飞，刘晓峰，屈儒君，全士能，
申请(专利权)人：中国特种飞行器研究所，
类型：发明
国别省市：