【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于流场检测，具体涉及一种仿海豹胡须流场探测器。
技术介绍
1、随着海洋科技和海洋经济的深入发展，无人水下航行器、水下机器人等智能装备被广泛用于探索海洋。在复杂海洋环境中的准确感知能力是海洋智能设备安全、稳定、高效运行的关键。水下流场环境最主要的几个特征参量为水流流速、流向、尾迹漩涡等。现有的纤毛式传感器，主要是基于圆柱结构，但由于卡门涡街效应，流体在绕流圆柱这类钝体结构时会触发圆柱自身的涡激振动，这给流场检测带来噪声。
2、研究发现，海豹胡须能够抑制涡激振动、可应用于新型流场探测器设计，其结构特征为具有椭圆截面的波浪形柱体。进一步的研究指出，海豹胡须结构抑制涡激振动的能力与攻角大小有关，其中，攻角为水流流向和胡须椭圆截面长轴方向之间的夹角。当攻角为0°时，胡须结构抑制涡激振动的效果最佳；随着攻角的增大，胡须结构抑制涡激振动的能力逐渐降低；当攻角大于45°时，胡须结构将失去抑制涡激振动的能力。因此，海豹胡须结构抑制涡激振动的能力具有明显的方向敏感性。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种自适应流向的仿海豹胡须流场探测器，用导向翼结构带动仿海豹胡须结构柱体发生转动，自动适应流向，克服了仿海豹胡须结构抑制涡激振动能力在大攻角下失效的问题。在十字梁上布置应变片，通过仿海豹胡须结构柱体带动十字梁结构发生形变，应变片将形变信息转化为电信号输出，基于胡须柱在均匀流场中的阻力实现流速感知功能，基于胡须柱在尾流场中的升力实现尾涡探测功能。解决了仿海豹
2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案包括如下步骤：
3、一种自适应流向的仿海豹胡须流场探测器，包括仿海豹胡须结构柱体、十字梁圆环、导向翼、应变片、陶瓷轴承和底座；
4、所述十字梁圆环包括上部十字梁结构和下部圆环结构；所述上部十字梁结构包括四条矩形梁、一个中心支撑板和圆环底座；所述四条矩形梁的一端均连接中心支撑板，另一端均连接圆环底座；
5、所述仿海豹胡须结构柱体底端截面呈椭圆形，仿海豹胡须结构柱体底面与中心支撑板固定连接；
6、所述导向翼安装在十字梁圆环外侧，导向翼长度方向中心线与椭圆截面长轴线重合共线；
7、所述应变片黏附在矩形梁上表面靠近仿海豹胡须结构柱体侧；
8、所述十字梁圆环的下部圆环结构与陶瓷轴承外圈配合，陶瓷轴承内圈与底座配合；
9、优选地，所述仿海豹胡须结构柱体使用3d打印技术加工制造。
10、优选地，所述十字梁圆环及导向翼使用铝材料，采用金属激光打印技术及机加工方式进行加工制作；底座使用铸铁材料，采用机加工方式制作。
11、优选地，所述仿海豹胡须结构柱体底面的中心点位于支撑板的中心处，其长轴线与短轴线分别与十字梁圆环上对应梁的长度方向的中心线共线。
12、优选地，所述下部圆环结构内侧面与上部十字梁结构内侧面直径不同，两者间存在一个阶梯，用于限制陶瓷轴承的装配位置，以保证陶瓷轴承与十字梁结构有一定距离。
13、优选地，所述底座是一个三段阶梯轴，分为上、中、下三段，上段轴与陶瓷轴承内圈配合，中段用于限制陶瓷轴承的装配位置；所述底座中间开通孔，底座底部开一横槽，通孔与横槽用于引出应变片的导线，与外部检测电路连接。
14、本专利技术的有益效果如下：
15、1、本产品基于海豹胡须柱状结构的涡激抑制特性，通过在十字梁上布置敏感元件，基于胡须柱在均匀流场中的阻力实现流速感知功能，基于胡须柱在尾流场中的升力实现尾涡探测功能。
16、2、本产品中的导向翼结构，可自动顺应水流流向，带动探测器转动，寻找最佳角度，最大程度地发挥海豹胡须结构柱体抑制涡激振动的作用。
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1.一种自适应流向的仿海豹胡须流场探测器，其特征在于，包括仿海豹胡须结构柱体、十字梁圆环、导向翼、应变片、陶瓷轴承和底座；
2.根据权利要求1所述的一种自适应流向的仿海豹胡须流场探测器，其特征在于，所述仿海豹胡须结构柱体使用3D打印技术加工制造。
3.根据权利要求1所述的一种自适应流向的仿海豹胡须流场探测器，其特征在于，所述十字梁圆环及导向翼使用铝材料，采用金属激光打印技术及机加工方式进行加工制作；底座使用铸铁材料，采用机加工方式制作。
4.根据权利要求1所述的一种自适应流向的仿海豹胡须流场探测器，其特征在于，所述仿海豹胡须结构柱体底面的中心点位于支撑板的中心处，其长轴线与短轴线分别与十字梁圆环上对应梁的长度方向的中心线共线。
5.根据权利要求1所述的一种自适应流向的仿海豹胡须流场探测器，其特征在于，所述下部圆环结构内侧面与上部十字梁结构内侧面直径不同，两者间存在一个阶梯，用于限制陶瓷轴承的装配位置，以保证陶瓷轴承与十字梁结构有一定距离。
6.根据权利要求1所述的一种自适应流向的仿海豹胡须流场探测器，其特征在于，所述底座
...【技术特征摘要】
1.一种自适应流向的仿海豹胡须流场探测器，其特征在于，包括仿海豹胡须结构柱体、十字梁圆环、导向翼、应变片、陶瓷轴承和底座；
2.根据权利要求1所述的一种自适应流向的仿海豹胡须流场探测器，其特征在于，所述仿海豹胡须结构柱体使用3d打印技术加工制造。
3.根据权利要求1所述的一种自适应流向的仿海豹胡须流场探测器，其特征在于，所述十字梁圆环及导向翼使用铝材料，采用金属激光打印技术及机加工方式进行加工制作；底座使用铸铁材料，采用机加工方式制作。
4.根据权利要求1所述的一种自适应流向的仿海豹胡须流场探测器，其特征在于，所述仿海豹胡须结构柱体底面的中心点位于...
【专利技术属性】
技术研发人员：张兴旭，徐忠沐，马炳和，罗剑，叶涛，邓进军，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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