一种波浪滑翔机推进性能测试装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及波浪滑翔机技术领域，尤其涉及一种波浪滑翔机推进性能测试装置及方法，一种波浪滑翔机推进性能测试装置，其特征在于，包括：水池、航车、Z轴模组滑台、模组

【技术实现步骤摘要】
一种波浪滑翔机推进性能测试装置及方法


[0001]本专利技术涉及波浪滑翔机
，尤其涉及一种波浪滑翔机推进性能测试装置及方法。

技术介绍

[0002]21世纪以来，海洋资源的探测与开发成为世界各国研究的热点，各种先进的海洋勘测和开发设备应运而生。波浪滑翔机作为一种新型水面无人航行器，主要由水面浮体、水下牵引机以及连接两者的脐带缆三个部分组成。水面浮体提供浮力并通过安装太阳能板为通讯、控制和数据采集提供能量；水下牵引机可以将波浪上下起伏的能量转化为波浪滑翔机的前向驱动力。
[0003]目前有关波浪滑翔机推进性能的模拟试验，采用的是在水槽上固定的垂向激励装置驱动水下牵引机的技术方案，此类方案均存在一定缺陷：首先固定式的垂向激励装置不能随水下牵引机做连续多个周期的同步前进运动，难以模拟出水下牵引机的连续运动；此外由于运动距离的限制，也不能模拟出翼板连续的摆动状态，因此模拟的结果与实际运动存在较大差异，试验效果欠佳。另外，试验过程中脐带缆的角度是时刻变化的，在试验中难以控制脐带的缆倾斜角度，因此垂向激励装置与水下牵引机不能保持同步前进运动，影响试验精度。因此，现有技术仍然有待改进和发展。
[0004]因此，本领域的技术人员致力于开发一种波浪滑翔机推进性能测试装置及方法。

技术实现思路

[0005]有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是：固定式垂向激励装置不能随水下牵引机作连续多个周期的同步前进运动，难以模拟水下牵引机连续运动，而实际水下牵引机的运动是具有连续性的，同时由于原有装置的非连续性，也不能模拟出翼板连续的摆动状态，因此试验效果欠佳；试验设备在前进运动的过程中，脐带缆的角度是时刻变化的，在试验中难以控制脐带的缆倾斜角度，因此垂向激励装置与水下牵引机不能保持同步前进运动，影响试验精度。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供一种波浪滑翔机推进性能测试装置，其特征在于，包括：水池、航车、Z轴模组滑台、模组
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拉力传感器铰接机构、拉力传感器、脐带缆、脐带缆
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牵引机连接装置、水下牵引机、姿态角度传感器；
[0007]所述航车设置在所述水池上方的滑轨上；所述Z轴模组滑台通过定位垫板与所述航车螺栓固定连接；所述Z轴模组滑台的下方垫板与所述模组
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拉力传感器铰接机构的上方垫板通过螺栓固定连接。所述定位垫板是一块带有螺丝孔位的矩形钢板，是所述Z轴模组滑台的一部分，用于连接所述Z轴模组滑台与所述航车；所述Z轴模组滑台的下方垫板位于所述Z轴模组滑台的最下端，是一块带有螺丝孔位的矩形钢板，用于连接所述Z轴模组滑台与所述模组
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拉力传感器铰接机构；所述模组
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拉力传感器铰接机构的上方垫板位于所述Z轴模组滑台的下方垫板的下方，是一块带有螺丝孔位的矩形钢板。
[0008]所述拉力传感器设置在所述模组
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拉力传感器铰接机构下方；所述拉力传感器与所述模组
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拉力传感器铰接机构通过螺栓固定连接；
[0009]所述脐带缆设置在所述拉力传感器的下方；所述脐带缆与所述拉力传感器通过固定装置进行连接；所述脐带缆通过所述脐带缆
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牵引机连接装置与所述水下牵引机相连接。所述脐带缆
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牵引机连接装置由两个铰接装置组成，其作用是可以让水下牵引机与脐带缆产生相对转动，避免两者刚性连接时因强度问题而造成结构性破坏。
[0010]所述水下牵引机包括主框架、转动轴，翼板和弹簧，所述转动轴包括固定轴和随动轴；所述水下牵引机置于所述水池中，并完全没入水中。
[0011]所述姿态角度传感器布置在所述脐带缆、所述水下牵引机的所述主框架以及所述翼板上，用以监测所述脐带缆、所述水下牵引机的所述主框架以及所述翼板的摆动状态。
[0012]所述航车和所述Z轴模组滑台构成的垂向激励装置与所述水下牵引机同步向前运动，便能够模拟出所述水下牵引机的连续运动，同时真实模拟出所述水下牵引机及所述翼板的运动姿态，对所述水下牵引机推进性能的研究有更较佳的指导意义。通过获取的所述姿态角度传感器数据实时调整所述航车速度，控制所述脐带缆倾斜角度，实现航车与所述水下牵引机保持同步前进运动的目的。
[0013]进一步地，所述Z轴模组滑台的材质为轻质高强铝合金。
[0014]进一步地，所述Z轴模组滑台的宽度、所述水下牵引机的宽度均小于所述水池的宽度。
[0015]进一步地，所述Z轴模组滑台与所述航车通过螺栓固定连接中的所述螺栓数量为4个或者6个。
[0016]进一步地，所述拉力传感器与所述模组
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拉力传感器铰接机构通过螺栓固定连接中的所述螺栓数量为4个或者6个。
[0017]本专利技术还提供一种波浪滑翔机推进性能测试方法，采用所述的一种波浪滑翔机推进性能测试装置，其特征在于，包括如下步骤：
[0018]步骤1：首先将配置某一刚度的所述弹簧组装至所述水下牵引机上，在静水中调整所述翼板以及所述主框架至水平状态；
[0019]步骤2：进行所述航车速度与所述水下牵引机前进速度适配测试，首先获取所述姿态角度传感器监测到的所述脐带缆与竖直方向的夹角，进而调整所述航车速度使其与所述水下牵引机保持同步，最终实现所述脐带缆在运动过程中保持竖直状态的目的；
[0020]步骤3：获取在该弹簧刚度下所述水下牵引机稳定运行的平均速度，可用来表征所述水下牵引机的推进性能；
[0021]步骤4：更换不同弹簧刚度的所述弹簧并重复步骤1
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3，通过对每一弹簧刚度下的所述水下牵引机平均速度的对比，可获取相应工况下，使用不同弹簧刚度所述弹簧的所述水下牵引机的推进性能。
[0022]本专利技术还提供一种波浪滑翔机推进性能测试方法，采用所述的一种波浪滑翔机推进性能测试装置，其特征在于，包括如下步骤：
[0023]步骤1：首先使用配置某一长度的所述脐带缆的所述水下牵引机进行试验；
[0024]步骤2：进行所述航车速度与所述水下牵引机前进速度适配测试，获取所述姿态角度传感器监测到的所述脐带缆与竖直方向的夹角，进而调整所述航车速度使其与所述水下
牵引机保持同步，最终实现所述脐带缆在运动过程中保持竖直状态的目的；
[0025]步骤3：获取配备该长度的所述脐带缆下的所述水下牵引机稳定运行的平均速度，可用来表征所述水下牵引机的推进性能；
[0026]步骤4：更换配备另一长度的所述脐带缆下的所述水下牵引机，并重复步骤1
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3，通过对配备不同长度所述脐带缆下的所述水下牵引机平均速度的对比，可获取相应工况下，使用不同长度所述脐带缆的所述水下牵引机的推进性能。
[0027]本专利技术有益的技术效果如下：
[0028]相对于现有固定式试验装置，垂向激励装置能够随水下牵引机做连续多个周期的同步前进运动，能够更加真实地还原出水下牵引机所处的流场环境，进而真实模拟水下牵引机主框架及翼本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种波浪滑翔机推进性能测试装置，其特征在于，包括：水池、航车、Z轴模组滑台、模组
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拉力传感器铰接机构；所述航车设置在所述水池上方的滑轨上；所述Z轴模组滑台通过定位垫板与所述航车通过螺栓固定连接；所述Z轴模组滑台的下方垫板与所述模组
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拉力传感器铰接机构的上方垫板通过螺栓固定连接；所述定位垫板为带有螺丝孔位的矩形钢板，是所述Z轴模组滑台的一部分，用于连接所述Z轴模组滑台与所述航车；所述Z轴模组滑台的下方垫板位于所述Z轴模组滑台的最下端，是一块带有螺丝孔位的矩形钢板，用于连接所述Z轴模组滑台与所述模组
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拉力传感器铰接机构；所述模组
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拉力传感器铰接机构的上方垫板位于所述Z轴模组滑台的下方垫板的下方，是一块带有螺丝孔位的矩形钢板。2.如权利要求1所述的一种波浪滑翔机推进性能测试装置，其特征在于，还包括：拉力传感器、脐带缆、脐带缆
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牵引机连接装置；所述拉力传感器设置在所述模组
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拉力传感器铰接机构下方；所述拉力传感器与所述模组
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拉力传感器铰接机构通过螺栓固定连接；所述脐带缆设置在所述拉力传感器的下方；所述脐带缆与所述拉力传感器通过固定装置连接；所述脐带缆通过所述脐带缆
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牵引机连接装置与所述水下牵引机相连接。3.如权利要求2所述的一种波浪滑翔机推进性能测试装置，其特征在于，还包括：水下牵引机；所述水下牵引机包括主框架、转动轴，翼板和弹簧，所述转动轴包括固定轴和随动轴；所述水下牵引机置于所述水池中，并完全没入水中。4.如权利要求3所述的一种波浪滑翔机推进性能测试装置，其特征在于，还包括：姿态角度传感器；所述姿态角度传感器布置在所述脐带缆、所述水下牵引机的所述主框架以及所述翼板上，用以监测所述脐带缆、所述水下牵引机的所述主框架以及所述翼板的摆动状态。5.如权利要求4所述的一种波浪滑翔机推进性能测试装置，其特征在于，所述Z轴模组滑台的材质为轻质高强铝合金。6.如权利要求5所述的一种波浪滑翔机推进性能测试装置，其特征在于，所述Z轴模组滑台的宽度、所述水下牵引机的宽度均小于所述水池的宽度。7.如权利要求6所...

【专利技术属性】
技术研发人员：田新亮，刘然然，王鹏，黄瑞，廖年游，温斌荣，刘磊，李欣，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：