【技术实现步骤摘要】
一种用于航行体上浮试验的水下拖曳装置
[0001]本专利技术涉及船舶水动力试验
，具体涉及一种用于航行体上浮试验的水下拖曳装置。
技术介绍
[0002]航行体的水下上浮及出水是一个跨介质强机动过程，表现为强非线性、非定常运动响应。同时，由于航行体上浮过程中的复杂流体动力干扰问题和运动耦合特性，很难对航行体的穿水运动过程进行建模，并分析得到精确的理论分析结果。此时，通过开展模型试验成为研究航行体紧急出水运动特性的可靠手段。
[0003]航行体紧急出水运动全过程主要分为三个阶段，分别为水下拖曳加速阶段、自由上浮阶段以及紧急出水阶段。首先，航行体在水下拖曳装置上获得稳定的初始航速并自动释放，然后航行体在剩余浮力作用下自由上浮，进入水下航行阶段。航行体在上浮过程中的运动并不局限于垂直面内，同时伴随着横滚面内的横倾，并发生一定程度的航向偏转。最后，航行体穿出水面并在水面航行过程中发生剧烈的纵向和横向摇荡，并伴随显著的航向偏转。整个上浮出水过程是一个高度复杂的非定常问题，数值建模和理论分析的难度都很大，且很难判断理论分析是否正确，需要通过开展模型试验进行验证。因此一种用于航行体在拖曳状态下水下自动拖曳装置对研究航行体紧急出水的运动特性等问题有重要的工程意义和军事价值。
[0004]由于拖曳装置完全处于水下环境中，在加速过程中，模型容易受到水流干扰等因素影响，不利于分析导致航行体发生异面运动的诱导因素；同时，浮体本身相对较大并且要求释放时的初始航速控制精度较高，使得试验更加复杂。
技术实现思路
>[0005]针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种用于航行体上浮试验的水下拖曳装置，具有操作简单、释放灵敏度高、适用范围广的特点，有利于保证试验数据准确可靠。
[0006]本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
[0007]一种用于航行体上浮试验的水下拖曳装置，其特征在于：包括
[0008]框架，在框架上设有水平的光滑滑轨、以及行进齿条，光滑滑轨和行进齿条相互平行布设；
[0009]拖拽小车，在拖拽小车上设有动力单元以及行进齿轮，拖拽小车置于光滑滑轨上，拖拽小车在光滑滑轨上水平滑动，动力单元固定在拖拽小车内部，动力单元的输出轴和行进齿轮相连，行进齿轮和行进齿条相啮合，通过动力单元驱动拖拽小车在光滑滑轨上水平移动；
[0010]托架，若干个托架以可拆卸的连接方式平行间隔固定设在拖拽小车的顶部，在托架两侧以可拆卸的连接方式固定设有夹持释放机构，夹持释放机构内设有由电磁力和弹力共同控制的固定插销，浮体模型上设有与固定插销相匹配的固定槽，通过同时控制所有固
定插销的伸出和收回，实现对浮体模型的固定和释放。
[0011]按上述技术方案，还包括岸基控制台和电缆拖链，岸基控制台设在试验水池附近的地面上，电缆拖链的一端与岸基控制台相连，另一端和拖拽小车相连，电缆拖链随拖拽小车一齐移动。
[0012]按上述技术方案，在框架上设有两条平行的光滑滑轨，在拖拽小车的底部两侧设有与光滑滑轨相匹配的滑槽或者导向轮系，依据滑槽或导向轮系，将拖拽小车限制在光滑滑轨上移动；在框架上设有限位装置，限位装置位于光滑导轨的两端头。
[0013]按上述技术方案，在拖拽小车的底部两侧分别布设两组导向轮系，四组导向轮系位于矩形的四角上，导向轮系同时位于两条光滑滑轨的内侧或外侧，且两侧导向轮系之间的间距和光滑滑轨之间的间隔相匹配；导向轮系包括位于导轨上表面、导轨下表面以及导轨侧面的导向轮。
[0014]按上述技术方案，夹持释放机构包括装配底板，在装配底板上设有第一电磁模块、第一吸附铁块、旋转杠杆以及固定插销组件，旋转杠杆以转动连接的方式设在转配底板上，固定插销组件的中部和第一吸附铁块分别设在旋转杠杆的两端；第一电磁模块固定在装配底板上，且第一电磁模块位于第一吸附铁块的运动轨迹上；通过第一电磁模块吸附或者释放第一吸附铁块，控制固定插销组件内的固定插销滑入或者滑出浮体模型内固定槽内，从而实现对固体模型的固定或者释放作业。
[0015]按上述技术方案，固定插销组件包括弹簧支座、第一弹簧、以及固定插销，固定插销的一端朝向浮体模型的开槽布设，固定插销的中部利用连接栓柱穿过椭圆孔的方式活动连接在旋转杠杆上，椭圆孔设在旋转杠杆上，固定插销的另一端和第一弹簧相连，第一弹簧的另一端通过弹簧支座固定在装配底板上；第一吸附铁块和第一弹簧位于旋转杠杆的同一侧；在第一电磁模块吸附第一吸附铁块时，旋转杠杆和浮体模型的运行方向平行，且固定槽的中心线、固定插销的轴线、第一弹簧的轴线以及弹簧支座的中点处于同一条直线上。
[0016]按上述技术方案，在装配底板上还设有螺纹连接座和夹持顶杆，螺纹连接座固定在装配底板上，且螺纹连接座和第一弹簧位于旋转杠杆的同一侧、以及和固定插销位于旋转杠杆的同一端；夹持顶杆以螺纹连接的方式设在螺纹连接座上，夹持顶杆平行于固定插销布设，夹持顶杆的延长线始终与旋转杠杆有交点；通过旋转夹持顶杆使其沿伸，来控制旋转杠杆处于固定插销组件的端头朝浮体模型运动，从而实现浮体模型在托架上的固定；在装配底板的上还设有挡柱，旋转杠杆位于挡住和第一电磁模块之间。
[0017]按上述技术方案，还包括锁紧装置，锁紧装置包括设于框架上的第二电磁模块，以及设于拖拽小车上的第二吸附铁块、旋转支架和第二弹簧；第二吸附铁块通过旋转支架设在拖拽小车上，第二弹簧设于旋转支架和拖拽小车之间；通过第二电磁模块吸附第二吸附铁块，实现将拖拽小车固定在框架上。
[0018]按上述技术方案，包括多种规格的托架，根据浮体模型的规格选择相应尺寸的托架，并将夹持释放机构安装托架上；在托架上设有与浮体模型的固定槽位置相匹配的通孔，夹持释放机构的固定插销穿过通孔并插入固定槽内。
[0019]按上述技术方案，拖拽小车包括车体，在车体上设有可编程控制器、变频电机、变频器、传动齿轮组、减速器以及光栅码盘，变频电机通过减速器和传动齿轮组的输入端相连，传动齿轮组的输出端和行进齿轮相连，光栅码盘和传动齿轮组的某个齿轮同轴布设；可
编程控制器、变频电机、变频器、光栅码盘、以及岸基控制器之间电性相连；在拖拽小车的前进方向上还设有导流罩。
[0020]本专利技术具有以下有益效果：
[0021]1、浮体模型由托架和夹持释放机构固定在拖拽小车上，并利用拖拽小车和框架之间的动力单元、行进齿轮以及行进齿条对拖拽小车进行加速，从而间接的对浮体模型进行加速。当浮体模型的速度达到预设值时，通过切断夹持释放机构的电力供应，消除作用于固定插销的电磁力，固定插销在弹力的作用下快速从固定槽内缩回，实现对浮体模型的无干扰释放。同时，拖拽小车采用齿轮齿条机构在光滑轨道上进行加速，使得加速过程更加平稳可控。
[0022]2、为了精准控制拖拽小车的拖曳速度和加减速时间，采用变频电机和变频器对驱动电机进行闭环控制。利用矢量变频器对交流电动机进行速度控制实现在较大范围内对速度的精确控制，以满足多种工况下的速度要求。
[0023]3、根据试验浮体本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于航行体上浮试验的水下拖曳装置，其特征在于：包括框架，在框架上设有水平的光滑滑轨、以及行进齿条，光滑滑轨和行进齿条相互平行布设；拖拽小车，在拖拽小车上设有动力单元以及行进齿轮，拖拽小车置于光滑滑轨上，拖拽小车在光滑滑轨上水平滑动，动力单元固定在拖拽小车内部，动力单元的输出轴和行进齿轮相连，行进齿轮和行进齿条相啮合，通过动力单元驱动拖拽小车在光滑滑轨上水平移动；托架，若干个托架以可拆卸的连接方式平行间隔固定设在拖拽小车的顶部，在托架两侧以可拆卸的连接方式固定设有夹持释放机构，夹持释放机构内设有由电磁力和弹力共同控制的固定插销，浮体模型上设有与固定插销相匹配的固定槽，通过同时控制所有固定插销的伸出和收回，实现对浮体模型的固定和释放。2.根据权利要求1所述的用于航行体上浮试验的水下拖曳装置，其特征在于：还包括岸基控制台和电缆拖链，岸基控制台设在试验水池附近的地面上，电缆拖链的一端与岸基控制台相连，另一端和拖拽小车相连，电缆拖链随拖拽小车一齐移动。3.根据权利要求1所述的用于航行体上浮试验的水下拖曳装置，其特征在于：在框架上设有两条平行的光滑滑轨，在拖拽小车的底部两侧设有与光滑滑轨相匹配的滑槽或者导向轮系，依据滑槽或导向轮系，将拖拽小车限制在光滑滑轨上移动；在框架上设有限位装置，限位装置位于光滑导轨的两端头。4.根据权利要求2所述的用于航行体上浮试验的水下拖曳装置，其特征在于：在拖拽小车的底部两侧分别布设两组导向轮系，四组导向轮系位于矩形的四角上，导向轮系同时位于两条光滑滑轨的内侧或外侧，且两侧导向轮系之间的间距和光滑滑轨之间的间隔相匹配；导向轮系包括位于导轨上表面、导轨下表面以及导轨侧面的导向轮。5.根据权利要求1所述的用于航行体上浮试验的水下拖曳装置，其特征在于：夹持释放机构包括装配底板，在装配底板上设有第一电磁模块、第一吸附铁块、旋转杠杆以及固定插销组件，旋转杠杆以转动连接的方式设在转配底板上，固定插销组件的中部和第一吸附铁块分别设在旋转杠杆的两端；第一电磁模块固定在装配底板上，且第一电磁模块位于第一吸附铁块的运动轨迹上；通过第一电磁模块吸附或者释放第一吸附铁块，控制固定插销组件内的固定插销滑入或者滑出浮体模型内固定槽内，从而实现对固体模型的固定或者释放作业。6.根据权利要求5所述的用于航行体上浮试验的水下拖...
【专利技术属性】
技术研发人员：李磊鑫，张树迪，柏铁朝，陈小龙，缪宇跃，
申请(专利权)人：中国舰船研究设计中心，
类型：发明
国别省市：
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