[發明專利]一種不規則水下航行器浮心測量裝置及方法

有效

• 申請號: 201711361510.1
• 申請日: 2017-12-18
• 公開（公告）號: CN108007642B
• 公開（公告）日: 2023-06-13
• 發明（設計）人: 耿鵬飛;李濤;程彩霞;肖志勇;張東利
• 申請（專利權）人: 中船重工西安東儀科工集團有限公司
• 主分類號: G01M1/12
• 分類號: G01M1/12
• 代理公司: 西安匠星互智知識產權代理有限公司 61291
• 代理人: 陳星

1.一種不規則水下航行器浮心測量方法，其特征在于：利用浮心測量裝置，通過以下步驟實現測量；

所述浮心測量裝置包括測量平臺、調平裝置、升降裝置、稱重組件、測控及數據采集系統；

所述測量平臺包括底座和安裝基座；所述底座上裝有旋轉機構和推桿機構；所述安裝基座上表面與旋轉機構連接，安裝基座邊緣與推桿機構連接，推桿機構能夠推動安裝基座繞旋轉機構擺動；安裝基座下表面連接被測水下航行器；

所述調平裝置、升降裝置和稱重組件成套配合使用，且數量為三；所述升降裝置和稱重組件安裝在調平裝置上，調平裝置放置在水池臺面上，通過各套設備中的調平裝置配合使用，使各套設備中的稱重組件能夠同時受力且受力均勻；

所述升降裝置包括電機和頂塊，電機能夠帶動頂塊在Z方向運動，且各套設備中的升降裝置同步運動能夠同步支撐底座；所述Z方向為豎直方向，所述稱重組件包括Z方向布置的稱重傳感器，當電機帶動頂塊在Z方向向下運動，頂塊脫離底座后，由稱重傳感器支撐底座并測力；

所述測控及數據采集系統能夠采集稱重傳感器的輸出信號；

所述方法包括以下步驟：

步驟1：將水下航行器連接在安裝基座下表面；將底座吊放到升降裝置上，并由頂塊支撐；水池處于空水狀態；控制3個電機同步轉動帶動頂塊向下運動；當頂塊與底座脫離，由3個稱重傳感器支撐底座后，依次得到1,2,3號三個稱重傳感器上的讀數為之后控制3個電機同步轉動帶動頂塊向上運動，使稱重傳感器脫離底座，由頂塊支撐底座；

步驟2：控制推桿機構推動安裝基座繞旋轉機構擺動至設定角度α，α為擺動方向與豎直方向的夾角；然后控制3個電機同步轉動帶動頂塊向下運動；當頂塊與底座脫離，由3個稱重傳感器支撐底座后，依次得到1,2,3號三個稱重傳感器上的讀數為之后控制3個電機同步轉動帶動頂塊向上運動，使稱重傳感器脫離底座，由頂塊支撐底座；并控制推桿機構帶動安裝基座繞旋轉機構擺動至初始狀態；

步驟3：在水池內注水，使水面淹沒水下航行器；控制3個電機同步轉動帶動頂塊向下運動；當頂塊與底座脫離，由3個稱重傳感器支撐底座后，依次得到1,2,3號三個稱重傳感器上的讀數為之后控制3個電機同步轉動帶動頂塊向上運動，使稱重傳感器脫離底座，由頂塊支撐底座；

步驟4：控制推桿機構推動安裝基座繞旋轉機構擺動至設定角度α；然后控制3個電機同步轉動帶動頂塊向下運動；當頂塊與底座脫離，由3個稱重傳感器支撐底座后，依次得到1,2,3號三個稱重傳感器上的讀數為之后控制3個電機同步轉動帶動頂塊向上運動，使稱重傳感器脫離底座，由頂塊支撐底座；并控制推桿機構帶動安裝基座繞旋轉機構擺動至初始狀態；

步驟5：根據公式

得到水下航行器在X方向、Y方向和Z方向的質心位置x_f，y_f和z_f；其中XY平面為水平面，坐標系原點取旋轉機構中心；f＝w₁+w₂+w₃，L₁,L₂,L₃為1,2,3號三個稱重傳感器與OY軸的垂直距離，H₁,H₂為2,3號稱重傳感器與OX軸的垂直距離。

2.根據權利要求1所述一種不規則水下航行器浮心測量方法，其特征在于：在頂塊的運動行程內安裝有行程開關；當電機帶動頂塊在Z方向向上運動并觸發上行程開關時，電機停止，頂塊支撐底座；當電機帶動頂塊在Z方向向下運動并觸發下行程開關時，電機停止，頂塊脫離底座，稱重傳感器支撐底座。

3.根據權利要求1或2所述一種不規則水下航行器浮心測量方法，其特征在于：底座上安裝有限位開關；當推桿機構推動安裝基座繞旋轉機構擺動并觸發限位開關時，推桿機構停止。

4.根據權利要求3所述一種不規則水下航行器浮心測量方法，其特征在于：所述調平裝置由機座與螺桿組成，升降裝置和稱重組件安裝在機座上；通過旋轉螺桿對機座進行調平。

5.根據權利要求3所述一種不規則水下航行器浮心測量方法，其特征在于：推桿機構上安裝有鎖緊機構，當推桿機構推動安裝基座繞旋轉機構擺動至設定角度后，鎖緊機構能夠將推桿機構鎖定。

6.根據權利要求1所述一種不規則水下航行器浮心測量方法，其特征在于：所述測控及數據采集系統能夠控制各套設備中的電機同步運動，控制推桿機構運動，并采集行程開關以及限位開關信號，并根據行程開關以及限位開關信號分別控制電機和推桿機構。