[發明專利]一種基于氣動懸浮無摩擦式慣量質心調節裝置

有效

• 申請號: 201911148461.2
• 申請日: 2019-11-21
• 公開（公告）號: CN111006846B
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 魏飛;羅朋;蒲錦華;張文軍;劉曉峰;張科
• 申請（專利權）人: 中國特種飛行器研究所
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00;G01M1/12
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 王世磊

本發明提供一種基于氣動懸浮無摩擦式慣量質心調節裝置，包括扭簧位移實時監測的周期衰減結構、模型多自由度定位結構以及橫向調節結構。在結構上，采用氣動管道結構有利于提供均勻的懸浮力，在慣量調試過程中，避免不均勻氣體懸浮力對模型阻尼運動的影響，提高了測量的精準性；模型多自由度定位結構具有傾角調節與旋轉角度定位調節的功能，具有高度的適用性與靈活性，滿足不同類別模型的慣量調節。

技術領域

本發明屬于水動力實驗模擬系統技術領域，具體涉及一種基于氣動懸浮無摩擦式慣量質心調節裝置。

背景技術

水動力試驗中，模型慣量質心調節是水動力實驗模擬系統技術領域的一項重要技術，對水面以及水下船體、平臺、潛艇、兵器等其他模型研發具有重要的作用。試驗模型慣量質心調節裝置的可靠性直接決定著最新研制型號模型數據的準確性與有效性。在水動力試驗過程中，為了使試驗模型與實際模型相似，一般根據傅汝德相似理論對模型的慣量質心進行等效縮比，確保模型在試驗運動過程中具有真實模型一樣的外形與運動姿態。慣量質心的調節，是模型試驗的基礎。目前，在慣量調節過程中，一般采用傳統的三線擺來測量，也有一些采用框式測量儀，這些測量工具由于尺寸偏小，不具有集成質量特性調節功能，且普通的測量方法和儀器誤差較大，在一定程度上無法滿足實驗要求。目前慣量質心調節裝置的缺點主要包括以下內容：(1)在慣量質量質心測量中，在測量平臺以一定的擺幅進行運動時，轉動平臺與支撐面產生滑動摩擦，滑動摩擦力影響平臺的擺動的準確周期，直接影響質量質心的準確性；(2)當給予一定轉動擺幅時，平臺在扭簧的作用下做衰減運動，扭簧在使用一定的周期后，或者突發因素容易產生失效，直接影響擺動周期大小，影響測量數據的準確性；(3)模型慣量調節過程中，由于模型結構的復雜性，在固定過程中具有一定的困難，影響試驗測量效率。

發明內容

發明目的：提供一種基于氣動懸浮無摩擦式慣量質心調節裝置，包括扭簧位移實時監測的周期衰減結構、模型多自由度定位結構以及橫向調節結構。在結構上，采用氣動管道結構有利于提供均勻的懸浮力，在慣量調試過程中，避免不均勻氣體懸浮力對模型阻尼運動的影響，提高了測量的精準性；模型多自由度定位結構具有傾角調節與旋轉角度定位調節的功能，具有高度的適用性與靈活性，滿足不同類別模型的慣量調節。

本發明的技術方案：提供一種基于氣動懸浮無摩擦式慣量質心調節裝置，所述慣量質心調節裝置包括模型多自由度定位結構2、動力周期衰減結構1和橫向調節結構3，

所述動力周期衰減結構1包括上懸浮端蓋1-1、第二驅動件、U形氣道1-12-7、衰減結構1-14、氣密外壁1-13和底面密封壁1-4；所述上懸浮端蓋1-1位于U形氣道1-12-7上方，U形氣道1-12-7與氣源連通，通入U形氣道1-12-7內的氣體產生浮力，用于使上懸浮端蓋1-1與U形氣道1-12-7無摩擦接觸；第二驅動件與氣密外壁1-13固定連接，第二驅動件的驅動端與上懸浮端蓋1-1連接，用于驅動上懸浮端蓋1-1旋轉；

所述衰減結構包括上端蓋1-14-2、轉軸1-14-12、扭簧1-14-4、軸承套筒1-14-8、位移傳感器1-14-6；所述轉軸1-14-12的上端通過軸承1-14-7與上端蓋1-14-2連接，下端與底面密封壁1-4固定連接，上端蓋1-14-2與上懸浮端蓋1-1固定連接；所述轉軸1-14-12穿設于軸承套筒1-14-8內，軸承套筒1-14-8的上端與上端蓋1-14-2固定連接；所述扭簧1-14-4套設于所述轉軸1-14-12上，并位于軸承套筒1-14-8內，所述扭簧1-14-4的扭簧固定端1-14-5與軸承套筒1-14-8固定連接，另一端與轉軸1-14-12固定連接；所述位移傳感器1-14-6位于扭簧1-14-4的下端，并與轉軸1-14-12固定，用于監測扭簧的位移變化量；上懸浮端蓋1-1旋轉，通過上端蓋1-14-2帶動軸承套筒1-14-8旋轉，軸承套筒1-14-8使扭簧產生彈性變形，轉化為彈性勢能，產生衰減擺動運動；

所述橫向調節結構3包括橫向移動板和燕尾槽導軌；燕尾槽導軌與上懸浮端蓋1-1固定連接，橫向移動板與模型多自由度定位結構2連接；橫向移動板帶動模型多自由度定位結構2沿燕尾槽導軌橫向滑動；