[發(fā)明專利]一種內(nèi)嵌式水洞試驗(yàn)用舵角控制裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010858273.5
• 申請(qǐng)日: 2020-08-24
• 公開（公告）號(hào): CN112027016A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃闖;羅凱;葉常盛;李代金;黨建軍;許海雨;左振浩;劉富強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B63B71/00
• 分類號(hào): B63B71/00;G01M10/00
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所 61214
• 代理人: 韓玙

本發(fā)明公開了一種內(nèi)嵌式水洞試驗(yàn)用舵角控制裝置，包括依次連接的伺服驅(qū)動(dòng)裝置、液壓隨動(dòng)裝置和操舵裝置，操舵裝置連接舵軸一端，舵軸另一端固定連接舵，舵軸中間活動(dòng)連接航行器模型殼體；上位機(jī)發(fā)送舵角指令給電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)，伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)由絲杠和絲杠螺母構(gòu)成的滾珠絲杠轉(zhuǎn)化為主動(dòng)液壓缸活塞的平動(dòng)，位置傳感器實(shí)時(shí)反饋主動(dòng)液壓缸活塞位置構(gòu)成比例微分的閉環(huán)控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)位置的精確控制。液壓隨動(dòng)系統(tǒng)中隨動(dòng)液壓缸活塞對(duì)主動(dòng)液壓缸活塞的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行精確跟隨，然后通過操舵裝置的連桿、擺桿將隨動(dòng)液壓缸活塞平動(dòng)轉(zhuǎn)化為舵軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)位置的精確傳遞。根據(jù)上述原理設(shè)計(jì)舵角控制裝置，在各部件配合下可以實(shí)現(xiàn)舵角的精確控制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于航行器模型試驗(yàn)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種內(nèi)嵌式水洞試驗(yàn)用舵角控制裝置。

背景技術(shù)

水洞試驗(yàn)是對(duì)水下航行器模型進(jìn)行流體動(dòng)力特性和控制規(guī)律研究的重要方式。超空泡航行器是一種高速水下航行器，通過生成附體超空泡，使得航行阻力大幅減小，航行速度大幅增加，具有廣闊的軍事應(yīng)用前景。在水洞中通過人工通氣的方式獲得超空泡，改變舵片位置測(cè)試舵片流體動(dòng)力和鉸鏈力矩，即可獲得舵片在超空泡條件下的流體動(dòng)力特性和鉸鏈力矩特性。然而，不同于常規(guī)全沾濕航行器，超空泡航行器的舵片受力情況在試驗(yàn)中會(huì)受到超空泡形態(tài)、位置的影響。因此，在超空泡航行器舵片相關(guān)試驗(yàn)中，要盡量弱化模型支撐機(jī)構(gòu)和舵片操縱機(jī)構(gòu)對(duì)水洞工作段的流動(dòng)狀態(tài)以及超空泡形態(tài)的影響。

發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)枮?01811116788.7、公開號(hào)為CN109341917A、名稱為“用于水洞的舵翼組合操縱面舵力測(cè)量裝置”，其直接利用驅(qū)動(dòng)裝置使得舵軸和轉(zhuǎn)動(dòng)舵轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度實(shí)現(xiàn)從一個(gè)舵角工況向另一舵角工況的轉(zhuǎn)變，不拆卸試驗(yàn)裝置就能實(shí)現(xiàn)多個(gè)舵角的舵力測(cè)量。其中舵角控制裝置將舵片模型從水洞上蓋板直接深入水洞工作段，僅能在全沾濕條件下操縱舵片，且無法考慮航行器對(duì)流場(chǎng)及舵片流體動(dòng)力特性的影響。超空泡航行器舵片的水洞試驗(yàn)，需要測(cè)試舵片在穿刺空泡條件下流體動(dòng)力特性，舵片必須固定在航行器的縮比模型上，且部分穿刺超空泡進(jìn)入水中。因此，其中的舵片試驗(yàn)方法不能用于超空泡航行器舵片的水洞試驗(yàn)。為了能夠在不影響超空泡形態(tài)的前提下，測(cè)試舵片穿刺超空泡狀態(tài)下的流體動(dòng)力特性，需要設(shè)計(jì)一種集成于試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷膬?nèi)嵌式舵角控制裝置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種內(nèi)嵌式水洞試驗(yàn)用舵角控制裝置，能夠?qū)崟r(shí)反饋舵角位置信息構(gòu)成閉環(huán)控制，從而精確控制舵角位置。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種內(nèi)嵌式水洞試驗(yàn)用舵角控制裝置，包括依次連接的伺服驅(qū)動(dòng)裝置、液壓隨動(dòng)裝置和操舵裝置，操舵裝置連接舵軸一端，舵軸另一端固定連接舵，舵軸中間活動(dòng)連接航行器模型殼體。

本發(fā)明的特點(diǎn)還在于：

伺服驅(qū)動(dòng)裝置包括依次連接的上位機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、編碼器、伺服電機(jī)、減速器、聯(lián)軸器a、絲杠，絲杠螺紋連接絲杠螺母，絲杠螺母連接液壓隨動(dòng)裝置。

絲杠遠(yuǎn)離聯(lián)軸器a的一端通過軸承活動(dòng)連接機(jī)座。

機(jī)座上正對(duì)絲杠螺母方向還安裝位置傳感器，位置傳感器連接上位機(jī)。

液壓隨動(dòng)裝置包括主動(dòng)液壓缸缸體，主動(dòng)液壓缸缸體固定連接機(jī)座，主動(dòng)液壓缸缸體內(nèi)連接主動(dòng)液壓缸活塞，主動(dòng)液壓缸活塞連接絲杠螺母，還包括隨動(dòng)液壓缸缸體，隨動(dòng)液壓缸缸體內(nèi)連接隨動(dòng)液壓缸活塞，主動(dòng)液壓缸缸體位于主動(dòng)液壓缸活塞兩側(cè)分別通過液壓管路連接隨動(dòng)液壓缸缸體內(nèi)壁位于隨動(dòng)液壓缸活塞的兩側(cè)，隨動(dòng)液壓缸活塞連接操舵裝置。

操舵裝置包括連桿，連桿通過聯(lián)軸器b連接隨動(dòng)液壓缸活塞，連桿活動(dòng)連接擺桿，擺桿垂直固定連接舵軸。

連桿中間連接微型拉壓力傳感器。

連桿與擺桿連接處開設(shè)腰型孔，連桿與擺桿通過穿過腰型孔的銷軸連接，銷軸過盈連接在擺桿上。