[發明專利]一種用于水下試驗模型的重心調節裝置及方法

在審

• 申請號: 202210965592.5
• 申請日: 2022-08-12
• 公開（公告）號: CN115180104A
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 陳長盛;鐘焱;李國平;馮海軍;馬振來;章藝
• 申請（專利權）人: 中國船舶集團有限公司第七〇四研究所
• 主分類號: B63G8/22
• 分類號: B63G8/22
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;王晶

本發明涉及一種用于水下試驗模型的重心調節裝置及方法，在水下試驗模型內部設置三個調節水艙和六個開放式水艙，每個調節水艙的液體進出口裝有電磁控制閥，出口上安裝調節水泵，開放水艙的進水管路上安裝調節水泵；該方法采用上位機估算模型重心位置，給出模型縱向三個重心位置；計算為保持重心位置穩定時三個調節水艙的水位信息h1、h2、h3，并計算達到水位信息所需水量，確定所需流量q1，q2，q3，q4；電磁閥及調節泵達到開啟時間后，讀取調節水泵的流量信息Q1，Q2，Q3，Q4和調節水艙水位信息H1，H2，H3；若Q1＝q1，Q2＝q2，Q3＝q3，Q4＝q4，H1＝h1，H2＝h2，H3＝h3，完成水位調節。

技術領域

本發明涉及一種重心調節系統，具體涉及一種用于大尺度水下試驗模型的可實現重心調節裝置。

背景技術

現有的重心調節機構一般由驅動裝置、導軌和重物構成，重物塊沿導軌運動來實現對系統重心位置的調節。重心調節機構在一些復雜系統中得到了廣泛的應用。如文獻《小型水下航行器重心調節機構設計》和《水下航行器重心調節機構設計》介紹了一種水下航行器的重心調節結構，重心調節機構通過步進電機帶動變速控制絲桿，絲桿帶動質量塊來實現系統重心高精度調節。重心調節裝置俯仰角調節范圍≤±45度，調節精度為0.1度，重心調節量不小于2.5kg。

但是上述的重心調節機構僅能小體積小質量潛水器的重心調節起到作用，對大尺度大質量的水下試驗重心和浮心的調節效果有限。大質量水下潛器的浮力調節和浮心-重心調節功能單獨實現，大部分為通過改變油囊體積改變浮力，通過改變重體如壓載鐵等在整船的位置來改變重心，且存在控制精度差，檢測不準的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于水下試驗模型重心調節裝置及方法，維持水下試驗模型重心位置相對穩定，滿足該水下試驗模型對不同設備和不同動力學系統的性能驗證需求；同時通過對水下試驗模型調節艙注入水和排除調節水達到減少模型變形，以免引起過大的彎曲力矩和剪切力，降低模型振動的目的。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：一種用于水下試驗模型的重心調節裝置，在水下試驗模型內部設置三個調節水艙和六個無介質流失的開放式水艙，調節水艙分別布置于首部艙室和中部艙室，其他艙室為開放式水艙；每個調節水艙的液體進出口均裝有電磁控制閥，用于控制調節水艙內液體截止流入流出，每個調節水艙的出口管路上安裝調節水泵，用于調整各個調節水艙內水位及重量；通過控制調節水艙中的壓載水水位來調節控制水重量分布從而調整試驗模型重心位置，六個無介質流失的開放水艙的進水管路上安裝調節水泵，通過進出水能維持模擬艙段重量不變。

進一步，所述重心調節裝置的吸排水采用高壓調節水泵作為動力，通過電磁閥來控制水流的方向，通過水位計、流量計實現調節水的質量調配和調節信息的實時監測。

進一步，所述電磁控制閥，調節水泵均可遙控方式開啟，并與上位機控制系統實現聯動。

一種用于水下試驗模型的重心方法，采用用于水下試驗模型的重心調節裝置，其步驟為：

(1)根據試驗需求更換水下試驗模型內部設備安裝及布局，根據設備質量及其重心位置，上位機估算水下試驗模型重心位置，給出水下試驗模型縱向重心位置X1，X2，X3；

(2)根據水位調節原理，計算為保持重心位置穩定時三個調節水艙的水位信息h1、h2、h3，并計算達到水位信息所需水量，確定三個調節水艙和開放水艙所需流量q1，q2，q3，q4；

(3)根據流量信息確定各個管路中電磁閥開啟時間及調節水泵開啟時間；

(4)控制器輸出電磁閥及調節水泵開啟指令，達到開啟時間后，讀取四個調節水泵的流量信息Q1，Q2，Q3，Q4和三個調節水艙水位信息H1，H2，H3；

(5)若Q1＝q1，Q2＝q2，Q3＝q3，Q4＝q4，H1＝h1，H2＝h2，H3＝h3，完成水位調節；(6)若不滿足5)中條件，則重復步驟(3)-(4)；