[发明专利]一种基于水池的水下滑翔机配平方法

权利要求书

1.一种基于水池的水下滑翔机配平方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）建立水下滑翔机载体模型，并提取载体与水接触的零部件，建立材料特性为水的浮力模型，设计浮力块及布置安装位置并使浮力模型的浮心位置保持不变，用于抵消海水与淡水密度差造成的浮力差；

2）划分配重区域并记录配重区域坐标，并根据载体模型获得理论质心坐标；

3）通过载体模型与浮力模型进行初配，保证浮力与重力之差小于阈值，且载体重心在浮心之下；

4）将初配后的水下滑翔机载体安装浮力块并放入水池，控制载体的俯仰机构使载体艏部朝下并垂直；然后根据浮力电位计调节浮力状态，使载体在水面处于悬浮状态，并且载体艉部末端与水面持平，此时通过获取浮力电位计变化量得到载体体积量V，进而得出偏差配重质量M1，根据力矩平衡原理得出艏部配重增减质量M2与艉部配重增减质量M3；

5）从水池中捞出载体，根据步骤4）计算出的配重增减质量M2、M3，对载体进行配重再次安装，安装完成后再次将载体放入水池，重复步骤4），直到浮力电位计值与配平前浮力电位计标定时的设定值相等为止；

6）保持步骤5）中的浮力电位计值不变，控制俯仰机构运动到俯仰电位计值与配平前载体俯仰电位计标定时的设定值相等，从此位置开始调节俯仰电位计使俯仰机构运动到载体反馈纵倾角在0度设定误差区间，此时通过获取俯仰电位计变化量得到俯仰机构移动距离L1，并根据力矩平衡原理得到艏部与艉部配重相互移动的重量即配重增减质量M5；

7）从水池中捞出载体，根据步骤6）计算出的配重增减质量M5，对载体进行配重再次安装，安装完成后再次将载体放入水池，重复步骤6），直到俯仰电位计值与配平前载体浮力电位计标定时的设定值相等为止；

8）保持步骤5）中的浮力电位计值不变，控制俯仰机构在步骤7）的基础上使俯仰机构向前移动距离L2后，读取电子罗盘反馈的纵倾角α,通过计算得到稳心高e，将计算稳心高e与理想的稳心高e1进行对比，并根据力矩平衡原理计算出为达到理想的稳心高e1所需要对载体配重进行配重上下调节量M6；

9）从水池中捞出载体，根据步骤8）计算出的配重上下调节量M6，对载体进行配重再次安装，安装完成后再次将载体放入水池，重复步骤8），直到稳心高e在理想的稳心高e1内；

10）在第9）步基础上，保持浮力电位计值不变，将俯仰电位计值调节到标定时设定值，此时纵倾角在0度设定误差区间内，读取并记录此时的横滚角度β，根据力矩平衡原理计算左右配重增减量M7；

11）从水池中捞出载体，根据步骤10）计算出的左右配重增减量M7，对载体进行配重再次安装，安装完成后再次将载体放入水池，重复步骤10），直到横滚角度在0度设定误差区间内为止。

2.根据权利要求1所述的一种水下滑翔机用水池配平方法，其特征在于，水下滑翔机第一次下水前需对电子罗盘进行校准，用于抵消装配误差，具体如下：

纵倾角的校正：将水下滑翔机载体放置在平台上，打开激光水平仪并调整自身水平；调节激光水平仪的高度与水下滑翔机的横滚角，使得激光水平仪的水平激光束与水下滑翔机的中轴线等高，通过调整载体的纵倾角，确保水平激光束同时穿过两个水平翼安装螺纹孔，记录当前的纵倾角值作为纵倾角校准的偏差值；

横滚角的校正如下：沿水下滑翔机轴线方向转动载体，确保水平激光束同时穿过两个艉部固定架螺纹孔的中心位置，记录当前的横滚角值作为横滚角校准的偏差值；

根据两个偏差值分别在水下滑翔机控制系统内进行纵倾角和横滚角的校正。

3.根据权利要求1所述的一种水下滑翔机用水池配平方法，其特征在于，步骤2）具体如下：

配重区域包括艏部配重区域与艉部配重区域，在载体设计时完成布置，并记录位置坐标；基于载体中轴线，艏部配重区域包括正上、正下、正左、正右四处，艉部配重区域包括正下、左下45度、右上45度三处。

4.根据权利要求1所述的一种水下滑翔机用水池配平方法，其特征在于：

所述稳心高e=M4*L1/（M艏+M艉+M+M1）/tanα，其中，M4为俯仰机构质量， M艏、M艉分别为初配时艏部配重质量、艉部配重质量，M为载体理论质量，M3+M2=M1。