[发明专利]一种用于水洞试验的模型角度可控调节装置

说明书

本发明公开了一种用于水洞试验的模型角度可控调节装置，包括水洞试验段，所述水洞试验段上设有用于固定并调节模型角度的基座，所述基座上设置有用于调整试验模型角度的运动机构，所述运动机构包括位于基座上方的俯仰运动机构和偏航运动机构以及吊挂于俯仰运动机构下端的翻转运动机构。本发明通过在水洞试验段中采用模型角度可控调节装置，实现水下航行器试验模型偏航、俯仰、翻转的运动控制，完成水下航行器模型与来流速度方向不同夹角之间的流场测量与分析；由计算机控制模型运动，能够有效的获得水下航行器模型周围的流场数据；易于附加安装和拆卸、装置对内部流场干扰较小。

技术领域

本发明涉及一种调节装置，尤其涉及一种用于水洞试验的模型角度可控调节装置。

背景技术

水下航行器在行驶过程中受到的阻力有压差阻力和摩擦阻力，摩擦阻力约占总阻力的70％。因此，减少水下航行器在行驶中受到的摩擦阻力可以大幅降低航行的总阻力，有效地节省能源消耗、提高航速并且延长航程。

现有使用水洞实验装置进行水下航行器的减阻研究，多是将水下航行器模型与来流方向平行放置，研究其所受到的阻力。但是在水下航行器的实际运动过程中，由于外部水流冲击和航行体自身惯性等因素，其运动过程并不是时刻与水流方向平行，因此研究航行器模型与来流方向不同夹角时所受到的阻力是非常有必要的。

现有的在水洞试验中调节试验模型的装置大多需要对原本的水洞装置进行改造，过程繁琐、造价高昂且不易还原为原本的水洞装置，因此急需一种可用于水洞装置的可简易安装和拆卸的试验模型角度可控调节装置。

发明内容

发明目的：本发明旨在提供一种适用于水下航行器模型水洞试验的模型角度可控调节装置。

技术方案：本发明所述的一种用于水洞试验的模型角度可控调节装置，包括水洞试验段，所述水洞试验段上设有用于固定并调节模型角度的基座，所述基座上设置有用于调整试验模型角度的运动机构，所述运动机构包括位于基座上方的俯仰运动机构和偏航运动机构以及吊挂于俯仰运动机构下端的翻转运动机构。

其中，所述偏航运动机构包括安装在基座上的蜗杆、蜗杆支撑架、偏航减速器、偏航减速器支撑座以及偏航运动电机，所述偏航减速器安装固定在偏航减速器支撑座上，所述蜗杆支撑架内设置有用于衬套的第一铜套，所述蜗杆从偏航减速器输出端穿过第一铜套由蜗杆支撑架支撑；所述偏航运动机构还包括设置于蜗杆上方的偏航转盘，所述偏航转盘下方设置有蜗轮，蜗轮的中间设置有蜗轮轴，所述的蜗轮由上下两个圆锥滚子轴承支撑，所述的圆锥滚子轴承设置于基座和偏航转盘的轴承座内，所述蜗轮轴与蜗轮连接并与偏航转盘固定。

所述俯仰运动机构贯穿设置于基座的上下两侧，下端位于水洞试验段的内部，所述俯仰运动机构设置于偏航转盘上；所述俯仰运动机构包括俯仰运动电机、俯仰减速器、俯仰减速器支撑座、转轴、第二铜套、支撑架以及俯仰杆，所述俯仰减速器支撑座设置在偏航转盘上，所述的第二铜套设置于支撑架内，所述转轴从俯仰减速器输出端穿过第二铜套和俯仰杆由支撑架支撑，所述的俯仰杆与转轴连接，所述俯仰杆为中空且上方开有小口，便于将控制翻转运动电机的电线与运动控制器相连接。

所述翻转运动机构位于水洞试验段的内部，所述翻转运动机构的一端与试验模型连接，所述翻转运动机构包括电机保护壳、电机保护壳端盖、翻转运动电机、翻转减速器、电机保护壳后盖、防水轴承和翻转轴；所述电机保护壳与俯仰杆的末端用螺钉固定，电机保护壳中设置有翻转运动电机和翻转减速器；所述翻转减速器与电机保护壳用螺钉固定，电机保护壳前端的轴承座内设有防水轴承，所述电机保护壳端盖通过螺钉固定在电机保护壳前端，电机保护壳端盖限制防水轴承移动。

本发明中，所述基座通过支架固定于水洞试验段上，所述支架为合拢式支架。

所述俯仰运动机构、偏航运动机构和翻转运动机构与带动试验模型运动的运动控制器连接，控制俯仰运动机构带动试验模型在垂直方向上绕X轴转动，控制偏航运动机构带动试验模型在水平方向上绕试验模型坐标轴Z轴转动，控制翻转运动机构带动试验模型绕自身中心轴即Y轴转动。