帶有內(nèi)置舵機(jī)裝置的超空泡航行體模型的制作方法
【專利摘要】帶有內(nèi)置舵機(jī)裝置的超空泡航行體模型，包括裝有空化器的頭部錐段及裝有尾翼的艙體，艙體包括測壓艙段、電機(jī)艙段、反饋艙段及尾翼艙段，相鄰艙段固接且密封，艙體內(nèi)裝有舵機(jī)裝置，舵機(jī)裝置包括由電機(jī)和減速機(jī)驅(qū)動(dòng)的傳動(dòng)軸，傳動(dòng)軸上裝有旋轉(zhuǎn)編碼器，傳動(dòng)軸軸端固接有主動(dòng)錐齒輪，空心軸兩端均固接有一舵軸，空心軸軸線與傳動(dòng)軸軸線垂直，空心軸上設(shè)有與主動(dòng)錐齒輪嚙合傳動(dòng)的從動(dòng)錐齒輪；電機(jī)和減速機(jī)固裝在電機(jī)艙段內(nèi)，旋轉(zhuǎn)編碼器位于反饋艙段內(nèi)，傳動(dòng)軸穿過反饋艙段并伸入尾翼艙段內(nèi)，兩個(gè)舵軸可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐在尾翼艙段，兩個(gè)舵軸形成所述尾翼。本發(fā)明能將舵機(jī)裝置集成布置在超空泡航行體模型內(nèi)部，且能實(shí)現(xiàn)對兩舵軸的主動(dòng)控制和角度反饋。
【專利說明】帶有內(nèi)置舵機(jī)裝置的超空泡航行體模型
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及超空泡水下航行體水動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及超空泡水下航行體模型，尤其涉及能夠?qū)⒛軐蓚€(gè)舵軸進(jìn)行主動(dòng)控制和角度反饋的舵機(jī)裝置集成布置在超空泡航行體模型內(nèi)的超空泡航行體模型。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)航行體在流體中高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，航行體表面的流體壓力就會降低，當(dāng)航行體的速度增加到某一臨界值時(shí)，流體的壓力將達(dá)到汽化壓，此時(shí)流體發(fā)生相變，由液相轉(zhuǎn)變?yōu)槠?，這就是空化現(xiàn)象。隨著航行體速度的不斷增加，空化現(xiàn)象沿著航行體表面不斷后移、擴(kuò)大，進(jìn)而發(fā)展成超空化形成超空泡。由于航行體在水中的摩擦阻力約為在空氣中摩擦阻力的850倍，因此，超空泡技術(shù)的應(yīng)用能夠使水下航行體的摩擦阻力大幅減小，從而大幅提高航行體的運(yùn)動(dòng)速度與航行距離。
[0003]超空泡技術(shù)減阻特性的優(yōu)點(diǎn)非常明顯，但同時(shí)也給航行體的控制、導(dǎo)航提出了更高要求。國內(nèi)外對于超空泡技術(shù)的研究最近幾年才剛剛起步，為了研究在動(dòng)態(tài)操縱狀態(tài)下航行體的流體動(dòng)力特性，目前主要在空泡水洞、風(fēng)洞等實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行模型試驗(yàn)。以往的航行體模型操縱試驗(yàn)，尤其是超空泡水下航行體模型的操縱試驗(yàn)，超空泡航行體試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷慕Y(jié)構(gòu)通常包括頭部錐段、艙體，頭部錐段與艙體固接，艙體后端裝有尾翼，頭部錐段的前端外部套接有通氣碗，通氣碗前端裝備一個(gè)空化器，其控制尾翼運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力系統(tǒng)通常采用固定式操縱部件，或者將動(dòng)力源置于試驗(yàn)?zāi)Ｐ屯獠?，前者無法準(zhǔn)確捕捉動(dòng)態(tài)操縱狀態(tài)下航行體的流體動(dòng)力特征，而后者對試驗(yàn)室條件具有較高的要求。實(shí)現(xiàn)航行體模型操縱部件動(dòng)態(tài)操縱的理想方法是在模型內(nèi)部布置動(dòng)力系統(tǒng)，為了實(shí)現(xiàn)對兩舵軸直動(dòng)和/或差動(dòng)傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)的控制，需要設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理的動(dòng)力系統(tǒng)，然而由于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的重復(fù)和模型內(nèi)部空間的限制，如何設(shè)計(jì)滿足設(shè)計(jì)要求的動(dòng)力系統(tǒng)是航行體模型操縱試驗(yàn)的研究重點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本 申請人:針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)，提供一種帶有內(nèi)置舵機(jī)裝置的超空泡航行體模型，其能夠?qū)⒍鏅C(jī)裝置集成布置在超空泡航行體試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛢?nèi)部，且能夠?qū)崿F(xiàn)對兩個(gè)舵軸的主動(dòng)控制和角度反饋。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
帶有內(nèi)置舵機(jī)裝置的超空泡航行體模型，包括頭部錐段及艙體，頭部錐段與艙體固接，艙體后端裝有尾翼，頭部錐段的前端套接有通氣碗，通氣碗前端裝備一個(gè)空化器，艙體包括沿軸向依次設(shè)置的測壓艙段、電機(jī)艙段、反饋艙段及尾翼艙段，相鄰艙段之間固定連接且密封，艙體內(nèi)裝有舵機(jī)裝置，所述舵機(jī)裝置包括傳動(dòng)軸和空心軸，所述傳動(dòng)軸由伺服電機(jī)和減速機(jī)驅(qū)動(dòng)，傳動(dòng)軸上裝有旋轉(zhuǎn)編碼器，傳動(dòng)軸軸端固接有主動(dòng)錐齒輪；所述空心軸兩端分別固接有舵軸一、舵軸二，空心軸的軸線與傳動(dòng)軸的軸線垂直，空心軸上設(shè)有從動(dòng)錐齒輪，主動(dòng)錐齒輪與從動(dòng)錐齒輪嚙合傳動(dòng)；伺服電機(jī)和減速機(jī)沿軸向固定支撐在電機(jī)艙段內(nèi)，旋轉(zhuǎn)編碼器位于反饋艙段內(nèi)，傳動(dòng)軸穿過反饋艙段并伸入尾翼艙段內(nèi)，舵軸一通過軸承和頂蓋可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐在尾翼艙段上，舵軸二通過軸套支撐在尾翼艙尾翼艙段上，舵軸一、舵軸二形成所述尾翼。
[0006]其進(jìn)一步技術(shù)方案為:
所述空心軸為整體式結(jié)構(gòu)或者分半式結(jié)構(gòu)；當(dāng)空心軸為整體式結(jié)構(gòu)時(shí),空心軸上設(shè)有一個(gè)從動(dòng)錐齒輪，所述從動(dòng)錐齒輪與主動(dòng)錐齒輪嚙合傳動(dòng)；當(dāng)空心軸為分半式結(jié)構(gòu)時(shí)，空心軸由分開的空心軸段一和空心軸段二共兩個(gè)分半軸段組成，空心軸段一與空心軸段二的中心軸線位于同一直線上，空心軸段一和空心軸段二上分別設(shè)有一個(gè)從動(dòng)錐齒輪，所述兩個(gè)從動(dòng)錐齒輪分別與主動(dòng)錐齒輪嚙合傳動(dòng)。
[0007]所述空心軸的兩端軸體的中心設(shè)有通孔，空心軸的中間軸體的中心設(shè)有方槽，通孔與方槽軸向連通，且方槽的對稱側(cè)壁上分別設(shè)有至少兩個(gè)螺紋通孔一，螺紋通孔一的軸線與空心軸的軸線垂直；舵軸一、舵軸二的一端均帶有對稱扁位，扁位上設(shè)有螺紋通孔二 ；當(dāng)空心軸為整體式結(jié)構(gòu)時(shí)，所述兩個(gè)舵軸通過通孔分別從空心軸的兩端插入，所述兩個(gè)舵軸的扁位伸入方槽，通過裝在螺紋通孔一及螺紋通孔二內(nèi)的緊固螺釘將所述兩個(gè)舵軸固裝在空心軸上；當(dāng)空心軸為分半式結(jié)構(gòu)時(shí)，沿方槽所在的軸體進(jìn)行橫剖形成空心軸段一和空心軸段二，且空心軸段一、空心軸段二上分別設(shè)有至少一對螺紋通孔一，所述兩個(gè)舵軸分別從空心軸段一和空心軸段二上的通孔插入，所述兩個(gè)舵軸的扁位分別伸入空心軸段一和空心軸段二的方槽，通過裝在螺紋通孔一及螺紋通孔二內(nèi)的緊固螺釘將所述兩個(gè)舵軸分別固裝在空心軸段一和空心軸段二上。
[0008]當(dāng)所述空心軸為分半式結(jié)構(gòu)時(shí)，所述舵軸二上扁位的外側(cè)設(shè)有軸頭，空心軸段一面對空心軸段二的端面上設(shè)有凹槽，所述凹槽內(nèi)設(shè)有套環(huán)，軸頭伸入套環(huán)內(nèi)，套環(huán)一端與所述凹槽底部抵接，另一端與舵軸二上扁位的端面抵接。
[0009]所述尾翼艙段固接有測力天平。
[0010]所述測壓艙段內(nèi)裝有壓力傳感器。
[0011]本發(fā)明的技術(shù)效果:
1、本發(fā)明所述舵機(jī)裝置采用在整體式空心軸上對稱連接兩個(gè)舵軸，并在整體式結(jié)構(gòu)空心軸上僅裝一個(gè)從動(dòng)錐齒輪，同時(shí)通過簡單的錐齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，即能實(shí)現(xiàn)兩舵軸的同步同向轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)一步地，通過將整體式結(jié)構(gòu)的空心軸替換成分半式結(jié)構(gòu)的空心軸，將兩舵軸分別裝在分體式空心軸的兩個(gè)空心軸段上，并且在兩個(gè)空心軸段上分別裝一個(gè)從動(dòng)錐齒輪，即能實(shí)現(xiàn)兩舵軸的同步反向轉(zhuǎn)動(dòng)。在所述舵機(jī)裝置整體尺寸基本不變的情況下，通過對連接兩舵軸的空心軸進(jìn)行簡單結(jié)構(gòu)上的變換，既能實(shí)現(xiàn)對兩舵軸的不同運(yùn)動(dòng)形式的主動(dòng)控制。
[0012]2、本發(fā)明所述舵機(jī)裝置中傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡單，整體結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕，并能承受一定轉(zhuǎn)矩和強(qiáng)度，同時(shí)通過對超空泡航行體模型的分段式結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，能夠?qū)⑺龆鏅C(jī)裝置集成布置在超空泡水下航行體模型的艙體中，通過對兩舵軸同向轉(zhuǎn)動(dòng)或反向轉(zhuǎn)動(dòng)的主動(dòng)控制，并且通過角度反饋及測力，最終能夠?qū)崿F(xiàn)對航行體的偏航運(yùn)動(dòng)及橫滾運(yùn)動(dòng)的控制，同時(shí)為航行體模型的整體設(shè)計(jì)和其他功能的實(shí)現(xiàn)提供了更多的空間和自由度。
【專利附圖】

【附圖說明】[0013]圖1為本發(fā)明所述超空泡航行體的剖視結(jié)構(gòu)示意圖，圖中還示出了本發(fā)明所述超空泡航行體模型用于試驗(yàn)時(shí)與水洞之間的連接結(jié)構(gòu)。
[0014]圖2為本發(fā)明所述舵機(jī)裝置的立體圖，圖中所述空心軸為整體式結(jié)構(gòu)，圖中還示出了所述舵機(jī)裝置與超空泡航行體模型裝配時(shí)的輔助結(jié)構(gòu)。
[0015]圖3為本發(fā)明所述呈整體式結(jié)構(gòu)的空心軸的立體圖。
[0016]圖4為本發(fā)明所述呈分半式結(jié)構(gòu)的空心軸的立體圖。
[0017]圖5為本發(fā)明所述舵軸一的立體圖。
[0018]圖6為本發(fā)明所述舵軸一的立體圖。
[0019]圖7為本發(fā)明所述舵機(jī)裝置在超空泡航行體模型所述艙體中的布置圖，圖中，超空泡航行體模型的所述艙體結(jié)構(gòu)完全示出，圖中空心軸為整體式結(jié)構(gòu)。
[0020]圖8為本發(fā)明所述舵機(jī)裝置在超空泡航行體模型所述艙體中的布置圖，相對于圖7而言，圖中空心軸為分半式結(jié)構(gòu)，且僅示出了所述舵機(jī)裝置末端軸系在超空泡航行體模型所述尾翼艙段內(nèi)的安裝示意圖。
[0021]其中:1、頭部錐段；2、艙體；201、測壓艙段；202、電機(jī)艙段；203、反饋艙段；204、尾翼艙段；205、連接塊；3、通氣碗；4、空化器；5、舵機(jī)裝置；501、傳動(dòng)軸；502、空心軸；5021、空心軸段一 ；5022、空心軸段二 ；5023、通孔；5024、方槽；5025、螺紋通孔一 ；503、伺服電機(jī)；504、減速機(jī)；505、旋轉(zhuǎn)編碼器；506、主動(dòng)錐齒輪；507、舵軸一 ；508、舵軸二 ；509、從動(dòng)錐齒輪；510、連接軸；6、軸承；7、頂蓋；8、軸套；9、扁位；10、螺紋通孔二 ；11、軸頭；12、套環(huán)；13、測力天平；14、壓力傳感器；15、銷釘；16、0型密封圈；17、密封軸套；18、擋套；19、連接段；20、調(diào)節(jié)塊；21、尾支桿；22、氣密接頭。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖，說明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0023]見圖1、圖2、圖7，本發(fā)明包括頭部錐段I及艙體2，頭部錐段I與艙體2固接，艙體2后端裝有尾翼，頭部錐段I的前端套接有通氣碗3，通氣碗3前端裝備一個(gè)空化器4，所述艙體2包括沿軸向依次設(shè)置的測壓艙段201、電機(jī)艙段202、反饋艙段203及尾翼艙段204，相鄰艙段之間通過銷釘15固定連接且使用O型密封圈16進(jìn)行密封，所述艙體2內(nèi)裝有舵機(jī)裝置5，所述舵機(jī)裝置5包括傳動(dòng)軸501和空心軸502，傳動(dòng)軸501由伺服電機(jī)503和減速機(jī)504驅(qū)動(dòng)，傳動(dòng)軸501上裝有旋轉(zhuǎn)編碼器505，傳動(dòng)軸501軸端固接有主動(dòng)錐齒輪506 ；空心軸502兩端分別固接有舵軸一 507、舵軸二 508，空心軸502的軸線與傳動(dòng)軸501的軸線垂直，空心軸502上設(shè)有從動(dòng)錐齒輪509，主動(dòng)錐齒輪506與從動(dòng)錐齒輪509嚙合傳動(dòng)；伺服電機(jī)503和減速機(jī)504沿軸向固定支撐在電機(jī)艙段202內(nèi)，旋轉(zhuǎn)編碼器505位于反饋艙段203內(nèi)，傳動(dòng)軸501穿過反饋艙段203并伸入尾翼艙段204內(nèi)，舵軸一 507通過軸承6和頂蓋7可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐在尾翼艙段204上，頂蓋7固裝在尾翼艙段204上，舵軸二 508通過軸套8支撐在尾翼艙尾翼艙段204上，舵軸一 507、舵軸二 508形成尾翼。
[0024]進(jìn)一步地，見圖3、圖4、圖7、圖8，所述空心軸502為整體式結(jié)構(gòu)或者分半式結(jié)構(gòu)；當(dāng)空心軸502為整體式結(jié)構(gòu)時(shí)，空心軸502上設(shè)有一個(gè)從動(dòng)錐齒輪509，從動(dòng)錐齒輪509與主動(dòng)錐齒輪506嚙合傳動(dòng)；當(dāng)空心軸502為分半式結(jié)構(gòu)時(shí)，空心軸502由分開的空心軸段一5021和空心軸段二 5022共兩個(gè)分半軸段組成，空心軸段一 5021與空心軸段二 5022的中心軸線位于同一直線上，空心軸段一 5021和空心軸段二 5022上分別設(shè)有一個(gè)從動(dòng)錐齒輪509，兩個(gè)從動(dòng)錐齒輪509分別與主動(dòng)錐齒輪506嚙合傳動(dòng)。
[0025]具體地，見圖3、圖4、圖5、圖6，所述空心軸502的兩端軸體的中心設(shè)有通孔5023，空心軸502的中間軸體的中心設(shè)有方槽5024，通孔5023與方槽5024軸向連通，且方槽5024的對稱側(cè)壁上分別設(shè)有至少兩個(gè)螺紋通孔一 5025，螺紋通孔一 5025的軸線與空心軸502的軸線垂直；舵軸一 507、舵軸二 508的一端均帶有對稱扁位9，扁位9上設(shè)有螺紋通孔二 10 ；當(dāng)空心軸502為整體式結(jié)構(gòu)時(shí)，所述兩個(gè)舵軸通過通孔5023分別從空心軸502的兩端插入，所述兩個(gè)舵軸的扁位9伸入方槽5024，通過裝在螺紋通孔一 5025及螺紋通孔二 10內(nèi)的緊固螺釘將所述兩個(gè)舵軸固裝在空心軸502上；當(dāng)空心軸502為分半式結(jié)構(gòu)時(shí)，沿方槽5024所在的軸體進(jìn)行橫剖形成空心軸段一 5021和空心軸段二 5022兩個(gè)分半軸段，且空心軸段一 5021、空心軸段二 5022上分別設(shè)有至少一對螺紋通孔一 5025，所述兩個(gè)舵軸分別從空心軸段一 5021和空心軸段二 5022上的通孔5023插入，所述兩個(gè)舵軸的扁位9分別伸入空心軸段一 5021和空心軸段二 5022的方槽5024，通過裝在螺紋通孔一 5025及螺紋通孔二10內(nèi)的緊固螺釘將所述兩個(gè)舵軸分別固裝在空心軸段一 5021和空心軸段二 5022上。為了使得空心軸5能夠承受一定的強(qiáng)度和轉(zhuǎn)矩，將所述空心軸5設(shè)置成兩端窄、中間寬的結(jié)構(gòu)形式。
[0026]進(jìn)一步地，當(dāng)空心軸502為分半式結(jié)構(gòu)時(shí)，為了確保舵軸一 507、舵軸二 508的轉(zhuǎn)軸同心，舵軸二 508上扁位9的外側(cè)設(shè)有軸頭11，空心軸段一 5021面對空心軸段二 5022的端面上設(shè)有凹槽，凹槽內(nèi)設(shè)有套環(huán)12，軸頭11伸入套環(huán)12內(nèi)，套環(huán)12 —端與所述凹槽底部抵接，套環(huán)12另一端與舵軸二 508上扁位9的端面抵接。
[0027]本發(fā)明所述舵機(jī)裝置通過對空心軸501結(jié)構(gòu)的簡單變換，即可以實(shí)現(xiàn)對所述兩個(gè)舵軸的主動(dòng)控制，使所述兩個(gè)舵軸同步同向轉(zhuǎn)動(dòng)或者同步反向轉(zhuǎn)動(dòng)(差動(dòng))，同時(shí)整個(gè)舵機(jī)裝置5結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，通過對超空泡航行體模型艙體結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，能夠?qū)⑺龆鏅C(jī)裝置5整體集成在模型的艙體2內(nèi)，將舵機(jī)裝置5集成在艙體2內(nèi)時(shí)，為了確保傳動(dòng)軸501承擔(dān)的強(qiáng)度及扭矩，在傳動(dòng)軸501與主動(dòng)錐齒輪506之間裝有連接軸510，為了保證艙體2所述四個(gè)艙段之間的密封，在電機(jī)艙段202與反饋艙段203之間通過O型密封圈16進(jìn)行密封，傳動(dòng)軸501與反饋艙段203上的安裝孔之間設(shè)有密封軸套17，密封軸套17與反饋艙段203固定連接，密封軸套17的外周面與反饋艙段203上所述安裝孔的內(nèi)表面之間、密封軸套17的內(nèi)周面與傳動(dòng)軸501的外周面之間均設(shè)有O型密封圈16進(jìn)行密封。
[0028]具體在實(shí)際模型試驗(yàn)時(shí)，由于艙體2為分段式結(jié)構(gòu)，在測壓艙段201與電機(jī)艙段202之間采用連接塊205連接，來增加整個(gè)艙體2的連接強(qiáng)度，為了在所述兩個(gè)舵軸同步同向轉(zhuǎn)動(dòng)或同步反向差動(dòng)的情況下，測量模型整體受到的水動(dòng)力，如阻力、升力和彎矩，在尾翼艙段204尾部固接有測力天平13，為了防止來流干擾測力天平13測力，在測力天平13的外部套接有擋套18，擋套18后端通過連接段19、調(diào)節(jié)塊20與尾支桿21固接，調(diào)節(jié)塊20的設(shè)置可以用于調(diào)節(jié)珍格格模型的傾角，尾支桿21則與水洞的尾部支撐架固定連接，如此，將整個(gè)超空泡航行體模型及測量裝置裝在水洞上，其中，空化器4是超空泡的發(fā)生器，氣體由外部氣源通過軟管通入模型內(nèi)并將氣體提供給通氣碗3，具體在本發(fā)明實(shí)施例中，在測壓艙段201與錐段I內(nèi)腔連通的壁面上設(shè)有氣密接頭22，輸送氣體的軟管接在氣密接頭22上，錐段I上位于通氣碗3內(nèi)部的錐段部分設(shè)有通孔，由此，將外部氣源提供的體首先通過軟管進(jìn)入錐段I的內(nèi)腔，再由錐段I頭部的通孔通入通氣碗3，由此在模型表面形成超空泡，超空泡的發(fā)生技術(shù)屬于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的運(yùn)行方式如下:
控制所述兩個(gè)舵軸同步同向轉(zhuǎn)動(dòng):在所述舵機(jī)裝置中使用呈整體式結(jié)構(gòu)的空心軸502，此時(shí)，空心軸502上僅設(shè)有一個(gè)從動(dòng)錐齒輪509，伺服電機(jī)503經(jīng)過減速機(jī)3的減速和增加扭矩作用后，帶動(dòng)傳動(dòng)軸I及主動(dòng)錐齒輪4動(dòng)作，通過主動(dòng)錐齒輪506與空心軸502上從動(dòng)錐齒輪509的嚙合傳動(dòng)，帶動(dòng)空心軸502以及與空心軸502固定連接的舵軸一 507、舵軸二 508同步同向轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，旋轉(zhuǎn)編碼器505用于實(shí)時(shí)反饋所述兩個(gè)舵軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角度；測量裝置中的測力天平13根據(jù)測量需要進(jìn)行設(shè)置，如需要同時(shí)測量阻力、升力和力矩三個(gè)分量，則可以采用三分力天平，在所述兩個(gè)舵軸同步同向轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)模式下，通過三分力天平可以測量航行體模型整體受到的阻力、升力、彎矩三項(xiàng)水動(dòng)力性能，如只需要阻力、升力或力矩中的單一分量或兩個(gè)分量，則可以采用相應(yīng)的單分力天平或二分力天平。
[0029]控制所述兩個(gè)舵軸同步反向轉(zhuǎn)動(dòng):在所述舵機(jī)裝置中使用呈分半式結(jié)構(gòu)的空心軸502，此時(shí)，空心軸502上設(shè)有兩個(gè)從動(dòng)錐齒輪509，即空心軸段一 5021和空心軸段二 5022上分別設(shè)有一個(gè)從動(dòng)錐齒輪509，伺服電機(jī)503、減速機(jī)504驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)軸501及主動(dòng)錐齒輪506動(dòng)作，通過主動(dòng)錐齒輪506與所述兩個(gè)從動(dòng)錐齒輪509的嚙合傳動(dòng)，分別帶動(dòng)空心軸段
一5021、空心軸段二 5022轉(zhuǎn)動(dòng)，且所述兩個(gè)軸段反向轉(zhuǎn)動(dòng)，繼而帶動(dòng)分別與所述兩個(gè)軸段固定連接的舵軸一 507、舵軸二 508同步反向轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，旋轉(zhuǎn)編碼器505用于實(shí)時(shí)反饋所述兩個(gè)舵軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角度；測量裝置中的測力天平13采扭力天平，在所述兩個(gè)舵軸同步反向轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)模式下，通過扭力天平可以測量航行體模型整體受到的橫滾力矩。
[0030]在測壓艙段201內(nèi)裝有壓力傳感器14，用于測量超空泡試驗(yàn)狀態(tài)下的模型表面壓力。
[0031]本發(fā)明所述舵機(jī)裝置5結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，通過超空泡航行體模型結(jié)構(gòu)中艙體2的分段式結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，能夠?qū)⒍鏅C(jī)裝置5集成布置在超空泡航行體模型艙體2的有限空間內(nèi)，同時(shí)通過對所述舵機(jī)裝置中對空心軸502結(jié)構(gòu)的簡單變換，可以實(shí)現(xiàn)對所述兩個(gè)舵軸的主動(dòng)控制，即可以使所述兩個(gè)舵軸同步同向轉(zhuǎn)動(dòng)或者同步反向轉(zhuǎn)動(dòng)(差動(dòng))，同時(shí)還能對兩舵軸進(jìn)行角度反饋，在此基礎(chǔ)上，通過模型試驗(yàn)?zāi)軌驕?zhǔn)確捕捉動(dòng)態(tài)操縱狀態(tài)下航行體的流體動(dòng)力特征，為航行體模型的整體設(shè)計(jì)和其他功能的實(shí)現(xiàn)提供了更多的空間和自由度同時(shí)。
[0032]以上描述是對本發(fā)明的解釋，不是對發(fā)明的限定，本發(fā)明所限定的范圍參見權(quán)利要求，在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)，可以作任何形式的修改。
【權(quán)利要求】
1.帶有內(nèi)置舵機(jī)裝置的超空泡航行體模型，包括頭部錐段(I)及艙體(2)，頭部錐段(O與艙體(2)固接，艙體(2)后端裝有尾翼，頭部錐段(I)的前端套接有通氣碗(3)，通氣碗(3)前端裝備一個(gè)空化器(4)，其特征在于:艙體(2)包括沿軸向依次設(shè)置的測壓艙段(201)、電機(jī)艙段(202)、反饋艙段(203)及尾翼艙段(204)，相鄰艙段之間固定連接且密封，艙體(2 )內(nèi)裝有舵機(jī)裝置(5 )，所述舵機(jī)裝置(5 )包括傳動(dòng)軸(501)和空心軸(502 )，所述傳動(dòng)軸(501)由伺服電機(jī)(503)和減速機(jī)(504)驅(qū)動(dòng)，傳動(dòng)軸(501)上裝有旋轉(zhuǎn)編碼器(505)，傳動(dòng)軸(501)軸端固接有主動(dòng)錐齒輪(506);所述空心軸(502)兩端分別固接有舵軸一(507 )、舵軸二( 508 )，空心軸(502 )的軸線與傳動(dòng)軸(501)的軸線垂直，空心軸(502 )上設(shè)有從動(dòng)錐齒輪(509)，主動(dòng)錐齒輪(506)與從動(dòng)錐齒輪(509)嚙合傳動(dòng)；伺服電機(jī)(503)和減速機(jī)(504)沿軸向固定支撐在電機(jī)艙段(202)內(nèi)，旋轉(zhuǎn)編碼器(505)位于反饋艙段(203)內(nèi)，傳動(dòng)軸(501)穿過反饋艙段(203 )并伸入尾翼艙段(204)內(nèi)，舵軸一(507 )通過軸承(6 )和頂蓋(7)可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐在尾翼艙段(204)上，舵軸二(508)通過軸套(8)支撐在尾翼艙尾翼艙段(204)上，舵軸一(507)、舵軸二(508)形成所述尾翼。
2.按權(quán)利要求1所述的帶有內(nèi)置舵機(jī)裝置的超空泡航行體模型，其特征在于:所述空心軸(502)為整體式結(jié)構(gòu)或者分半式結(jié)構(gòu)；當(dāng)空心軸(502)為整體式結(jié)構(gòu)時(shí)，空心軸(502)上設(shè)有一個(gè)從動(dòng)錐齒輪(509)，所述從動(dòng)錐齒輪(509)與主動(dòng)錐齒輪(506)嚙合傳動(dòng)；當(dāng)空心軸(502)為分半式結(jié)構(gòu)時(shí)，空心軸(502)由分開的空心軸段一(5021)和空心軸段二(5022)共兩個(gè)分半軸段組成，空心軸段一(5021)與空心軸段二(5022)的中心軸線位于同一直線上，空心軸段一(5021)和空心軸段二(5022)上分別設(shè)有一個(gè)從動(dòng)錐齒輪(509)，所述兩個(gè)從動(dòng)錐齒輪(509)分別與主動(dòng)錐齒輪(506)嚙合傳動(dòng)。
3.按權(quán)利要求2所述的帶有內(nèi)置舵機(jī)裝置的超空泡航行體模型，其特征在于:所述空心軸(502)的兩端軸體的中心設(shè)有通孔(5023),空心軸(502)的中間軸體的中心設(shè)有方槽(5024)，通孔(5023)與方槽(5024)軸向連通，且方槽(5024)的對稱側(cè)壁上分別設(shè)有至少兩個(gè)螺紋通孔一(5025)，螺紋通孔一(5025)的軸線與空心軸(502)的軸線垂直；舵軸一(507),舵軸二(508)的一端均帶有對稱扁位(9)，扁位(9)上設(shè)有螺紋通孔二( 10);當(dāng)空心軸(502)為整體式結(jié)構(gòu)時(shí)，所述兩個(gè)舵軸通過通孔(5023)分別從空心軸(502)的兩端插入，所述兩個(gè)舵軸的扁位(9)伸入方槽(5024)，通過裝在螺紋通孔一(5025)及螺紋通孔二(10)內(nèi)的緊固螺釘將所述兩個(gè)舵軸固裝在空心軸(502)上；當(dāng)空心軸(502)為分半式結(jié)構(gòu)時(shí)，沿方槽(5024)所在的軸體進(jìn)行橫剖形成空心軸段一(5021)和空心軸段二(5022)，且空心軸段一(5021)、空心軸段二(5022)上分別設(shè)有至少一對螺紋通孔一(5025)，所述兩個(gè)舵軸分別從空心軸段一(5021)和空心軸段二(5022)上的通孔(5023)插入，所述兩個(gè)舵軸的扁位(9)分別伸入空心軸段一(5021)和空心軸段二(5022)的方槽(5024)，通過裝在螺紋通孔一(5025)及螺紋通孔二(10)內(nèi)的緊固螺釘將所述兩個(gè)舵軸分別固裝在空心軸段一(5021)和空心軸段二(5022)上。
4.按權(quán)利要求3所述的帶有內(nèi)置舵機(jī)裝置的超空泡航行體模型，其特征在于:當(dāng)所述空心軸(502 )為分半式結(jié)構(gòu)時(shí)，所述舵軸二(508)上扁位(9)的外側(cè)設(shè)有軸頭(11)，空心軸段一(5021)面對空心軸段二(5022)的端面上設(shè)有凹槽，所述凹槽內(nèi)設(shè)有套環(huán)(12)，軸頭(11)伸入套環(huán)(12)內(nèi)，套環(huán)(12)—端與所述凹槽底部抵接，另一端與舵軸二(508)上扁位(9)的端面抵接。
5.按權(quán)利要求2至4任一權(quán)利要求所述的帶有內(nèi)置舵機(jī)裝置的超空泡航行體模型，其特征在于:所述尾翼艙段(204)固接有測力天平(13)。
6.按權(quán)利要求1所述的帶有內(nèi)置舵機(jī)裝置的超空泡航行體模型，其特征在于:所述測壓艙段(201 )內(nèi)裝有壓力傳感器(14)。
【文檔編號】G01M10/00GK103926051SQ201410187692
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年5月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月6日
【發(fā)明者】李鵬, 夏艷艷, 陳偉政, 吳文婷, 劉新輝, 陶燦輝 申請人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七○二研究所