[发明专利]一种不规则水下航行器浮心测量装置及方法

权利要求书

1.一种不规则水下航行器浮心测量方法，其特征在于：利用浮心测量装置，通过以下步骤实现测量；

所述浮心测量装置包括测量平台、调平装置、升降装置、称重组件、测控及数据采集系统；

所述测量平台包括底座和安装基座；所述底座上装有旋转机构和推杆机构；所述安装基座上表面与旋转机构连接，安装基座边缘与推杆机构连接，推杆机构能够推动安装基座绕旋转机构摆动；安装基座下表面连接被测水下航行器；

所述调平装置、升降装置和称重组件成套配合使用，且数量为三；所述升降装置和称重组件安装在调平装置上，调平装置放置在水池台面上，通过各套设备中的调平装置配合使用，使各套设备中的称重组件能够同时受力且受力均匀；

所述升降装置包括电机和顶块，电机能够带动顶块在Z方向运动，且各套设备中的升降装置同步运动能够同步支撑底座；所述Z方向为竖直方向，所述称重组件包括Z方向布置的称重传感器，当电机带动顶块在Z方向向下运动，顶块脱离底座后，由称重传感器支撑底座并测力；

所述测控及数据采集系统能够采集称重传感器的输出信号；

所述方法包括以下步骤：

步骤1：将水下航行器连接在安装基座下表面；将底座吊放到升降装置上，并由顶块支撑；水池处于空水状态；控制3个电机同步转动带动顶块向下运动；当顶块与底座脱离，由3个称重传感器支撑底座后，依次得到1,2,3号三个称重传感器上的读数为之后控制3个电机同步转动带动顶块向上运动，使称重传感器脱离底座，由顶块支撑底座；

步骤2：控制推杆机构推动安装基座绕旋转机构摆动至设定角度α，α为摆动方向与竖直方向的夹角；然后控制3个电机同步转动带动顶块向下运动；当顶块与底座脱离，由3个称重传感器支撑底座后，依次得到1,2,3号三个称重传感器上的读数为之后控制3个电机同步转动带动顶块向上运动，使称重传感器脱离底座，由顶块支撑底座；并控制推杆机构带动安装基座绕旋转机构摆动至初始状态；

步骤3：在水池内注水，使水面淹没水下航行器；控制3个电机同步转动带动顶块向下运动；当顶块与底座脱离，由3个称重传感器支撑底座后，依次得到1,2,3号三个称重传感器上的读数为之后控制3个电机同步转动带动顶块向上运动，使称重传感器脱离底座，由顶块支撑底座；

步骤4：控制推杆机构推动安装基座绕旋转机构摆动至设定角度α；然后控制3个电机同步转动带动顶块向下运动；当顶块与底座脱离，由3个称重传感器支撑底座后，依次得到1,2,3号三个称重传感器上的读数为之后控制3个电机同步转动带动顶块向上运动，使称重传感器脱离底座，由顶块支撑底座；并控制推杆机构带动安装基座绕旋转机构摆动至初始状态；

步骤5：根据公式

得到水下航行器在X方向、Y方向和Z方向的质心位置x_f，y_f和z_f；其中XY平面为水平面，坐标系原点取旋转机构中心；f＝w₁+w₂+w₃，L₁,L₂,L₃为1,2,3号三个称重传感器与OY轴的垂直距离，H₁,H₂为2,3号称重传感器与OX轴的垂直距离。

2.根据权利要求1所述一种不规则水下航行器浮心测量方法，其特征在于：在顶块的运动行程内安装有行程开关；当电机带动顶块在Z方向向上运动并触发上行程开关时，电机停止，顶块支撑底座；当电机带动顶块在Z方向向下运动并触发下行程开关时，电机停止，顶块脱离底座，称重传感器支撑底座。

3.根据权利要求1或2所述一种不规则水下航行器浮心测量方法，其特征在于：底座上安装有限位开关；当推杆机构推动安装基座绕旋转机构摆动并触发限位开关时，推杆机构停止。

4.根据权利要求3所述一种不规则水下航行器浮心测量方法，其特征在于：所述调平装置由机座与螺杆组成，升降装置和称重组件安装在机座上；通过旋转螺杆对机座进行调平。

5.根据权利要求3所述一种不规则水下航行器浮心测量方法，其特征在于：推杆机构上安装有锁紧机构，当推杆机构推动安装基座绕旋转机构摆动至设定角度后，锁紧机构能够将推杆机构锁定。

6.根据权利要求1所述一种不规则水下航行器浮心测量方法，其特征在于：所述测控及数据采集系统能够控制各套设备中的电机同步运动，控制推杆机构运动，并采集行程开关以及限位开关信号，并根据行程开关以及限位开关信号分别控制电机和推杆机构。