[发明专利]基于绳驱动的坐底式多自由度水动力测量系统

说明书

本发明公开了一种基于绳驱动的坐底式多自由度水动力测量系统，包括由多根方管围成的长方体框架和测量系统；所述长方体框架内设有水下潜体模型，所述水下潜体模型呈长方体，所述测量系统包括八个测量单元，每个测量单元均包括伺服电机、卷筒、力传感器固、钢丝绳Ⅰ、钢丝绳Ⅱ和多个定滑轮；八个钢丝绳Ⅱ的另一端分别对应所述水下潜体模型的前表面的左右两边的中点、后表面的左右两边的中点、上表面的前后两边的中点和下表面的左右两边的中点固定连接。本发明使用绳驱动水下潜器模型，对水下潜器模型周围的流场破坏小，试验效果好，整体采用框架结构，安装拆卸方便，占地面积小，节约水池空间。

技术领域

本发明涉及一种水动力测量系统，具体地说是一种基于绳驱动的坐底式多自由度水动力测量系统。

背景技术

目前，随着海洋经济不断发展，需要水下工程作业项目增多，作业水深不断增加，水下机器人(ROV)、自治机器人(AUV)等水下潜体因其可以在深海代替人类完成观测与工程任务而不断发展，对水下潜体的研究也在不断进行，水下潜体水动力特性便是其中重要的一部分。

水下潜体水动力特性是水下潜体运动控制的基础。为了在设计阶段得到水下潜体水动力系数，传统测量水下潜体的在直线运动时的水动力需要拖曳水池，而测量回转运动时的水动力需要操作性水池，其由于连接水下潜器所使用的刚性固定连接会影响水下潜器在正常运动时的流场，测量结果往往需要二测处理，且只能进行单一自由度的水动力测量，试验系统占地面积大，不可拆卸。而绳驱动由于其通过钢丝绳连接水下潜器模型，钢丝绳相比于传统刚性固定连接其截面积更小，测量结果不需要进行二次处理，且多根钢丝绳相互配合不仅可以使水下潜器完成单一自由度运动，还可以完成多自由度运动，使试验系统更加方便、高效。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种基于绳驱动的坐底式多自由度水动力测量系统。本发明采用的技术手段如下：

基于绳驱动的坐底式多自由度水动力测量系统，包括由多根方管围成的长方体框架和测量系统；

所述长方体框架内设有水下潜体模型，所述水下潜体模型呈长方体；

所述测量系统包括八个测量单元，每个测量单元均包括伺服电机、与所述伺服电机连接的卷筒、一端固定与所述卷筒固定连接且另一端与力传感器固定连接的钢丝绳Ⅰ、一端与所述力传感器系统的另一端连接的钢丝绳Ⅱ、固定在所述方管上并用于改变所述钢丝绳Ⅱ另一端延伸方向的多个定滑轮；八个测量单元中的钢丝绳Ⅱ的另一端分别对应所述水下潜体模型的前表面的左右两边的中点、后表面的左右两边的中点、上表面的前后两边的中点和下表面的左右两边的中点并与其固定连接，将所述水下潜体模型吊在所述长方体框架内；所述水下潜体模型设置在水中，且所述力传感器、所述伺服电机和所述卷筒均设置在水面以上。

进一步地，所述长方体框架包括四根竖直设置的第一方管，四根所述第一方管组成所述长方体框架的四竖边，所述第一方管的顶部固定有第一层框架，所述第一层框架包括四根水平设置的第二方管，且四根所述第二方管依次与四根所述第一方管固定连接形成正方形；所述第一层框架组成所述长方体框架的顶部，

所述第一方管在所述第一层框架的下方固定有第二层框架，所述第二层框架包括四根水平设置的第三方管，且四根所述第三方管依次与四根所述第一方管固定连接形成正方形；

所述第一方管在所述第二层框架的下方固定有第三层框架，所述第三层框架包括四根水平设置的第四方管，且四根所述第四方管依次与四根所述第一方管固定连接形成正方形；

所述第一方管在所述第三层框架的下方固定有第四层框架，所述第四层框架包括四根水平设置的第六方管，且四根所述第六方管依次与四根所述第一方管固定连接形成正方形；

所述第一方管的底部固定有底第五层框架，所述第五层框架包括四根水平设置的第七方管，且四根所述第七方管依次与四根所述第一方管固定连接形成正方形，所述第五层框架组成所述长方体框架的底部；