[发明专利]一种水下航行器外形优化性能测试平台及方法

权利要求书

1.一种水下航行器外形优化性能测试平台，其特征在于:包括循环水槽、搭载平台和测试系统；所述循环水槽用于提供循环水流环境；

所述搭载平台为框架式结构，其顶部和底部均安装有气浮系统，位于顶部的气浮系统通过安装平台固定航行器，位于底部的气浮系统通过安装平台固定高速相机；所述气浮系统包括光杆、光杆支撑座和气浮轴承，四个光杆分别通过光杆支撑座对称安装于框架的顶部和底部，气浮轴承同轴安装于光杆上；所述安装平台的两端分别固定于两侧的气浮轴承上，航行器通过伸缩杆固定于安装平台的正下方；通过空压机从气浮轴承的小孔向光杆充入压力空气，同时通过抽气机将多余压力空气抽出，保持气浮轴承和光杆之间气压饱和，使得航行器能够通过安装平台沿光杆的轴向进行自由运动；顶部气浮系统两侧的气浮轴承分别通过竖直设置的同步连杆与底部气浮系统两侧的气浮轴承固定连接，实现顶部和底部的安装平台同步运动，进而实现航行器和高速相机的同步运动；

所述测试系统包括六轴力/力矩传感器、DPIV系统；所述DPIV系统包含光源系统、高速相机、荧光粒子、含流场分析模块的计算机；所述光源系统设置于搭载平台外用于照明；所述高速相机设置于搭载平台的底部安装平台上，位于航行器的正下方，用于流场、涡场以及扑翼运动形态的拍摄。

2.根据权利要求1所述水下航行器外形优化性能测试平台，其特征在于：所述循环水槽包括回型水槽、叶轮和实验段，所述回型水槽包括四个拐角，第一拐角与第二拐角之间的连接管道为贴近地面的回流管道；

所述回流管道上壁面延伸至第二拐角处，在位于第二拐角处的回流管道上壁面上开有通孔；所述叶轮安装于第二拐角的通孔处，通过电机驱动叶轮旋转，将水从通孔中抽出，提高后端水位流向下游，使得水槽内水流方向为顺时针；

所述实验段为第一拐角与第四拐角之间的一段水槽，所述搭载平台安装于实验段外侧，顶部气浮系统位于水槽上方，底部气浮系统位于槽底下方；航行器通过伸缩杆伸入至水槽内。

3.根据权利要求2所述水下航行器外形优化性能测试平台，其特征在于：所述叶轮的数量为3个，均为直径0.6m的铝制叶轮。

4.根据权利要求2所述水下航行器外形优化性能测试平台，其特征在于：所述通孔的孔径大于叶轮直径。

5.根据权利要求2所述水下航行器外形优化性能测试平台，其特征在于：所述回型水槽包括框架和壁面，通过框架使得壁面具有侧向承压能力，壁面为透明亚克力板。

6.根据权利要求2所述水下航行器外形优化性能测试平台，其特征在于：所述实验段为1.2m×1.2m×1.2m的立方体结构，其中心区域流速为0.1m/s到0.8m/s连续可调，控制精度在0.01m/s，流速稳定时间2min。

7.根据权利要求1所述水下航行器外形优化性能测试平台，其特征在于：所述光杆的摩擦系数为0.0005。