[发明专利]一种航行器模型拖曳试验航行阻力测量装置及其测量方法

说明书

本发明公开了一种航行器模型拖曳试验航行阻力测量装置，包括：滑动铰支座和单向滑轨，均为竖直方向设置；用于与外部的拖车平台固定连接；竖杆，与滑动铰支座和单向滑轨连接，且垂直设置于拖车平台的前进方向上，起传递力的作用；测力构件，包括两组，分别为水平方向设置的传感器A和竖直方向设置的传感器B；传感器A设置于滑动铰支座和竖杆之间，传感器B设置于固定铰支座和单向滑轨之间，用于测量力的大小；固定铰支座，与外部的拖车平台固定连接，且连接传感器B，用于限制所述竖杆竖直方向位移，并使传感器B能测得装置竖向受力；试验模型，设置于竖杆的底部。本发明还公开了一种上述航行器模型拖曳试验航行阻力测量装置的测量方法。

技术领域

本发明涉及水下或水面动力学测试试验的技术领域，更具体地，涉及一种航行器模型拖曳试验航行阻力测量装置及其测量方法。

背景技术

在水下或水面航行器(如潜艇、船舶等)设计制造过程中，对其缩尺比模型进行拖曳试验是常规且必要的环节，而在拖曳试验中针对模型航行阻力的测量是最为关键的技术点。

目前常见的航行阻力测量方法有以下三种：

其一是利用水平前置钢丝绳牵拉模型，钢丝绳绕过定滑轮转向后再连接拉力传感器测量航行阻力，此方法在船模试验中最常用，但是无法应用于水下航行器模型试验，因为水平前置钢丝绳和定滑轮没入水下后会影响模型前方流场；其二是水平滑动平台下伸夹持杆固定模型，拉力传感器连接牵引滑动平台的方式，此方式缺点在于需要滑动平台自身摩擦系数非常低，否则无法忽略大小方向难以确定的静摩擦阻力带来的影响；其三是直接将力传感器置于水下，通过单向滑动轴承连接模型以测量航行阻力，此方式缺点在于水下夹持支撑结构复杂，对传感器防水性要求高，且仍需要摩擦系数很小的高精度滑动轴承。

发明内容

本发明旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷(不足)，提供一种航行器模型拖曳试验航行阻力测量装置，具有结构简单、安装方便、便于使用的效果。

本发明还公开了一种航行器模型拖曳试验航行阻力测量装置的测量方法，具有适应性强、测量精准度更高的效果。

本发明采取的技术方案是：

一种航行器模型拖曳试验航行阻力测量装置，包括：

滑动铰支座和单向滑轨，均为竖直方向设置；用于与外部的拖车平台固定连接；

竖杆，与滑动铰支座和单向滑轨连接，且垂直设置于拖车平台的前进方向上，起传递力的作用；

测力构件，包括两组，分别为水平方向设置的传感器A和竖直方向设置的传感器B；传感器A设置于滑动铰支座和竖杆之间，传感器B设置于固定铰支座和单向滑轨之间，用于测量力的大小；

固定铰支座，与外部的拖车平台固定连接，且连接传感器B，用于限制所述竖杆竖直方向位移，并使传感器B能测得竖杆的竖向受力；

试验模型，设置于竖杆的底部；或试验模型，通过一模型支撑杆支撑固定；所述模型支撑杆固定于竖杆的底部，且分别固定连接所述竖杆和试验模型。

本技术方案的上述设计，可以使测量装置的各部件的位置在匀速拖曳航行过程中相对固定，从而使竖杆处于合外力/力矩为零的平衡状态，以便通过模型的航行阻力以及测力构件测得的力，计算出模型的航行阻力。其中，本技术方案的试验模型设置于竖杆的底部，可用于进行水面航行器模型试验。通过设置模型支撑杆，使本技术方案的测量装置既可用于进行水面航行器模型试验，也可用于进行水下航行器模型试验，还可以更有效地避免竖杆在使用过程中发生晃动或形变，影响测量结果。

其中，本技术方案尤其适用于单方向阻力占优、俯仰力矩相对较小的工况。其中，固定铰支座、单向滑轨和滑动铰支座与拖车平台保持固定连接，以避免三者在使用过程中滑动或相对抖动，影响测量。