一种水下扑翼运动实验装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种水下扑翼运动实验装置，用于对水下扑翼运动推力测量。
【背景技术】
[0002]扑翼运动方式因为其高效、灵活的推进能力成为国内外近年来研究的热点，而扑翼运动产生的推力是衡量其推进能力的重要指标。水下扑翼运动推力测量是公认的测量扑翼运动推进能力的基本方式，而又由于翼板在水下运动时常受到推力、侧向力及这两种力产生的耦合力的影响，使得对其推力进行精确测量变得十分困难。多轴测力传感器虽然可以较为方便的解耦推力和侧向力，但由于其单向精度较低及成本高昂的原因，无法用于一般的水下扑翼运动实验。故在保证测量精确的前提下，尽可能的实现低成本水下扑翼运动推力测量成为阻碍扑翼运动实验的一个主要困难。
【发明内容】
[0003]本实用新型所要解决的技术问题是，为了对水下扑翼运动实验实现推力的精确测量，且能较大的程度的降低实验装置成本，本实用新型提出一种新型的水下扑翼运动实验
目.ο
[0004]本实用新型的技术方案是:设计一种水下扑翼运动实验装置，包括连接板2、滑块
4、单向压电测力传感器7、电机、翼板16和翼轴14 ;滑块4与连接板2相固连，电机轴与翼轴14相连接，翼轴14与翼板16相连接；电机驱动翼板16绕电机轴做轴向转动，从而带动滑块4进行沿与连接板2相互平行的方向上滑动；单向压电测力传感器7位于连接板2上，用于测量翼板16运动产生的推力。
[0005]本实用新型进一步的技术方案是，还包括电机套筒11，其与连接板2相固连，电机位于电机套筒11内。
[0006]本实用新型进一步的技术方案是，还包括滑台10、左挡块3和右挡块6 ;滑台10与连接板2相固连，且滑块4所在轴线与电机套筒11的轴线相互垂直；滑块4位于滑台10的滑轨5上；左挡块3和右挡块6位于滑轨5上且分布在滑块4的左右两端。
[0007]本实用新型进一步的技术方案是，电机轴与翼轴14通过联轴器进行连接。
[0008]本实用新型进一步的技术方案是，还包括密封端盖13，其与机套筒11内的电机法兰安装。
[0009]本实用新型进一步的技术方案是，密封端盖13上设有中心孔，翼轴14从此孔伸出。
[0010]本实用新型进一步的技术方案是，还包括挡板9，其位于滑台10上，用于固定单向压电测力传感器7的右端，使单向压电测力传感器7保持水平，只在水平方向上受力。
[0011]本实用新型进一步的技术方案是，电机轴线与翼轴14的轴线相互重合。
[0012]本实用新型进一步的技术方案是，翼板16所在轴线与电机所在轴线相互平行。
[0013]发明效果
[0014]本实用新型的技术效果在于:通过本实验装置的测量，由于滑块只有单方向的位移，从而实现扑翼水下运动耦合力解耦，并减小了扑翼运动推力测量的误差，其最大实验误差不超过3%。
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型结构示意图。
[0016]附图标记说明:1-第一螺钉，2-连接板，3-左挡块，4-滑块，5-直线滑轨，6_右挡±夬，7-单向压电测力传感器，8-螺母，9-挡板，10-滑台，11-电机套筒，12-电机安装法兰，13-密封端盖，14-翼轴，15-第二螺钉，16-翼板。
【具体实施方式】
[0017]下面结合具体实施实例，对本实用新型技术方案进一步说明。
[0018]1、在图1中，本实施例是一种水下扑翼运动实验装置。包括电机套筒11，其顶部通过四个圆形均布的螺钉1与连接板2前缘下方相连。连接板中部与位于直线滑轨5上方的滑块4固连，在直线滑轨两端有左挡块3和右挡块6，用来防止滑块4从直线滑轨5上脱落。单向压电测力传感器7左端与连接板2固连，右端通过螺母8固定在挡板9上，整个单向压电测力传感器7处于悬空状态。滑台10用于直线滑轨5，左挡块3，右挡块6，挡板9的固定，是一种水平固定平台。水下扑翼运动实验用电机装与电机套筒11之内，电机套筒11下方通过电机安装法兰12与电机相连，使得电机轴位置与翼轴14处与同一垂直线，密封端盖13用于对电机套筒下方进行水密处理。实验用翼板16通过三个直线均布的螺钉15安装在翼轴14上。
[0019]在进行水下扑翼运动实验时，先将实验用电机置于电机套筒11之内，并通过电机安装法兰12与其相连。再将翼板16通过三个直线均布的螺钉15安装在翼轴14上，再将整个翼板16浸于水面之下。最后将滑台10固定在实验平台上，单向压电测力传感器7与PC机相连，并对实验中需要供电的电机和单向压电测力传感器7进行供电。将电机装于电机套筒之内，对整个套筒进行水下密封处理，将电机轴与位于套筒下方的扑翼运动实验翼板相连，套筒上方通过连接板与测力装置相连。测力装置使用单向压电传感器，连接板中部下方与位于直线滑轨上方的滑块固连，连接板尾部与单向压电测力传感器相连，整个直线滑轨固定安装在滑台上。当翼板在水下运动时，其所受的推力、侧向力及两种力的耦合力同时作用于连接板，由于连接板只与推力方向上的滑块固连，故其只能在推力方向上运动，进而对位于推力方向上的单向压电传感器进行拉压，从而准确的测量出水下扑翼运动产生的推力。本实用新型中采用翼轴，首先是电机轴长度不够，其次电机轴是实心的无法与翼板进行连接，所以通过外接翼轴于翼板相连。电机轴与翼轴连接方式是通过联轴器相连，电机轴的直径是8_，翼轴直径是12_，选用的是8转12的联轴器。翼板的运动方式是绕翼轴旋转，其运动方程由翼轴的运动方程决定。例如当电机输出一个绕轴方向的正弦波信号时，翼板就是绕轴方向的正弦运动。本实施例中，电机套筒轴线，翼轴轴线，电机轴线是同一条线，此外翼板的轴线与这条轴心线的关系是平行的，这样做的目的一是时翼板的运动可以和电机轴的运动保持一致性，第二是电机轴产生的力在与轴垂直的方向上不会对翼板产生影响，以免影响数据采集的精度，最终影响实验的结论。
[0020]电机位于套筒内，电机下端表面和密封端盖法兰连接，电机下表面有几个固定电机用的螺纹孔，然后定做的密封端盖法兰可以与这几个螺纹孔配对，用来固定电机。此外，电机轴与翼轴通过联轴器相连，然后在外面再套上端盖(端盖中心有一个13_的孔，翼轴通过这个孔伸出，孔周围做了防水处理。
[0021]本装置在运动时，由于电机是绕轴的旋转运动，若没有翼板，那么它产生的力是绕轴的，也就是和滑块垂直的力，因此它不会使滑块产生位移。如果电机带翼板，那么就是翼板在水内进行绕轴的运动，这时候翼板受到水对它的反作用力，这个力是耦合的，但是可以分解为两个力，其中一个是垂直翼轴方向(也就是平行滑块方向，同时也是实验要测量的扑翼推力，会带动滑块移动)，另一个是平行翼轴方向的(也就是垂直滑块方向，不会时滑块移动)。此外，翼轴与翼板是通过螺母连接，但是是两个分开的个体，因为不同的翼板在实验中表现的性能不同，而对不同翼板的研究也是这个实验装置的目的之一。也就是说，翼轴是固定不变的，但是翼板是可替换的，因此我们用螺母对其连接，就是为了实验时方便更换翼板。
【主权项】
1.一种水下扑翼运动实验装置，其特征在于，包括连接板(2)、滑块(4)、单向压电测力传感器(7)、电机、翼板(16)和翼轴(14);滑块(4)与连接板(2)相固连，电机轴与翼轴(14)相连接，翼轴(14)与翼板(16)相连接；电机驱动翼板(16)绕电机轴做轴向转动，从而带动滑块(4)在沿与连接板(2)相互平行的方向上滑动；单向压电测力传感器(7)位于连接板(2)上，用于测量翼板(16)运动产生的推力。2.如权利要求1所述的一种水下扑翼运动实验装置，其特征在于，还包括电机套筒(11)，其与连接板⑵相固连，电机位于电机套筒(11)内。3.如权利要求1所述的一种水下扑翼运动实验装置，其特征在于，还包括滑台(10)、左挡块⑶和右挡块(6);滑台(10)与连接板(2)相固连，且滑块⑷所在轴线与电机套筒(11)的轴线相互垂直；滑块⑷位于滑台(10)的滑轨(5)上；左挡块⑶和右挡块(6)位于滑轨(5)上且分布在滑块(4)的左右两端。4.如权利要求1所述的一种水下扑翼运动实验装置，其特征在于，电机轴与翼轴(14)通过联轴器进行连接。5.如权利要求1所述的一种水下扑翼运动实验装置，其特征在于，还包括密封端盖(13)，其与机套筒(11)内的电机法兰安装。6.如权利要求1或5所述的一种水下扑翼运动实验装置，其特征在于，密封端盖(13)上设有中心孔，翼轴(14)从此孔伸出。7.如权利要求1所述的一种水下扑翼运动实验装置，其特征在于，还包括挡板(9)，其位于滑台(10)上，用于固定单向压电测力传感器(7)的右端，使单向压电测力传感器(7)保持水平，只在水平方向上受力。8.如权利要求1所述的一种水下扑翼运动实验装置，其特征在于，电机轴线与翼轴(14)的轴线相互重合。9.如权利要求1所述的一种水下扑翼运动实验装置，其特征在于，翼板(16)所在轴线与电机所在轴线相互平行。
【专利摘要】本实用新型涉及一种水下扑翼运动实验装置，包括连接板、滑块、单向压电测力传感器、电机、翼板和翼轴；滑块与连接板相固连，电机轴与翼轴相连接，翼轴与翼板相连接；电机驱动翼板绕电机轴做轴向转动，从而带动滑块在沿与连接板相互平行的方向上滑动；单向压电测力传感器位于连接板上，用于测量翼板运动产生的推力。该装置对水下扑翼运动实验实现推力的精确测量，且能较大的程度的降低实验装置成本，实现了扑翼水下运动耦合力解耦，并减小了扑翼运动推力测量的误差。
【IPC分类】G09B23/12
【公开号】CN205122038
【申请号】CN201520877627
【发明人】曹永辉, 朝黎明, 赵红印, 孟俊男, 丁浩
【申请人】西北工业大学
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年11月5日