用于模型PMM试验的L型尾部支承装置

技术领域：

本实用新型涉及水下航行器的平面运动机构试验平台制造技术领域，具体的说是一种能够有效降低模型加工成本、安装难度、试验周期的用于模型pmm试验的l型尾部支承装置。

背景技术：
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自主式水下航行器(autonomousunderwatervehicle，auv)可在水下自主执行监测和作业任务，在海洋研究、科学考察和水下工程等领域都有着十分广泛的应用，是经略海洋、走向深蓝的必备利器。操纵性是水下航行器综合性能的重要组成部分，是航行器总体性能设计的重点，准确的操纵性预报不仅可以为水下航行器的结构设计、推进系统设计和控制系统设计提供科学的参考依据，还可有效地提升auv的续航能力。建立操纵运动与水动力之间的数学模型，求解运动方程获得航行器的运动规律和特征是实现水下航行器操纵性预报的重要手段，因此基于操纵运动方程仿真操纵运动并预报操纵性，必须先确定水动力系数。常用的水动力系数求取方法包括经验公式估算方法、拘束模型试验方法、自航模型试验方法等，其中拘束模pmm试验是目前最直观和准确的方法。目前拘束模pmm试验采用双剑支承的结构，存在很多弊端。

目前常用的双剑支承机构如附图1所示，存在很多弊端：(1)双剑在支承模型运动的同时，对模型水动力会产生较大的附加干扰效应，严重影响测量精度；(2)双剑支承需要两套测力天平，试验成本大大增加，同时增加模型的加工成本、安装难度和试验周期；(3)双剑支承需穿透模型外壳与测力模块、模型进行连接，上方壳体上还需预留双剑运动的空隙，难以保证模型的完整性，从而降低水动力试验的准确性。

技术实现要素：
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本实用新型针对现有技术中存在的缺点和不足，提出了一种能够有效降低模型加工成本、安装难度、试验周期的用于模型pmm试验的l型尾部支承装置。

本实用新型可以通过以下措施达到：

一种用于模型pmm试验的l型尾部支承装置，其特征在于，设有长条形的模型外壳体，所述模型外壳体由前部壳体与后部壳体嵌套连接组成，后部壳体尾部开设横轴通孔，所述模型外壳体内设有三分力天平，其中三分力天平的一侧法兰盘与前部壳体相连，三分力天平的另一侧法兰盘经连接法兰与横轴前端相连，横轴的后端沿横轴通孔伸出后部壳体尾部，并与外部支撑体的底端相连，所述外部支撑体与横轴连接呈l状。

本实用新型所述外部支撑体自下至上依次设有竖直段、弧形段以及水平段，其中竖直段与模型外壳体内的横轴垂直设置，水平段与模型外壳体内的横轴水平设置，所述弧形段用于连接竖直段的上端与水平段的后端，弧形段优选为1/4的圆弧形。

本实用新型所述外部支撑体的下端设有横轴套筒，横轴经后部外壳体伸出后，穿过套筒与螺帽固定连接，完成横轴与外部支撑体的连接。

本实用新型所述模型外壳体的前部壳体与后部壳体之间设有嵌套结构，且四周经螺栓螺帽紧固连接，所述后部壳体的前段呈圆柱形中空筒状，后段与前段相接且呈锥筒状，且锥筒状后段的尖端部开设横轴轴孔。

本实用新型所述前部壳体具有弧形前端，以降低阻力，进一步，所述前部壳体的前端采用外凸的半球形。

本实用新型用于水下模型的水动力试验，采用l型的尾部支承结构，模型壳体周围没有其它物体的水动力干扰，规避了传统的双剑支承方式的弊端，测得的水动力更贴近实艇，更加精确；由于模型壳体加工成前后两部分，中间采用嵌套式连接，四周用沉头螺栓固定，最大限度保证模型的完整性，这样也利于模型的加工和安装；采用一套测力天平，位于模型的重心处，天平一侧与模型的前半部分连接，另一侧与“l型”轴连接，拆装方便，而常用的双剑支承结构采用两套测力天平，不同方向的力和力矩之间存在一定的耦合，数据处理时需要解耦，但误差依然较大，本实用新型将模型受到的水动力通过一个天平测量出来，使升阻力和力矩测量精度更高，更加直观，后期数据处理也较为简便。

本实用新型与现有技术相比，具有能够有效降低模型加工成本、安装难度、试验周期等显著的优点。

附图说明：

附图1是传统双剑支承机构的结构示意图。

附图2是本实用新型的结构示意图。

附图3是本实用新型隐藏后壳体状态下的示意图。

附图标记：外部支撑体1、后部壳体2、前部壳体3、螺帽4、横轴5、连接法兰6、三分力天平7。

具体实施方式：

下面结合附图和实施例，对本实用新型作进一步的说明。

如附图2及附图3所示，本实用新型提出了一种用于模型pmm试验的l型尾部支承装置，设有长条形的模型外壳体，所述模型外壳体由前部壳体3与后部壳体2嵌套连接组成，后部壳体2尾部开设横轴通孔，所述模型外壳体内设有三分力天平7，其中三分力天平7的一侧法兰盘与前部壳体3相连，三分力天平7的另一侧法兰盘经连接法兰6与横轴前端相连，横轴5的后端沿横轴通孔伸出后部壳体2尾部，并与外部支撑体1的底端相连，所述外部支撑体1与横轴5连接呈l状。

本实用新型所述外部支撑体1自下至上依次设有竖直段、弧形段以及水平段，其中竖直段与模型外壳体内的横轴5垂直设置，水平段与模型外壳体内的横轴5水平设置，所述弧形段用于连接竖直段的上端与水平段的后端，弧形段优选为1/4的圆弧形。

本实用新型所述外部支撑体1的下端设有横轴套筒，横轴经后部壳体2伸出后，穿过套筒与螺帽4固定连接，完成横轴5与外部支撑体1的连接。

本实用新型所述模型外壳体的前部壳体3与后部壳体2之间设有嵌套结构，且四周经螺栓螺帽紧固连接，所述后部壳体2的前段呈圆柱形中空筒状，后段与前段相接且呈锥筒状，且锥筒状后段的尖端部开设横轴轴孔。

本实用新型所述前部壳体2具有弧形前端，以降低阻力，进一步，所述前部壳体的前端采用外凸的半球形。

本实用新型在使用的过程中，采用l型的外部尾部支承结构，模型外壳体周围没有其它物体的水动力干扰；由于模型外壳体为前后两部分，中间采用嵌套式连接，最大限度保证模型的完整性；采用一套测力天平，位于模型的重心处，天平一侧与模型的前半部分连接，另一侧与“l型”轴连接，拆卸方便，同时升阻力和力矩测量更加准确，后期数据处理也较为简便。

本实用新型与现有技术相比，具有能够有效降低模型加工成本、安装难度、试验周期等显著的优点。

技术特征：

1.一种用于模型pmm试验的l型尾部支承装置，其特征在于，设有长条形的模型外壳体，所述模型外壳体由前部壳体与后部壳体嵌套连接组成，后部壳体尾部开设横轴通孔，所述模型外壳体内设有三分力天平，其中三分力天平的一侧法兰盘与前部壳体相连，三分力天平的另一侧法兰盘经连接法兰与横轴前端相连，横轴的后端沿横轴通孔伸出后部壳体尾部，并与外部支撑体的底端相连，所述外部支撑体与横轴连接呈l状。

2.根据权利要求1所述的一种用于模型pmm试验的l型尾部支承装置，其特征在于，所述外部支撑体自下至上依次设有竖直段、弧形段以及水平段，其中竖直段与模型外壳体内的横轴垂直设置，水平段与模型外壳体内的横轴水平设置，所述弧形段用于连接竖直段的上端与水平段的后端，弧形段为1/4的圆弧形。

3.根据权利要求1所述的一种用于模型pmm试验的l型尾部支承装置，其特征在于，所述外部支撑体的下端设有横轴套筒，横轴经后部外壳体伸出后，穿过套筒与螺帽固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种用于模型pmm试验的l型尾部支承装置，其特征在于，所述模型外壳体的前部壳体与后部壳体之间设有嵌套结构，且四周经螺栓螺帽紧固连接，所述后部壳体的前段呈圆柱形中空筒状，后段与前段相接且呈锥筒状，且锥筒状后段的尖端部开设横轴轴孔。

5.根据权利要求1所述的一种用于模型pmm试验的l型尾部支承装置，其特征在于，所述前部壳体具有弧形前端。

6.根据权利要求1所述的一种用于模型pmm试验的l型尾部支承装置，其特征在于，所述前部壳体的前端采用外凸的半球形。

技术总结
本实用新型涉及水下航行器的平面运动机构试验平台制造技术领域，具体的说是一种能够有效降低模型加工成本、安装难度、试验周期的用于模型PMM试验的L型尾部支承装置，其特征在于，设有长条形的模型外壳体，所述模型外壳体由前部壳体与后部壳体嵌套连接组成，后部壳体尾部开设横轴通孔，所述模型外壳体内设有三分力天平，其中三分力天平的一侧法兰盘与前部壳体相连，三分力天平的另一侧法兰盘经连接法兰与横轴前端相连，横轴的后端沿横轴通孔伸出后部壳体尾部，并与外部支撑体的底端相连，所述外部支撑体与横轴连接呈L状，本实用新型与现有技术相比，具有能够有效降低模型加工成本、安装难度、试验周期等显著的优点。

技术研发人员：于昌利;鞠晓群;张兴明
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学(威海);威海朗丰海洋科技有限公司
技术研发日：2020.11.04
技术公布日：2021.06.01