[发明专利]水下高速运动体内测试装置

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种水下超高速试验装置。具体地说是一种水下高速运动体航行期间运动参数测量装置。

背景技术

物体在水中运动时，需要克服与水的摩擦力所造成的粘性阻力，这种阻力大约是空气阻力的1000倍。超空泡技术是一种革命性的减阻方法，利用这种技术可以形成一种可更新的气体包络，将水下运动体全部或大部分包裹在一个大的气泡中，使流体对物体表面的浸湿面积最少，从而大大降低粘性阻力。带有超空泡的水下运动体所受阻力是普通水下运动体的10％，显然，超空泡技术如能广泛应用，将是未来水下潜航器和高速船舶降低阻力、提高航速、增大航程的重要手段和发展方向。国外超空泡技术发展较快，俄、乌、美、德在该方面已取得较好的成果；英、法和哈萨克斯坦等国也在超空泡技术研究方面有较好的基础。俄罗斯、乌克兰继承了原苏联的技术，在该领域中处于领先地位。水下高速运动体的运动参数测量技术，是研制水下高速运动体(如，高速潜航器等)的基本技术，对水下高速运动体的稳定控制具有重要的意义。现在俄、乌、美、德等国都采用水池拖曳技术，这种技术易于控制，数据采集简单，但大型水池和相关设备成本高昂。

国内目前多采用金属靶网速度测量或高速摄像机测量等外部测试技术，这种运动参数外部测量系统的规模、设备以及所需的人力和物力都将随测量点数的增加而增加，其成本高、影响测量的因素多。由此说明，目前水下高速运动的运动参数测量技术是一个值得关注的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够以较低的成本解决水下高速运动体在运动过程中运动参数的测量问题，保证在巡航段对运动体有良好的控制的水下高速运动体内测试装置。

本发明的目的是这样实现的：

它由一台石英加速度计5、蓄电池2、控制电路板3和无线网关6组成，加速度计5和无线网关6放置在一个单独的壳体4内，壳体4上设置有与外部连接的USB接口7，壳体4固定在水下高速运动体1中轴的上半部分，加速度计5方向沿水下高速运动体纵轴向下。

壳体4内部填充抗冲击材料。

由于水下高速运动体的速度远比一般水下运动体快得多，在保证加速度传感器的抗冲击能力的同时，又要保证运动参数的精确采集，这是水下高速运动体控制的关键。加速度传感器使用简单方便，结构紧凑，体积小巧，由电源模块、采集处理模块、无线收发模块组成，内置加速度传感器，封装在PPS塑料外壳内，并在内部填充抗冲击材料，保证了加速度计的抗冲击能力。加速度传感器的最高采样率可设置为4KHz，每个通道均设有抗混叠低通滤波器。采集的数据可以存储在加速度计内置的2M数据存储器内，保证了采集数据的准确性。使用内置的可充电电池，可连续测量18小时。通过USB接口可对加速度计充电，也可以快速地把存储器内的数据下载到计算机里面。

附图说明

图1是本发明的结构及其安装示意图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是本发明的电路连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1-图2.本发明提供了一套处于水下高速运动体1内部的运动参数测量装置，它由一台石英加速度计5、蓄电池2、控制电路板3和相应的无线传输部件6组成。加速度计5和无线网关6被放置在一个单独的壳体4内，壳体4与外部有USB接口7，壳体4通过安装底板8固定在运动体1中轴的上半部分，加速度计5方向沿水下高速运动体纵轴向下。图3给出了本发明的控制电路板及其连接结构。

高速运动体1在发射前，将加速度计5充满电，并在发射前30秒控制电路板3发出命令，使用蓄电池2为加速度计5充电，并打开加速度计5开关，开始采集数据，直到运动体1停止并将加速度计5连接外部计算机后，由计算机通过USB接口7连接无线网关6，发出停止采集数据命令，并将数据下载到计算机并进行进一步处理。考虑到运动体运动的全部时间在3秒以内，而且运动体在运动过程中的姿态变化不大，因此可以近似认为该石英加速度计所测得的加速度即为弹体运动沿纵轴方向的加速度，从而可通过对加速度的一次和二次积分得到弹体运动的速度和距离，即：

V＝a*t

S＝V*t

经过多次的试验检验，所本发明的运动参数测量系统运行良好，性能可靠稳定，操作直观方便，测速准确，顺利完成了所承担的各项试验任务，并经受住了恶劣野外环境的考验，取得了满意效果。