[发明专利]一种用于测量水下航行体阻力的单摆式天平

权利要求书

1.一种用于测量水下航行体阻力的单摆式天平，其特征在于：包括钢丝（2），平板（3），水翼（15），单摆机构，光学测量机构，标定机构；所述的平板（3）布置在水面上方，平板（3）的下方通过钢丝（2）悬吊试验模型（1）；试验模型（1）的后端设有水翼（15）；水翼（15）与平板（3）上方的单摆机构相连；试验模型（1）推动水翼（15）摆动，水翼（15）带动单摆机构振动；光学测量机构测量记录单摆机构的振动；标定机构对天平测力过程进行标定；

所述的单摆机构包括摆杆（11），配重（12），V型支撑槽（13），滚转轴（14）；所述的V型支撑槽（13）布置在平板（3）的上表面；V型支撑槽（13）内有滚转轴（14），水翼（15）通过连接杆与滚转轴（14）垂直相连；滚转轴（14）水平方向设置摆杆（11）；摆杆（11）的一端设有配重（12）；在试验模型（1）所受阻力的作用下，单摆机构发生振动；带有刀口的滚转轴（14）安放在V型支撑槽（13）上，并绕刀口处振动；

所述的V型支撑槽（13）外侧设有垂直于平板（3）的支架结构；其支架上设有位移传感器（9）、激光器（10），位移传感器（9）与激光器（10）以一定的张角呈扇形布置在滚转轴（14）径向，滚转轴（14）的两端成与V型支撑槽（13）相匹配的刀口状，平面反射镜（8）位于带有刀口的滚转轴（14）的轴杆内，可将激光器（10）发射的激光束反射后投射到位移传感器（9）；

随着单摆机构的振动，平面反射镜（8）绕刀口同步振动，使得落在位移传感器（9）的激光光斑发生同步位移振动，位移传感器（9）将输出时变的待测信号；

所述的摆杆（11）上与配重（12）相对的另一端设置标定机构；所述的标定机构由电磁标定机构和砝码标定机构组成；所述的电磁标定机构包括永磁体阵列（6），导线线圈阵列（7），正极（16），负极（17）；所述的永磁体阵列（6）由若干个沿摆杆（11）的轴向方向排列的永磁体构成，且每两个相邻的永磁体之间构成磁场气隙；所述的导线线圈阵列（7）由若干组沿摆杆（11）的轴向方向排列的导线线圈构成；导线线圈阵列（7）引出相对布置的正极（16）与负极（17）；导线线圈阵列（7）和永磁体阵列（6）配合使用，且导线线圈阵列（7）的每组导线线圈伸入到永磁体阵列（6）的对应磁场气隙内；当正极（16）和负极（17）接通电源时，导线线圈阵列（7）的每组导线线圈中有电流通过，则导线线圈在气隙中受到安培力的作用，使得固定在基座上的导线线圈阵列（7）推动永磁体阵列（6），进而推动摆杆（11）和整个单摆机构振动；

所述的砝码标定机构由砝码盘（4），绳（5）构成；摆杆（11）上位于永磁体阵列（6）的下方设有竖直的绳（5）；绳（5）的末端设有砝码盘（4），在砝码盘（4）内放置不同质量的砝码，待单摆机构稳定后，测量对应的电信号，从而得到电信号与砝码重力的关系。

2.根据权利要求1所述的用于测量水下航行体阻力的单摆式天平，其特征在于：所述的水翼（15）至少两个，并相互呈镜面对称布置，设置在试验模型（1）的流场下游，位于试验模型（1）后部。

3.根据权利要求1所述的用于测量水下航行体阻力的单摆式天平，其特征在于：所述的导线线圈阵列（7）的每组导线线圈均为单匝或多匝矩形线圈。