[发明专利]一种基于气动悬浮无摩擦式惯量质心调节装置

说明书

本发明提供一种基于气动悬浮无摩擦式惯量质心调节装置，包括扭簧位移实时监测的周期衰减结构、模型多自由度定位结构以及横向调节结构。在结构上，采用气动管道结构有利于提供均匀的悬浮力，在惯量调试过程中，避免不均匀气体悬浮力对模型阻尼运动的影响，提高了测量的精准性；模型多自由度定位结构具有倾角调节与旋转角度定位调节的功能，具有高度的适用性与灵活性，满足不同类别模型的惯量调节。

技术领域

本发明属于水动力实验模拟系统技术领域，具体涉及一种基于气动悬浮无摩擦式惯量质心调节装置。

背景技术

水动力试验中，模型惯量质心调节是水动力实验模拟系统技术领域的一项重要技术，对水面以及水下船体、平台、潜艇、兵器等其他模型研发具有重要的作用。试验模型惯量质心调节装置的可靠性直接决定着最新研制型号模型数据的准确性与有效性。在水动力试验过程中，为了使试验模型与实际模型相似，一般根据傅汝德相似理论对模型的惯量质心进行等效缩比，确保模型在试验运动过程中具有真实模型一样的外形与运动姿态。惯量质心的调节，是模型试验的基础。目前，在惯量调节过程中，一般采用传统的三线摆来测量，也有一些采用框式测量仪，这些测量工具由于尺寸偏小，不具有集成质量特性调节功能，且普通的测量方法和仪器误差较大，在一定程度上无法满足实验要求。目前惯量质心调节装置的缺点主要包括以下内容：(1)在惯量质量质心测量中，在测量平台以一定的摆幅进行运动时，转动平台与支撑面产生滑动摩擦，滑动摩擦力影响平台的摆动的准确周期，直接影响质量质心的准确性；(2)当给予一定转动摆幅时，平台在扭簧的作用下做衰减运动，扭簧在使用一定的周期后，或者突发因素容易产生失效，直接影响摆动周期大小，影响测量数据的准确性；(3)模型惯量调节过程中，由于模型结构的复杂性，在固定过程中具有一定的困难，影响试验测量效率。

发明内容

发明目的：提供一种基于气动悬浮无摩擦式惯量质心调节装置，包括扭簧位移实时监测的周期衰减结构、模型多自由度定位结构以及横向调节结构。在结构上，采用气动管道结构有利于提供均匀的悬浮力，在惯量调试过程中，避免不均匀气体悬浮力对模型阻尼运动的影响，提高了测量的精准性；模型多自由度定位结构具有倾角调节与旋转角度定位调节的功能，具有高度的适用性与灵活性，满足不同类别模型的惯量调节。

本发明的技术方案：提供一种基于气动悬浮无摩擦式惯量质心调节装置，所述惯量质心调节装置包括模型多自由度定位结构2、动力周期衰减结构1和横向调节结构3，

所述动力周期衰减结构1包括上悬浮端盖1-1、第二驱动件、U形气道1-12-7、衰减结构1-14、气密外壁1-13和底面密封壁1-4；所述上悬浮端盖1-1位于U形气道1-12-7上方，U形气道1-12-7与气源连通，通入U形气道1-12-7内的气体产生浮力，用于使上悬浮端盖1-1与U形气道1-12-7无摩擦接触；第二驱动件与气密外壁1-13固定连接，第二驱动件的驱动端与上悬浮端盖1-1连接，用于驱动上悬浮端盖1-1旋转；

所述衰减结构包括上端盖1-14-2、转轴1-14-12、扭簧1-14-4、轴承套筒1-14-8、位移传感器1-14-6；所述转轴1-14-12的上端通过轴承1-14-7与上端盖1-14-2连接，下端与底面密封壁1-4固定连接，上端盖1-14-2与上悬浮端盖1-1固定连接；所述转轴1-14-12穿设于轴承套筒1-14-8内，轴承套筒1-14-8的上端与上端盖1-14-2固定连接；所述扭簧1-14-4套设于所述转轴1-14-12上，并位于轴承套筒1-14-8内，所述扭簧1-14-4的扭簧固定端1-14-5与轴承套筒1-14-8固定连接，另一端与转轴1-14-12固定连接；所述位移传感器1-14-6位于扭簧1-14-4的下端，并与转轴1-14-12固定，用于监测扭簧的位移变化量；上悬浮端盖1-1旋转，通过上端盖1-14-2带动轴承套筒1-14-8旋转，轴承套筒1-14-8使扭簧产生弹性变形，转化为弹性势能，产生衰减摆动运动；

所述横向调节结构3包括横向移动板和燕尾槽导轨；燕尾槽导轨与上悬浮端盖1-1固定连接，横向移动板与模型多自由度定位结构2连接；横向移动板带动模型多自由度定位结构2沿燕尾槽导轨横向滑动；