[发明专利]一种水面飞行器耐波性试验恒力卸载装置和方法

说明书

本发明属于水面飞行器耐波性试验领域,提出一种水面飞行器耐波性试验恒力卸载装置和方法，恒力卸载装置包括：拖车测桥、导航杆、模型、导航片、角度传感器、阻力传感器、限位导轨、升沉杆、遥控电动葫芦、位移传感器、过载传感器、固定框架、定滑轮、动滑轮、拉力传感器、线性滑轨、滑块、弹簧、凯夫拉绳和摇杆。本发明可为水面飞行器全机无动力模型及单船身模型耐波性试验中提供较为恒定的模拟气动升力，为水面飞行器实耐波性预报提供可靠性更高的试验技术方法和更准确的模型试验数据，为水面飞行器耐波性设计方案的可行性进行快速、高效的试验验证，为水面飞行器的耐波性设计、研究提供技术保障。

技术领域

本发明属于水面飞行器耐波性试验领域,特别涉及一种水面飞行器耐波性试验恒力卸载装置和方法。

背景技术

现有技术中，水面飞行器单船身模型与全机无动力模型的耐波性试验研究过程中常用以下三种方式来进行气动力补偿：重量扣除法、悬挂重物法和弹性缓冲法。

重量扣除法，是指在模型试验准备时将载重调整为实际载重减去气动升力补偿后获得的重量作为试验模型载重实现气动力补偿恒力卸载的方法。此方法遭遇波浪冲击时，模型因载重减小引起运动状态更易发生改变，撞击后模型垂向加速度因自身载重减小而增大，最终导致波浪中的模型运动响应更剧烈。重量扣除法，模型在波浪中的运动响应无法模拟实机的波浪运动响应，所以用此方法获得的试验数据对实机耐波性能进行预报的结果是不准确的，参考价值也较低。此外，当实验气动力补偿较大时，模型的重量将要求非常地轻，这会给模型的制作造成极大地困难，直至无法制作出满足模型重量的要求。

悬挂重物法，是指钢丝绳一端悬挂重物另一端绕过定滑轮后固定到模型重心位置，通过钢丝绳竖直提模型实现恒力卸载的方法。此方法用于静水拖曳试验中恒力卸载是比较实用的，但应用于耐波性试验是存在较大问题的。耐波性试验中模型响应是周期性的，与波浪撞击后模型进行周期性垂荡运动。垂荡运动初期，模型撞击波浪瞬间获得较大垂向加速度，悬挂重物也瞬间获得垂向加速度，这使得卸载瞬时减小，直至变为零；垂荡上升过程，悬挂重物下降速度小于模型上升速度，钢丝绳始终处于松弛状态、卸载为零，直至钢丝绳绷紧；垂荡下降过程，一般由于响应周期短，模型开始下降时悬挂物还具有较大的下降速度、钢丝绳处于松弛，直到钢丝绳开始绷紧，悬挂重物速度瞬间变为零并改变方向以一定速度上升，之后随模型一起加速，使卸载瞬间成倍增加。在整个垂荡运动过程中，卸载唯有在某个瞬间满足试验要求，因此，悬挂重物的方法不适用于模型耐波性试验恒力卸载。

弹性缓冲法，是指在卸载装置中增加弹性缓冲，通过弹性缓冲使模型在垂荡运动时卸载维持在一定范围内变化的方法。本方法目前常以两种形式存在，一种是在悬挂重物法的基础上增加一段弹性绳或弹簧，另一种是直接通过弹性绳的拉力作为卸载。前一种形式的存在可有效缓冲模型垂荡运动过程悬挂重物加速度突变引起模型卸载的变化，但不能从本质上解决问题，当模型响应比较剧烈时效果与悬挂重物法是一样的。后一种形式要达到恒力卸载的效果，要求弹性绳的弹性系数比较小，受外力作用发生较大形变依然可保证弹性绳的拉力变化很小，满足恒力卸载的试验要求，但弹性绳的初始拉绳长度需要非常长，这在试验过程是无法实现的。因此本方法在理论上是可行的，但实际操作过程中是不可行的，无法实现满足耐波性试验研究用要求的恒力卸载。

发明内容

基于上述耐波性试验恒力卸载技术方法中存在的缺陷和问题，本发明针对其存在的技术难题，提出一种弹簧与滑轮组合用于恒力卸载的试验技术方法，通过此方法可满足耐波性试验恒力卸载中的技术要求，突破难点技术。

基于上述，本发明针对气动力补偿存在的问题，提出了水面飞行器耐波性试验用恒力卸载装置和方法，以解决现有技术中存在的问题和缺陷。

本发明的技术方案一：

一种水面飞行器耐波性试验恒力卸载装置，包括：拖车测桥1、模型3、角度传感器5、阻力传感器6、升沉杆8、遥控电动葫芦9、位移传感器10、过载传感器11、固定框架12、定滑轮13、动滑轮14、拉力传感器15、线性滑轨16、滑块17、弹簧18、凯夫拉绳19和摇杆20；