[发明专利]一种自推进状态下柔性板净自推力的测量装置及测量方法

权利要求书

1.一种自推进状态下柔性板净自推力的测量装置，其特征在于：包括测力时相连接的测力单元和柔性板推力产生单元，所述测力单元包括一端固定的测力部，所述柔性板推力产生单元包括可往复摆动的柔性板，所述柔性板沉浸在处于流动状态的液体中，所述柔性板上固定设有传力杆，所述传力杆与所述测力部的另一端相连接或相脱离。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于：所述测力部包括位置可移动的固定支架和与所述固定支架固定连接的第一连接杆，所述第一连接杆上设有测力传感器，所述传力杆与所述第一连接杆的另一端相连接或相脱离。

3.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于：所述传力杆上设有驱动所述传力杆往复摆动的驱动机构，所述驱动机构包括在一定角度范围内周期性正反转的驱动电机，所述驱动电机的一端与所述传力杆固定连接，另一端与滑轨滑动连接，所述滑轨的延伸方向与所述柔性板的前进或后退的方向相同，所述驱动电机远离所述传力杆的一端与所述第一连接杆相连接或相脱离。

4.根据权利要求3所述的测量装置，其特征在于：所述滑轨上滑动设有空气轴承，所述空气轴承与所述驱动电机固定连接，所述空气轴承远离所述驱动电机的一端与所述第一连接杆相连接或相脱离。

5.根据权利要求4所述的测量装置，其特征在于：所述驱动电机为在一定角度范围内周期性正反转的艏摇电机，所述艏摇电机设置在所述传力杆远离所述柔性板的一端，所述艏摇电机的一端与所述传力杆传动连接，所述艏摇电机的另一端通过第一连接板与所述空气轴承固定连接，所述第一连接板与所述第一连接杆相连接或相脱离。

6.根据权利要求4所述的测量装置，其特征在于：所述驱动电机包括在一定角度范围内周期性正反转的艏摇电机和横荡电机，所述艏摇电机设置在所述传力杆远离所述柔性板一端，所述艏摇电机的一端与所述传力杆传动连接，所述艏摇电机的另一端与齿条固定连接，所述横荡电机的输出轴设有与所述齿条啮合的齿轮，所述齿轮与所述横荡电机的输出轴传动连接，所述横荡电机通过第二连接板与所述空气轴承固定连接，所述第二连接板与所述第一连接杆相连接或相脱离。

7.根据权利要求6所述的测量装置，其特征在于：所述滑轨上设有防止所述齿条脱离所述齿轮的限位机构，所述艏摇电机位于所述齿条的下表面中部，所述限位机构为位于所述齿条下部的两个挡杆，两个所述挡杆设置在所述齿条的移动方向上，且分别位于所述齿条的两侧。

8.根据权利要求7所述的测量装置，其特征在于：所述空气轴承与所述二连接板之间设有第一平台，所述第一平台分别与所述空气轴承和所述第二连接板固定连接，所述第一平台上设有滑道，所述滑道的延伸方向与所述滑轨的延伸方向相互垂直，所述齿条远离所述齿轮的一端滑动设置在所述滑道内。

9.根据权利要求5或8任意一项所述的测量装置，其特征在于：所述艏摇电机的输出端设有联轴器，所述联轴器远离所述艏摇电机的一端与所述传力杆固定连接。

10.一种柔性板自推力的测量方法，其特征在于：包括以下内容：

测量前准备：将传力杆与柔性板固定连接，所述传力杆的另一端与艏摇电机固定连接，将空气轴承滑动设置在滑轨上，所述空气轴承的另一端与第一连接板固定连接，所述第一连接板的另一端与所述艏摇电机远离所述传力杆的一端固定连接；或将传力杆与柔性板固定连接，所述传力杆的另一端与艏摇电机固定连接，所述艏摇电机的另一端与齿条固定连接，将空气轴承滑动设置在滑轨上，所述空气轴承的另一端与第二连接板固定连接，所述第二连接板与横荡电机固定连接，所述横荡电机的输出端与齿轮传动连接，调整所述齿条和所述齿轮的相对位置，使其相互啮合，完成所述柔性板与驱动装置的组装，将组装完成后的柔性板沉浸到液体中，启动所述艏摇电机和/或所述横荡电机带动所述柔性板往复摆动，在所述柔性板往复摆动产生的推力和液体对所述柔性板产生的阻力共同作用下所述柔性板在液体中前进或后退；

确定平衡位置：调整所述艏摇电机和/或所述横荡电机的转速、频率与液体流速的关系，使所述柔性板在一定范围内往复的前进和后退，无外力介入时，此往复运动的范围相对于地面的位置保持不变，此时所述柔性板处于周期平衡状态，即对于每个周期平均推力等于平均阻力；

测量自推力：保持所述柔性板处于周期平衡状态时的转速、频率和水流不变，将测力传感器安装到第一连接杆上，所述第一连接杆固定到固定支架上，移动所述固定支架的位置使其处于所述柔性板往复摆动的区域内，将所述第一连接杆与所述第一连接板或所述第二连接板固定连接，此时，所述传力杆受力变形，并将变形传递到所述测力传感器，通过所述测力传感器测量出所述柔性板在周期平衡状态的受力曲线，所述受力曲线即为自推进状态下所述柔性板在一个周期内净自推力的变化曲线。