水下高速運動體內測試裝置的製作方法

2023-07-14 00:09:16

專利名稱：水下高速運動體內測試裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種水下超高速試驗裝置。具體地說是一種水下高速運動體航行
期間運動參數測量裝置。
背景技術：
物體在水中運動時，需要克服與水的摩擦力所造成的粘性阻力，這種阻力大約是 空氣阻力的1000倍。超空泡技術是一種革命性的減阻方法，利用這種技術可以形成一種 可更新的氣體包絡，將水下運動體全部或大部分包裹在一個大的氣泡中，使流體對物體表 面的浸溼面積最少，從而大大降低粘性阻力。帶有超空泡的水下運動體所受阻力是普通水 下運動體的10% ，顯然，超空泡技術如能廣泛應用，將是未來水下潛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發展方向。國外超空泡技術發展較快，俄、烏、美、德在 該方面已取得較好的成果；英、法和哈薩克斯坦等國也在超空泡技術研究方面有較好的基 礎。俄羅斯、烏克蘭繼承了原蘇聯的技術，在該領域中處於領先地位。水下高速運動體的運 動參數測量技術，是研製水下高速運動體(如，高速潛航器等)的基本技術，對水下高速運 動體的穩定控制具有重要的意義。現在俄、烏、美、德等國都採用水池拖曳技術，這種技術易 於控制，數據採集簡單，但大型水池和相關設備成本高昂。 國內目前多採用金屬靶網速度測量或高速攝像機測量等外部測試技術，這種運動 參數外部測量系統的規模、設備以及所需的人力和物力都將隨測量點數的增加而增加，其 成本高、影響測量的因素多。由此說明，目前水下高速運動的運動參數測量技術是一個值得 關注的問題。

發明內容
本發明的目的在於提供一種能夠以較低的成本解決水下高速運動體在運動過程 中運動參數的測量問題，保證在巡航段對運動體有良好的控制的水下高速運動體內測試裝置。 本發明的目的是這樣實現的 它由一臺石英加速度計5、蓄電池2、控制電路板3和無線網關6組成，加速度計5 和無線網關6放置在一個單獨的殼體4內，殼體4上設置有與外部連接的USB接口 7，殼體 4固定在水下高速運動體1中軸的上半部分，加速度計5方向沿水下高速運動體縱軸向下。
殼體4內部填充抗衝擊材料。 由於水下高速運動體的速度遠比一般水下運動體快得多，在保證加速度傳感器的 抗衝擊能力的同時，又要保證運動參數的精確採集，這是水下高速運動體控制的關鍵。加速 度傳感器使用簡單方便，結構緊湊，體積小巧，由電源模塊、採集處理模塊、無線收發模塊組 成，內置加速度傳感器，封裝在PPS塑料外殼內，並在內部填充抗衝擊材料，保證了加速度 計的抗衝擊能力。加速度傳感器的最高採樣率可設置為4KHz，每個通道均設有抗混疊低通 濾波器。採集的數據可以存儲在加速度計內置的2M數據存儲器內，保證了採集數據的準確
3性。使用內置的可充電電池，可連續測量18小時。通過USB接口可對加速度計充電，也可 以快速地把存儲器內的數據下載到計算機裡面。


圖1是本發明的結構及其安裝示意圖； 圖2是圖1的A-A剖視圖； 圖3是本發明的電路連接示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖舉例對本發明做更詳細地描述 結合圖1-圖2.本發明提供了一套處於水下高速運動體1內部的運動參數測量裝 置，它由一臺石英加速度計5、蓄電池2、控制電路板3和相應的無線傳輸部件6組成。加速 度計5和無線網關6被放置在一個單獨的殼體4內，殼體4與外部有USB接口 7，殼體4通 過安裝底板8固定在運動體1中軸的上半部分，加速度計5方向沿水下高速運動體縱軸向 下。圖3給出了本發明的控制電路板及其連接結構。 高速運動體1在發射前，將加速度計5充滿電，並在發射前30秒控制電路板3發 出命令，使用蓄電池2為加速度計5充電，並打開加速度計5開關，開始採集數據，直到運動 體1停止並將加速度計5連接外部計算機後，由計算機通過USB接口 7連接無線網關6，發 出停止採集數據命令，並將數據下載到計算機並進行進一步處理。考慮到運動體運動的全 部時間在3秒以內，而且運動體在運動過程中的姿態變化不大，因此可以近似認為該石英 加速度計所測得的加速度即為彈體運動沿縱軸方向的加速度，從而可通過對加速度的一次 和二次積分得到彈體運動的速度和距離，即
V = a*t
S = V*t 經過多次的試驗檢驗，所本發明的運動參數測量系統運行良好，性能可靠穩定，操 作直觀方便，測速準確，順利完成了所承擔的各項試驗任務，並經受住了惡劣野外環境的考 驗，取得了滿意效果。
權利要求
一種水下高速運動體內測試裝置，它包括一臺石英加速度計(5)、蓄電池(2)、控制電路板(3)和無線網關(6)，其特徵是加速度計(5)和無線網關(6)放置在一個單獨的殼體(4)內，殼體(4)上設置有與外部連接的USB接口(7)，殼體(4)固定在水下高速運動體(1)中軸的上半部分，加速度計(5)方向沿水下高速運動體縱軸向下。
2. 根據權利要求l所述的水下高速運動體內測試裝置，其特徵是殼體(4)內部填充抗衝擊材料。
全文摘要
本發明提供的是一種水下高速運動體內測試裝置。它由一臺石英加速度計(5)、蓄電池(2)、控制電路板(3)和無線網關(6)組成，加速度計(5)和無線網關(6)放置在一個單獨的殼體(4)內，殼體(4)與外部有USB接口(7)，殼體(4)固定在水下高速運動體(1)中軸的上半部分，加速度計(5)方向沿彈體縱軸向下。本發明以較低的成本解決了水下高速運動體在運動過程中運動參數的測量問題，保證在巡航段對運動體有良好的控制。本發明主要用於水下高速運動體航行期間，運動體縱向加速度的測量，以及運動體的即時速度和距離計算。
文檔編號G01P7/00GK101776697SQ20101010098
公開日2010年7月14日 申請日期2010年1月26日 優先權日2010年1月26日
發明者孟浩, 安偉光, 張德欣, 白濤, 趙國良, 韓雲濤 申請人:哈爾濱工程大學