一種水洞試驗用水下航行體可調驅動系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種水洞實驗用多自由度水下航行體驅動系統，屬于水利水電工程、海洋船舶與水下航行器工程技術領域。
【背景技術】
[0002]在水下航行器工程技術領域，超空泡航行體是一種新式的高速武器，它是以超空化的物理特性為基礎開發研制的。不同于常規的航行器，其大部分表面被超空泡包裹，只有頭部和尾部部分沾濕表面與水接觸，其行程阻力大大降低。然水下航行體要想達到自然超空泡，則需要很高的航速，為了能夠在相對低的速度下也能夠達到空泡包裹整個航行體表面的目的，研究者人為地向航行體表面通入氣體，形成通氣超空泡，達到減阻增速效果。然而，航行體表面大部分被氣體包裹，導致航行體原有的受力平衡改變，其在運動過程中，任何小的擾動(如發射時的擾動、海流以及波浪等)都會使航行體尾部與空泡汽(氣)水界面發生連續的周期碰撞，對航行體結構的穩定性和可靠性有著致命的打擊。再者，現役超空泡航行體的致命弱點是沒有制導功能而只能作定深直線航行，作戰效能受到很大限制。因此，了解超空泡航行體轉彎運動過程中的空泡形態變化及相應流體動力特性的分析是超空泡航行體控制與結構設計研究的基礎，也是可機動超空泡航行體設計的關鍵技術所在，對未來研制遠程制導超空泡武器有著重要的意義。
[0003]目前對超空泡航行體的研究工作大多是基于靜態物體下進行的，動態方面也多是基于整體的數值計算開展的，對航行體運動過程中空化器以及尾翼偏轉對其流體動力影響的研究鮮有涉及。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的是針對現有研究手段的不足，提供一種可用于水洞試驗的航行體可調驅動系統，該系統可實現整體俯仰運動的同時，還能夠保證空化器及尾翼精確旋轉運動；并可實現整體、空化器及尾翼的旋轉速度的改變。
[0005]本實用新型的目的是通過下述技術方案實現的。
[0006]一種水洞試驗用水下航行體可調驅動系統，包括航行體試驗模型、支架系統和動力裝置；
[0007]所述航行體試驗模型包括空化器、轉動副連接桿、導流罩、錐柱段、尾翼、尾翼支撐桿、動力傳動線固定銷、尾翼連接銷以及尾翼固定銷；
[0008]所述空化器為錐形圓盤，在錐頭小圓端面上對稱開設兩個通孔；
[0009]所述轉動副連接桿由底座、連接桿以及一套螺栓螺母組成；底座為“凸”型結構，“凸”型端修圓且側面上開設一個通孔；連接桿為“凹”形結構，在對稱的兩個側壁上分別開設一個通孔，兩個通孔與底座上開設的通孔在同一直線上；在“凹”形結構底側中心伸出一個螺紋直桿；
[0010]所述導流罩為錐形圓盤，其從大圓端面沿軸線方向5/6置空；小圓端面中心處開有一螺紋孔，以螺紋孔為中心，對稱開設兩個通孔，通孔的大小、位置與空化器的兩個通孔匹配；
[0011]所述錐柱段前段為圓錐形，頭部為平頭，后段為空心圓柱形；前段內部從底部向頭部沿軸線方向17/18置空；平頭面中心開有一個螺紋孔，以螺紋孔為中心，對稱開設兩個通孔；螺紋孔、兩通孔與導流罩上的孔相匹配；圓錐形周面均勻開設若干小孔，便于通氣；后段為空心圓柱形，其中遠離圓錐形的一端內部開設有螺紋；
[0012]所述尾翼為一等腰直三棱柱，分為大小兩部分；小翼的等腰側面開有一光孔，用于連接尾翼固定銷，另一等腰側面開有沉頭螺紋孔；沉頭螺紋孔的直徑小于尾翼固定銷的直徑，光孔與螺紋孔相通且軸線重合；在螺紋孔兩邊分別開有一光孔；在兩個光孔之間另開設有一個螺紋孔；在底面靠近用于連接尾翼固定銷的小翼光孔處開有一矩形槽；小翼的非等腰側面開設一個螺紋孔，螺紋孔與矩形槽相連通；大翼的等腰側面開有兩個光孔，光孔間開有一個沉頭螺紋通孔，光孔與螺紋孔與小翼相匹配；
[0013]尾翼可以為直翼也可以為折疊翼。
[0014]所述尾翼支撐桿為部分中空圓柱體，在圓柱體端面對稱設置兩個通孔；圓柱體直徑沿軸向分兩級變化，依直徑從小到大的順序依次定義為一級桿和二級桿；一級桿為中空外螺紋桿；二級桿為部分中空圓柱體，周面在與兩個對稱通孔圓心連線垂直方向沿軸向對稱切出兩個矩形平面；矩形平面的幾何中心處開有通孔，用于連接尾翼固定銷；在矩形平面上通孔與遠離一級桿的一端之間固定有兩個“L型”卡槽，兩個卡槽內部上下對稱位置分別開有通孔，用于固定動力傳動線；二級桿不連通部分位于圓柱體內部通孔與遠離一級桿的一端之間；不連通部分上對稱開設兩個孔，一個為螺紋孔一個為通孔。
[0015]所述尾翼固定銷為圓柱形直桿，兩端分別開有螺紋孔，周面靠近端部處上下對稱位置沿圓柱形直桿軸線上分別開有一個螺紋孔，該螺紋孔與小翼的非等腰側面上的螺紋孔相匹配；
[0016]所述尾翼連接銷為標準件銷，兩端修圓；
[0017]所述動力傳動線固定銷為圓柱形空心直桿；
[0018]所述支架系統包括動力傳動線固定桿、懸架支桿、動力傳動線固定翼、托盤以及長托板、短托板；
[0019]所述動力傳動線固定桿為偏心中空圓柱形直桿，其圓柱直徑沿軸向分五級變化，依直徑從小到大的順序依次定義為一級桿、二級桿、三級桿和四級桿；其中三級桿分為兩部分，分別位于四級桿兩側；一級桿頂端開設螺紋孔，螺紋孔與偏心通孔對稱布置；四級桿側面均勻固定四個長細圓柱形中空套筒；三級桿中遠離一級桿的部分，端面均勻布置四個螺紋孔，在于偏心通孔同軸處伸出一中空螺紋桿，中空直徑與偏心通孔直接一致；
[0020]所述懸架支桿為一端圓盤，圓盤偏心位置開有一通孔，通孔的直徑大于動力傳動線固定桿上中空螺紋桿的直徑；圓盤上均勻開有四個螺紋孔；另一端為方形直板，直板上開有個通孔；靠近圓盤的前兩個通孔間固定一底座，底座的結構與轉動副連接桿底座相同，用于連接動力傳動線固定翼；
[0021]所述動力傳動線固定翼為naca系列翼型，翼型端面開有個通孔，其中遠離翼型前緣的6個孔與懸架支桿上的孔相對應；在于懸架支桿底座相同位置的兩個通孔間伸出一凹槽方形連接桿，連接桿通過螺栓螺母連接懸架支桿；與凹槽方形連接桿對稱處開設螺紋孔；
[0022]所述托盤分上下兩部分，上部分位于實驗段內部，整體為圓盤狀，中心處開有翼型槽，槽內開有一螺紋通孔，螺紋孔的位置與動力傳動線固定翼上的螺紋孔相對應；翼型槽兩側對稱開有四個螺紋孔；下部分位于實驗段外部，下部分托盤中心處開有矩形槽以及兩個螺紋孔；以矩形槽為中心，對稱開設四個螺紋孔，四個螺紋孔與上部分的螺紋孔位置相對應；
[0023]所述動力裝置包括步進電機、減速器和動力傳動線；
[0024]所述動力傳動線為柔性鋼絲，外部附有塑料套。
[0025]連接關系:轉動副連接桿底座方形端固定在空化器小圓端面中心處，“凸”型端通過螺栓螺母與連接桿“凹槽”進行連接，連接桿螺紋直桿依次將導流罩與錐柱段進行連接，安裝時保證空化器、導流罩以及錐柱段上開設的對稱通孔位于一條直線上；兩個動力傳動線固定銷部分插入尾翼支撐桿的一級桿環面上開設的兩個通孔中；尾翼支撐桿的一級桿通過螺紋與錐柱段后段相連；尾翼固定銷插入尾翼支撐桿上切出的矩形平面中開設的通孔，安裝時保證兩端伸出部分相同且周面上開設的兩個螺紋孔位于上下部分；兩端伸出部分分別與尾翼的小翼上開設的和螺紋孔同軸的光孔相連，通過螺釘鎖死，防止小翼與尾翼固定銷發生相對平動；小翼矩形側面開設的螺紋孔通過螺釘與尾翼固定銷相連，防止小翼與尾翼固定銷發生相對轉動；兩個尾翼連接銷的一半分別插入小翼上開設的兩個尺寸較小的光孔中，另一部分插入大翼生開設的兩個光孔中，防止小翼和大翼發生相對轉動，再通過螺釘將小翼與大翼鎖死，防止兩者發生相對平動；動力傳動線固定桿一級桿部分通過螺釘與尾翼支撐桿內部不連通部分上開設的螺紋孔固定，三級桿中遠離一級桿部分通過螺釘與懸架支桿盤狀面相連；動力傳動線固定翼上伸出的凹槽