1.本發(fā)明屬于機(jī)電液及自動化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種變角度變速度的模型出入水裝置。


背景技術(shù)：

2.在空氣-水跨界飛行中，飛行器存在不同角度、不同速度的出入水飛行狀態(tài)。模擬飛行器在不同角度、不同速度工況下的出入水運(yùn)動，進(jìn)而研究飛行器跨空氣-水飛行特性，是一項(xiàng)比較新穎，且難度較大的試驗(yàn)技術(shù)。為此，設(shè)計一種變角度變速度的模型出入水裝置，實(shí)現(xiàn)飛行器模型在不同角度、不同速度工況下的出入水運(yùn)動，是非常有必要的，為飛行器跨空氣-水飛行特性研究提供重要的手段支撐。


技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

3.本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種變角度變速度的模型出入水裝置。
4.本發(fā)明的變角度變速度的模型出入水裝置，其特點(diǎn)是，所述的模型出入水裝置包括機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、動力驅(qū)動系統(tǒng)和測控系統(tǒng)；機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)包括水槽軌道、水槽軌道車、出入水軌道、前導(dǎo)向車、固定支桿、主動輪、從動輪、同步帶和模型車；動力驅(qū)動系統(tǒng)包括液壓油源系統(tǒng)、伺服油缸、1#液壓馬達(dá)、2#液壓馬達(dá)、伺服油缸進(jìn)/回油管路、1#馬達(dá)進(jìn)/回油管路和2#馬達(dá)進(jìn)/回油管路；測控系統(tǒng)包括邏輯運(yùn)動控制器、液壓馬達(dá)控制器、1#液壓馬達(dá)編碼器、2#液壓馬達(dá)編碼器、伺服油缸控制/反饋電纜、專用總線電纜、1#液壓馬達(dá)控制/反饋電纜、2#液壓馬達(dá)控制/反饋電纜、1#液壓馬達(dá)編碼器反饋電纜、2#液壓馬達(dá)編碼器反饋電纜、1#液壓馬達(dá)編碼器分路反饋電纜和油源控制/反饋電纜；機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的水槽軌道固定在試驗(yàn)水槽兩側(cè)池壁頂部；水槽軌道車和前導(dǎo)向車自帶鎖緊裝置，鎖緊裝置在水槽軌道上水平移動與鎖緊；出入水軌道的中段設(shè)置有若干個支撐鉸點(diǎn)，每個試驗(yàn)工況選擇其中一個支撐鉸點(diǎn)與水槽軌道車的首部相連；伺服油缸的伸出端部通過鉸點(diǎn)與出入水軌道的尾部相連；固定支桿的一端固定在出入水軌道靠近出入水軌道下端的位置，固定支桿的另一端裝卡在前導(dǎo)向車的豎直軌道上進(jìn)行豎直滑動與鎖緊；出入水軌道的上端安裝主動輪，下端安裝從動輪，同步帶張緊在主動輪和從動輪上，同步帶與帶輪之間齒嚙合；模型車固定安裝在同步帶上，飛行器模型固定安裝在模型車上；動力驅(qū)動系統(tǒng)的1#液壓馬達(dá)、2#液壓馬達(dá)同軸安裝在出入水軌道上端的主動輪的兩側(cè)；液壓油源系統(tǒng)分別通過伺服油缸進(jìn)/回油管路、1#液壓馬達(dá)進(jìn)/回油管路、2#液壓馬達(dá)進(jìn)/回油管路與伺服油缸、1#液壓馬達(dá)、2#液壓馬達(dá)相連；液壓油源系統(tǒng)同時為伺服油缸、1#液壓馬達(dá)、2#液壓馬達(dá)提供工作所需油液；伺服油缸的伸出/縮回運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)出入水軌道繞支撐鉸點(diǎn)的轉(zhuǎn)動；當(dāng)出入水軌道轉(zhuǎn)動時，固定支桿裝卡在前導(dǎo)向車的豎直軌道上的端頭沿前導(dǎo)向車的豎直軌道上下滑動，同時前導(dǎo)向車或者水槽軌道車隨動以配合出入水軌道的轉(zhuǎn)動，在出入水軌道與試驗(yàn)水槽水平面的夾角到位后，鎖緊水槽軌道車、前導(dǎo)向車和固定支桿，以固定出入水軌道與試驗(yàn)水槽水
平面的夾角；變換試驗(yàn)工況時改變出入水軌道的支撐鉸點(diǎn)，改變出入水軌道與試驗(yàn)水槽水平面的夾角，同時保證出入水軌道分布于水面上下兩側(cè)的長度滿足本次試驗(yàn)工況需求；1#液壓馬達(dá)和2#液壓馬達(dá)同步驅(qū)動主動輪，從動輪隨動，繼而拖動同步帶攜模型車運(yùn)動，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)模型車攜飛行器模型沿出入水軌道單側(cè)作出入水運(yùn)動；測控系統(tǒng)的邏輯運(yùn)動控制器通過伺服油缸控制/反饋電纜與伺服油缸相連，通過專用總線電纜與液壓馬達(dá)控制器相連；液壓馬達(dá)控制器分別通過1#液壓馬達(dá)控制/反饋電纜、2#液壓馬達(dá)控制/反饋電纜與1#液壓馬達(dá)、2#液壓馬達(dá)相連；液壓馬達(dá)控制器分別通過1#液壓馬達(dá)編碼器反饋電纜、2#液壓馬達(dá)編碼器反饋電纜與1#液壓馬達(dá)編碼器、2#液壓馬達(dá)編碼器相連；邏輯運(yùn)動控制器通過1#液壓馬達(dá)編碼器分路反饋電纜與1#馬達(dá)編碼器相連；邏輯運(yùn)動控制器通過油源控制/反饋電纜與液壓油源系統(tǒng)相連；邏輯運(yùn)動控制器控制液壓油源系統(tǒng)運(yùn)行，并監(jiān)測液壓油源系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)；邏輯運(yùn)動控制器控制伺服油缸作伸出/縮回運(yùn)動并定位，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)出入水軌道的變角度運(yùn)動及定位，同時實(shí)現(xiàn)對伺服油缸運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)測；液壓馬達(dá)控制器采集1#液壓馬達(dá)編碼器、2#液壓馬達(dá)編碼器的速度信息，構(gòu)成速度閉環(huán)，進(jìn)一步采用二次調(diào)節(jié)壓力耦聯(lián)靜液傳動控制方式，實(shí)現(xiàn)對1#液壓馬達(dá)、2#液壓馬達(dá)的同步變速控制，最終實(shí)現(xiàn)模型車攜飛行器模型出入水運(yùn)動的變速控制，同時實(shí)現(xiàn)對1#液壓馬達(dá)、2#液壓馬達(dá)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)測；邏輯運(yùn)動控制器通過1#液壓馬達(dá)編碼器分路反饋電纜采集1#液壓馬達(dá)的位置信息，換算為飛行器模型位置信息，實(shí)現(xiàn)飛行器模型出入水運(yùn)動的全過程位置監(jiān)測，進(jìn)而確保飛行器模型在安全行程范圍內(nèi)運(yùn)行；即測控系統(tǒng)通過對伺服油缸的運(yùn)動控制及定位，保證了飛行器模型出入水運(yùn)動的角度；通過對1#液壓馬達(dá)、2#液壓馬達(dá)的同步變速控制，保證了飛行器模型出入水運(yùn)動的速度；通過使用1#液壓馬達(dá)位置換算的飛行器模型位置信息，保證了飛行器模型出入水運(yùn)動的安全管控。
5.進(jìn)一步地，所述的出入水軌道與試驗(yàn)水槽水平面的夾角范圍為30
°
～90
°
。
6.進(jìn)一步地，所述的出入水軌道與試驗(yàn)水槽水平面在夾角范圍內(nèi)變化時，出入水軌道分布在水面上下兩側(cè)的長度滿足模型試驗(yàn)加速、勻速、減速的運(yùn)動行程需求。
7.進(jìn)一步地，所述的主動輪兩側(cè)的1#液壓馬達(dá)和2#液壓馬達(dá)的規(guī)格相同，均采用由2臺液壓馬達(dá)組成的串列馬達(dá)形式。
8.進(jìn)一步地，所述的模型車攜飛行器模型沿出入水軌道單側(cè)作出入水運(yùn)動的速度范圍為0.8m/s～20m/s。
9.本發(fā)明的變角度變速度的模型出入水裝置采用伺服油缸驅(qū)動出入水軌道轉(zhuǎn)動的結(jié)構(gòu)形式，實(shí)現(xiàn)了飛行器模型出入水角度的寬范圍變化；采用兩組液壓馬達(dá)同步變速驅(qū)動主動輪、從動輪隨動，拖動同步帶攜模型車運(yùn)動的結(jié)構(gòu)形式，實(shí)現(xiàn)了模型車攜飛行器模型沿出入水導(dǎo)軌的變速運(yùn)動；配合多支撐鉸點(diǎn)設(shè)計，能夠滿足飛行器模型與水面成30
°
～90
°
夾角、速度0.8m/s～20m/s范圍內(nèi)多種工況模擬試驗(yàn)。
附圖說明
10.為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，以下將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需使用的附圖作簡單介紹。以下描述中的附圖僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，可以根據(jù)這些附圖所示實(shí)施例得到其他實(shí)施例及其附圖。
11.圖1為本發(fā)明的變角度變速度的模型出入水裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
12.圖中，1.水槽軌道；2.水槽軌道車；3.出入水軌道；4.前導(dǎo)向車；5.固定支桿；6.主動輪；7.從動輪；8.同步帶；9.模型車；10.支撐鉸點(diǎn)；11.液壓油源系統(tǒng)；12.伺服油缸；13.1#液壓馬達(dá)；14.2#液壓馬達(dá)；15.伺服油缸進(jìn)/回油管路；16.1#液壓馬達(dá)進(jìn)/回油管路；17.2#液壓馬達(dá)進(jìn)/回油管路；18.邏輯運(yùn)動控制器；19.液壓馬達(dá)控制器；20.1#液壓馬達(dá)編碼器；21.2#液壓馬達(dá)編碼器；22.伺服油缸控制/反饋電纜；23.專用總線電纜；24.1#液壓馬達(dá)控制/反饋電纜；25.2#液壓馬達(dá)控制/反饋電纜；26.1#液壓馬達(dá)編碼器反饋電纜；27.2#液壓馬達(dá)編碼器反饋電纜；28.1#液壓馬達(dá)編碼器分路反饋電纜；29.油源控制/反饋電纜。
具體實(shí)施方式
13.以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的一個實(shí)施例進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述實(shí)施例僅是本發(fā)明的一個實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員基于本發(fā)明，可獲得更多實(shí)施例。
14.實(shí)施例1如圖1所示，本實(shí)施例為了模擬飛行器模型在不同角度、不同速度工況下的出入水運(yùn)動，設(shè)計了一種變角度變速度的模型出入水裝置。包括：水槽軌道1、水槽軌道車2、出入水軌道3、前導(dǎo)向車4、固定支桿5、主動輪6、從動輪7、同步帶8、模型車9、支撐鉸點(diǎn)10、液壓油源系統(tǒng)11、伺服油缸12、1#液壓馬達(dá)13、2#液壓馬達(dá)14、伺服油缸進(jìn)/回油管路15、1#液壓馬達(dá)進(jìn)/回油管路16、2#液壓馬達(dá)進(jìn)/回油管路17、邏輯運(yùn)動控制器18、液壓馬達(dá)控制器19、1#液壓馬達(dá)編碼器20、2#液壓馬達(dá)編碼器21、伺服油缸控制/反饋電纜22、專用總線電纜23、1#液壓馬達(dá)控制/反饋電纜24、2#液壓馬達(dá)控制/反饋電纜25、1#液壓馬達(dá)編碼器反饋電纜26、2#液壓馬達(dá)編碼器反饋電纜27、1#液壓馬達(dá)外置編碼器分路反饋電纜28和油源控制/反饋電纜29。
15.水槽軌道1固定在試驗(yàn)水槽兩側(cè)池壁頂部；水槽軌道車2、前導(dǎo)向車4自帶鎖緊裝置，可在水槽軌道1上水平移動和鎖緊；出入水軌道3的中段設(shè)置有3個支撐鉸點(diǎn)10，出入水軌道3通過中間的支撐鉸點(diǎn)10與水槽軌道車2的首部相連，伺服油缸12的伸出端部通過鉸點(diǎn)與出入水軌道3的尾部相連；固定支桿5的一端固定在出入水軌道3上，固定支桿5的另一端裝卡在前導(dǎo)向車4的豎直軌道上，可實(shí)現(xiàn)豎直滑動與鎖緊；出入水軌道3的上端安裝主動輪6，下端安裝從動輪7，同步帶8張緊在主動輪6和從動輪7上，同步帶8與帶輪之間齒嚙合；模型車9固定安裝在同步帶8上，飛行器模型固定安裝在模型車9上；1#液壓馬達(dá)13、2#液壓馬達(dá)14同軸安裝在出入水軌道3上端的主動輪6的兩側(cè)；液壓油源系統(tǒng)11同時為伺服油缸12、1#液壓馬達(dá)13、2#液壓馬達(dá)14提供工作所需油液。液壓油源系統(tǒng)11分別通過伺服油缸進(jìn)/回油管路15、1#液壓馬達(dá)進(jìn)/回油管路16、2#液壓馬達(dá)進(jìn)/回油管路17與伺服油缸12、1#液壓馬達(dá)13、2#液壓馬達(dá)14相連；邏輯運(yùn)動控制器18通過伺服油缸控制/反饋電纜22與伺服油缸12相連，通過專用總線電纜23與液壓馬達(dá)控制器19相連；液壓馬達(dá)控制器19分別通過1#液壓馬達(dá)控制/反饋電纜24、2#液壓馬達(dá)控制/反饋電纜25與1#液壓馬達(dá)13、2#液壓馬達(dá)14相連；液壓馬達(dá)控制器19分別通過1#液壓馬達(dá)編碼器反饋電纜26、2#液壓馬達(dá)編碼器反饋電纜27與1#液壓馬達(dá)編碼器20、2#液壓馬達(dá)編碼器21相連；邏輯運(yùn)動控制器18通過1#液壓馬達(dá)編碼器分路反饋
電纜28與1#馬達(dá)編碼器20相連；邏輯運(yùn)動控制器18通過油源控制/反饋電纜29與液壓油源系統(tǒng)11相連。
16.伺服油缸12的伸出/縮回運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)出入水軌道3繞支撐鉸點(diǎn)10的轉(zhuǎn)動；當(dāng)出入水軌道3轉(zhuǎn)動時，固定支桿5的端頭沿前導(dǎo)向車4的豎直軌道上下滑動，同時前導(dǎo)向車4或水槽軌道車2隨動，配合出入水軌道3的轉(zhuǎn)動，并在轉(zhuǎn)動角度到位后固定鎖緊水槽軌道車2、前導(dǎo)向車4和固定支桿5，最終實(shí)現(xiàn)出入水軌道3與試驗(yàn)水槽水平面的夾角的角度變化。通過變換出入水軌道3的支撐鉸點(diǎn)10，保證出入水軌道3與試驗(yàn)水槽水平面成夾角30
°
～90
°
范圍變化，同時確保出入水軌道3分布于水面上下兩側(cè)的長度滿足各種試驗(yàn)工況需求。
17.1#液壓馬達(dá)13、2#液壓馬達(dá)14規(guī)格相同，根據(jù)系統(tǒng)需要，1#液壓馬達(dá)13、2#液壓馬達(dá)14均采用由2臺液壓馬達(dá)組成的串列馬達(dá)形式，機(jī)械同步驅(qū)動主動輪6，從動輪7隨動運(yùn)動，繼而拖動同步帶8運(yùn)動并攜模型車9運(yùn)動，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)模型車9攜飛行器模型沿出入水軌道3單側(cè)作出入水運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)飛行器模型速度范圍0.8m/s～20m/s的出入水運(yùn)動。
18.邏輯運(yùn)動控制器18實(shí)現(xiàn)對液壓油源系統(tǒng)11的運(yùn)行控制，以及壓力、流量、溫度、故障等信息與狀態(tài)的監(jiān)測。邏輯運(yùn)動控制器18控制伺服油缸12作伸出/縮回運(yùn)動，并精確定位，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)出入水軌道3的變角度運(yùn)動及角度精確定位，同步監(jiān)測伺服油缸12運(yùn)動速度、油壓、位移、故障等信息與狀態(tài)。液壓馬達(dá)控制器19采集1#液壓馬達(dá)編碼器20、2#液壓馬達(dá)編碼器21的速度信息，構(gòu)成速度閉環(huán)，進(jìn)一步采用二次調(diào)節(jié)壓力耦聯(lián)靜液傳動控制方式，實(shí)現(xiàn)對1#液壓馬達(dá)13、2#液壓馬達(dá)14的同步變速控制，最終實(shí)現(xiàn)模型車9攜飛行器模型出入水運(yùn)動的變速控制，同步實(shí)現(xiàn)對1#液壓馬達(dá)13、2#液壓馬達(dá)14運(yùn)動轉(zhuǎn)速、油壓、故障等信息與狀態(tài)監(jiān)測。邏輯運(yùn)動控制器18通過1#液壓馬達(dá)編碼器分路反饋電纜28采集1#液壓馬達(dá)13的位置信息，換算獲得飛行器模型位置信息，用于飛行器模型出入水運(yùn)動的全過程位置監(jiān)測，進(jìn)而確保飛行器模型在安全行程范圍內(nèi)運(yùn)行。
19.本發(fā)明并不局限于前述的具體實(shí)施方式。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。