舵机水密试验系统的制作方法
舵机水密试验系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种舵机水密试验系统。
【背景技术】
[0002]水下航行器是指用于水下环境探测、矿产资源勘探和军事侦察、作战等可以回收的小型水下载体，是一种以潜艇或水面舰船为支援平台，可长时间在水下自主远程航行的智能小型武器装备平台。随着海洋在军事、民用上的地位不断提升，尤其是在军事上越来越重要的战略地位，为了满足搜集气象和海洋数据、海洋石油勘探、海底探矿、深海探测、近海浅水海域作战、攻击目标等任务需求，无人水下航行器应运而生，它在开发海洋资源、保护海洋环境、维护国家海洋权益和主权利益、增强国家海洋科学研宄实力等诸多方面有着重大意义。无人水下航行器的发展应用，不仅能保障使用人员的安全，而且在减少人员的同时，提高了水下航行器系统的使用效率。因水下航行器使得海上作战和作业更加灵活自如、经济实用，已经成为很多国家争相研宄发展的海洋装备技术之一。舵机控制系统是操舵系统的核心，它决定着航行器的实时操舵性能，它的动态响应特性、抗干扰能力和精度对舵机工作的稳定性、可靠性和准确性有着很大的影响，也直接决定着航行器的整体性能。目前，对于舵机系统的测试多是采用负载模拟系统，但是该系统需要解决多余力对控制性能的强干扰及系统输出力参数变化范围大等诸多问题，不能真实模拟水下压力环境，整个实验过程需要耗费大量人力、物力，却难以获得准确而完整的试验数据。
【发明内容】
[0003]鉴于上述问题，本实用新型的目的是提供一种舵机水密试验系统，其能够真实的模拟水下3000米的压力状态，并能对舵机进行有效地控制，完成舵机的水密性及动力学特性试验。
[0004]为此，本实用新型提供一种舵机水密试验系统，主要由机械部分、供水系统、测控系统组成，所述机械部分包括:高压水密舱主体，采用高强度钢制成筒形结构，并采用加强箍加强，能够承受巨大水压；高压水密舱端盖，采用半球形法兰连接方式，设计有橡胶垫圈密封，便于安装被试件；被测舵机，安装在密封舱内并与密封舱连接在舱体支撑法兰上，舵机输出轴与扭矩传感器相连接，扭矩传感器的另一端连接有舵面，扭矩传感器检测舵机的输出能力；所述舵面的前端及后端设计有应变片，实时检测运动过程中舵面的应力应变情况。
[0005]作为优选，高压水密舱主体上部舵面一侧设计有照明灯及针孔摄像，实时检测并记录舵面的运动情况，为下一步研宄奠定实验基础。
[0006]供水系统主要由进水管、水泵、单向阀、二位二通阀、压力表、截止阀、安全阀等组成，作为优选，系统采用底部进水、顶部回水方式，保证舱内空气排尽；所述水泵采用低压水泵，向整个系统注满水后，便关闭水泵及进水电磁阀，无需对舱内水加压，因此整个供水系统无需特殊设计，即节约成本，又提高系统的安全性；加压系统采用电机加电控增压缸方式，实现压力的无极调控，并设计有压力传感器，实时检测压力变化，所述电控增压缸采用丝杠方式，具有自锁性能，电控增压缸两端设计有限位开关，保护加压系统；作为优选，系统设计有安全阀，保护整个系统。
[0007]作为优选，舵机水密试验系统还包括测控计算机，实时采集压力传感器信号，并实时控制电机从而实现对加压系统的实时控制；实时采集舵面的应力应变并通过针孔摄像实时采集舵面的运动情况，并对舵机进行控制，从而实现对舵机性能的全面研宄；当系统由于外泄漏或内泄漏导致压力降低或无法建压时，系统声光报警并跳出故障提示窗口 ；当电控增压缸接近最大行程时，仍无法达到设定压力时，系统提示并自动将电控增压缸退至初始位置，避免系统再进行其它操作而引起安全问题。
[0008]本实用新型具有开放性、安全性高、精度高等诸多优点，采用闭环控制系统，压力无极可控，真实模拟水下压力环境，可检测舵机及舵面全动力学因素，，为研宄水下舵机及舵面的动力学特性及安全可靠运行提供理论依据和技术支撑。
【附图说明】
[0009]图1是根据本实用新型的一个实施方式的舵机水密试验系统结构示意图；
[0010]图2是根据本实用新型的一个实施方式的舵机水密试验系统轴测图；
[0011]图3是根据本实用新型的一个实施方式的舵机水密试验系统水回路原理图；
[0012]图4是根据本实用新型的一个实施方式的舵机水密试验系统控制系统原理图。
[0013]图中:1、高压水密舱端盖；2、电缆；3、高压水密舱主体；4、舵机水密罩；5电缆密封插头；6、测量电缆插头；7、针孔摄像头；8、被测舵机；9、进水管；10、密封；11、扭矩传感器；12、舵面；13、应变片；14、水箱；15、水泵；16、过滤器；17、单向阀；18、二位二通阀；19、压力表；20、截止阀；21、电机；22、电控增压缸；23、安全阀；24、压力传感器；25、密封舱。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图详细说明根据本实用新型的实施方式。
[0015]如附图所示，为此，本实用新型提供一种舵机水密试验系统，主要由机械部分、供水系统、测控系统组成，所述机械部分包括:高压水密舱主体3，采用高强度钢制成筒形结构，并采用加强箍加强，能够承受巨大水压；高压水密舱端盖1，采用半球形法兰连接方式，设计有橡胶垫圈密封，便于安装被试件；被测舵机8，安装在密封舱内并与密封舱连接在舱体支撑法兰上，舵机输出轴与扭矩传感器11相连接，扭矩传感器11的另一端连接有舵面12，扭矩传感器11检测舵机8的输出能力；所述舵面12的前端及后端设计有应变片13，实时检测运动过程中舵面12的应力应变情况。
[0016]作为优选，高压水密舱主体3上部即舵面12 —侧，设计有照明灯 及针孔摄像7，实时检测并记录舵面12的运动情况，为下一步研宄奠定实验基础。
[0017]供水系统主要由进水管、水泵15、单向阀17、二位二通阀18、压力表19、截止阀20、安全阀23等组成，作为优选，系统采用底部进水、顶部回水方式，保证舱内空气排尽；所述水泵15采用低压水泵，向整个系统注满水后，便关闭水泵15及进水电磁阀，无需对舱内水加压，因此整个供水系统无需特殊设计，即节约成本，又提高系统的安全性；加压系统采用电机21加电控增压缸22方式，实现压力的无极调控，并设计有压力传感器24，实时检测压力变化，所述电控增压缸22采用丝杠方式，具有自锁性能，电控增压缸22两端设计有限位开关，保护加压系统；作为优选，系统设计有安全阀23，保护整个系统。
[0018]作为优选，舵机水密试验系统还包括测控计算机，实时采集压力传感器24信号，并实时控制电机21从而实现对加压系统的实时控制；实时采集舵面12的应力应变并通过针孔摄像头7实时采集舵面的运动情况，并对舵面12姿态进行实时控制，从而实现对舵机8性能的全面研宄；当系统由于外泄漏或内泄漏导致压力降低或无法建压时，系统声光报警并跳出故障提示窗口 ；当电控增压缸22接近最大行程时，仍无法达到设定压力时，系统提示并自动将电控增压缸退至初始位置，避免系统再进行其它操作而引起安全问题。
[0019]舵机水密试验系统的一个示例性实施方式的工作方式如下，也可以其他方式工作。
[0020]首先将舱体内的水排空，将被试舵机及其密封舱通过法兰联接在舱体支撑法兰上，然后连接好测量电缆，固定端盖密闭舱体。试验时，打开照明灯及针孔摄像，启动水泵及注水电磁阀，向密闭舱注水。注水方式采用底部低压进水，顶部回水方式，待通过回水透明管观察确定空气排空后，关闭回水电磁开关阀，开始加压。加压系统采用电控增压缸，其采用丝杠方式，具有自锁性能，加压时，注水电磁阀关闭，加压电磁阀打开，测控计算机通过A/D接口电路实时控制电机21从而实现对加压系统的实时控制，当反馈压力传感器达到预设压力值时，电机停转。
[0021]测控计算机实时采集舵面12的应力应变并通过针孔摄像头7实时采集舵面的运动情况，通过A/D接口电路实时对舵面12姿态进行控制，从而实现对舵机8性能的全面研宄；当系统由于外泄漏或内泄漏导致压力降低或无法建压时，系统声光报警并跳出故障提示窗口；当电控增压缸22接近最大行程时，仍无法达到设定压力时，系统提示并自动将电控增压缸退至初始位置，避免系统再进行其它操作而引起安全问题。
[0022]本实用新型采用低压水泵供水、伺服增压缸压力闭环控制方式，可以实现压力无极调节，真实模拟水下压力环境，可检测舵机及舵面全动力学因素，具有开放性、安全性高、精度高等诸多优点，为研宄水下舵机及舵面的动力学特性及安全可靠运行提供理论依据和技术支撑。
[0023]以上所述，仅为本实用新型的【具体实施方式】，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1.一种舵机水密试验系统，主要由机械部分、供水系统、测控系统组成，所述机械部分包括:高压水密舱主体，采用高强度钢制成筒形结构，并采用加强箍加强，能够承受巨大水压；高压水密舱端盖，采用半球形法兰连接方式，设计有橡胶垫圈密封，便于安装被试件；被测舵机，安装在密封舱内并与密封舱连接在舱体支撑法兰上，舵机输出轴与扭矩传感器相连接，扭矩传感器的另一端连接有舵面，扭矩传感器检测舵机的输出能力；所述舵面的前端及后端设计有应变片，实时检测运动过程中舵面的应力应变情况。2.根据权利要求1所述的舵机水密试验系统，其特征在于，高压水密舱主体上部即舵面一侧设计有照明灯及针孔摄像，实时检测并记录舵面的运动情况。3.根据权利要求1所述的舵机水密试验系统，其特征在于，供水系统主要由进水管、水泵、单向阀、二位二通阀、压力表、截止阀、安全阀组成，系统采用底部进水、顶部回水方式，保证舱内空气排尽；所述水泵采用低压水泵，向整个系统注满水后，关闭水泵及进水电磁阀；加压系统采用电机加电控增压缸方式，实现压力的无极调控，并设计有压力传感器，实时检测压力变化，所述电控增压缸采用丝杠方式，具有自锁性能，电控增压缸两端设计有限位开关，保护加压系统；系统设计有安全阀，保护整个系统。
【专利摘要】本实用新型提供一种舵机水密试验系统，主要由机械部分、供水系统、测控系统组成，机械部分包括：高压水密舱主体，设计有加强箍，能够承受巨大水压；所述舵面设计有应变片，实时检测舵面的应力应变；水密舱主体上部设计有照明灯及针孔摄像，实时检测并记录舵面的运动情况；供水系统采用底部进水、顶部回水方式，保证舱内空气排尽；加压系统采用电机加电控增压缸方式，实现压力的无极调控，并设计有压力传感器，实时检测压力变化，电控增压缸两端设计有限位开关，保护加压系统；该系统还包括测控计算机，实现相应参数的实时采集实时控制；本实用新型能够真实的模拟水下3000米的压力状态，并能对舵机进行有效地控制，完成舵机的水密性及动力学特性试验。
【IPC分类】G01M3/26, G01M99/00
【公开号】CN204694485
【申请号】CN201520262803
【发明人】刘永光, 杨晓伟, 胡慧, 陈晨, 张恒真, 孙健, 程楠楠, 刘文磊
【申请人】北京航空航天大学
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年4月28日
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种舵机水密试验系统。
【背景技术】
[0002]水下航行器是指用于水下环境探测、矿产资源勘探和军事侦察、作战等可以回收的小型水下载体，是一种以潜艇或水面舰船为支援平台，可长时间在水下自主远程航行的智能小型武器装备平台。随着海洋在军事、民用上的地位不断提升，尤其是在军事上越来越重要的战略地位，为了满足搜集气象和海洋数据、海洋石油勘探、海底探矿、深海探测、近海浅水海域作战、攻击目标等任务需求，无人水下航行器应运而生，它在开发海洋资源、保护海洋环境、维护国家海洋权益和主权利益、增强国家海洋科学研宄实力等诸多方面有着重大意义。无人水下航行器的发展应用，不仅能保障使用人员的安全，而且在减少人员的同时，提高了水下航行器系统的使用效率。因水下航行器使得海上作战和作业更加灵活自如、经济实用，已经成为很多国家争相研宄发展的海洋装备技术之一。舵机控制系统是操舵系统的核心，它决定着航行器的实时操舵性能，它的动态响应特性、抗干扰能力和精度对舵机工作的稳定性、可靠性和准确性有着很大的影响，也直接决定着航行器的整体性能。目前，对于舵机系统的测试多是采用负载模拟系统，但是该系统需要解决多余力对控制性能的强干扰及系统输出力参数变化范围大等诸多问题，不能真实模拟水下压力环境，整个实验过程需要耗费大量人力、物力，却难以获得准确而完整的试验数据。
【发明内容】
[0003]鉴于上述问题，本实用新型的目的是提供一种舵机水密试验系统，其能够真实的模拟水下3000米的压力状态，并能对舵机进行有效地控制，完成舵机的水密性及动力学特性试验。
[0004]为此，本实用新型提供一种舵机水密试验系统，主要由机械部分、供水系统、测控系统组成，所述机械部分包括:高压水密舱主体，采用高强度钢制成筒形结构，并采用加强箍加强，能够承受巨大水压；高压水密舱端盖，采用半球形法兰连接方式，设计有橡胶垫圈密封，便于安装被试件；被测舵机，安装在密封舱内并与密封舱连接在舱体支撑法兰上，舵机输出轴与扭矩传感器相连接，扭矩传感器的另一端连接有舵面，扭矩传感器检测舵机的输出能力；所述舵面的前端及后端设计有应变片，实时检测运动过程中舵面的应力应变情况。
[0005]作为优选，高压水密舱主体上部舵面一侧设计有照明灯及针孔摄像，实时检测并记录舵面的运动情况，为下一步研宄奠定实验基础。
[0006]供水系统主要由进水管、水泵、单向阀、二位二通阀、压力表、截止阀、安全阀等组成，作为优选，系统采用底部进水、顶部回水方式，保证舱内空气排尽；所述水泵采用低压水泵，向整个系统注满水后，便关闭水泵及进水电磁阀，无需对舱内水加压，因此整个供水系统无需特殊设计，即节约成本，又提高系统的安全性；加压系统采用电机加电控增压缸方式，实现压力的无极调控，并设计有压力传感器，实时检测压力变化，所述电控增压缸采用丝杠方式，具有自锁性能，电控增压缸两端设计有限位开关，保护加压系统；作为优选，系统设计有安全阀，保护整个系统。
[0007]作为优选，舵机水密试验系统还包括测控计算机，实时采集压力传感器信号，并实时控制电机从而实现对加压系统的实时控制；实时采集舵面的应力应变并通过针孔摄像实时采集舵面的运动情况，并对舵机进行控制，从而实现对舵机性能的全面研宄；当系统由于外泄漏或内泄漏导致压力降低或无法建压时，系统声光报警并跳出故障提示窗口 ；当电控增压缸接近最大行程时，仍无法达到设定压力时，系统提示并自动将电控增压缸退至初始位置，避免系统再进行其它操作而引起安全问题。
[0008]本实用新型具有开放性、安全性高、精度高等诸多优点，采用闭环控制系统，压力无极可控，真实模拟水下压力环境，可检测舵机及舵面全动力学因素，，为研宄水下舵机及舵面的动力学特性及安全可靠运行提供理论依据和技术支撑。
【附图说明】
[0009]图1是根据本实用新型的一个实施方式的舵机水密试验系统结构示意图；
[0010]图2是根据本实用新型的一个实施方式的舵机水密试验系统轴测图；
[0011]图3是根据本实用新型的一个实施方式的舵机水密试验系统水回路原理图；
[0012]图4是根据本实用新型的一个实施方式的舵机水密试验系统控制系统原理图。
[0013]图中:1、高压水密舱端盖；2、电缆；3、高压水密舱主体；4、舵机水密罩；5电缆密封插头；6、测量电缆插头；7、针孔摄像头；8、被测舵机；9、进水管；10、密封；11、扭矩传感器；12、舵面；13、应变片；14、水箱；15、水泵；16、过滤器；17、单向阀；18、二位二通阀；19、压力表；20、截止阀；21、电机；22、电控增压缸；23、安全阀；24、压力传感器；25、密封舱。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图详细说明根据本实用新型的实施方式。
[0015]如附图所示，为此，本实用新型提供一种舵机水密试验系统，主要由机械部分、供水系统、测控系统组成，所述机械部分包括:高压水密舱主体3，采用高强度钢制成筒形结构，并采用加强箍加强，能够承受巨大水压；高压水密舱端盖1，采用半球形法兰连接方式，设计有橡胶垫圈密封，便于安装被试件；被测舵机8，安装在密封舱内并与密封舱连接在舱体支撑法兰上，舵机输出轴与扭矩传感器11相连接，扭矩传感器11的另一端连接有舵面12，扭矩传感器11检测舵机8的输出能力；所述舵面12的前端及后端设计有应变片13，实时检测运动过程中舵面12的应力应变情况。
[0016]作为优选，高压水密舱主体3上部即舵面12 —侧，设计有照明灯 及针孔摄像7，实时检测并记录舵面12的运动情况，为下一步研宄奠定实验基础。
[0017]供水系统主要由进水管、水泵15、单向阀17、二位二通阀18、压力表19、截止阀20、安全阀23等组成，作为优选，系统采用底部进水、顶部回水方式，保证舱内空气排尽；所述水泵15采用低压水泵，向整个系统注满水后，便关闭水泵15及进水电磁阀，无需对舱内水加压，因此整个供水系统无需特殊设计，即节约成本，又提高系统的安全性；加压系统采用电机21加电控增压缸22方式，实现压力的无极调控，并设计有压力传感器24，实时检测压力变化，所述电控增压缸22采用丝杠方式，具有自锁性能，电控增压缸22两端设计有限位开关，保护加压系统；作为优选，系统设计有安全阀23，保护整个系统。
[0018]作为优选，舵机水密试验系统还包括测控计算机，实时采集压力传感器24信号，并实时控制电机21从而实现对加压系统的实时控制；实时采集舵面12的应力应变并通过针孔摄像头7实时采集舵面的运动情况，并对舵面12姿态进行实时控制，从而实现对舵机8性能的全面研宄；当系统由于外泄漏或内泄漏导致压力降低或无法建压时，系统声光报警并跳出故障提示窗口 ；当电控增压缸22接近最大行程时，仍无法达到设定压力时，系统提示并自动将电控增压缸退至初始位置，避免系统再进行其它操作而引起安全问题。
[0019]舵机水密试验系统的一个示例性实施方式的工作方式如下，也可以其他方式工作。
[0020]首先将舱体内的水排空，将被试舵机及其密封舱通过法兰联接在舱体支撑法兰上，然后连接好测量电缆，固定端盖密闭舱体。试验时，打开照明灯及针孔摄像，启动水泵及注水电磁阀，向密闭舱注水。注水方式采用底部低压进水，顶部回水方式，待通过回水透明管观察确定空气排空后，关闭回水电磁开关阀，开始加压。加压系统采用电控增压缸，其采用丝杠方式，具有自锁性能，加压时，注水电磁阀关闭，加压电磁阀打开，测控计算机通过A/D接口电路实时控制电机21从而实现对加压系统的实时控制，当反馈压力传感器达到预设压力值时，电机停转。
[0021]测控计算机实时采集舵面12的应力应变并通过针孔摄像头7实时采集舵面的运动情况，通过A/D接口电路实时对舵面12姿态进行控制，从而实现对舵机8性能的全面研宄；当系统由于外泄漏或内泄漏导致压力降低或无法建压时，系统声光报警并跳出故障提示窗口；当电控增压缸22接近最大行程时，仍无法达到设定压力时，系统提示并自动将电控增压缸退至初始位置，避免系统再进行其它操作而引起安全问题。
[0022]本实用新型采用低压水泵供水、伺服增压缸压力闭环控制方式，可以实现压力无极调节，真实模拟水下压力环境，可检测舵机及舵面全动力学因素，具有开放性、安全性高、精度高等诸多优点，为研宄水下舵机及舵面的动力学特性及安全可靠运行提供理论依据和技术支撑。
[0023]以上所述，仅为本实用新型的【具体实施方式】，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1.一种舵机水密试验系统，主要由机械部分、供水系统、测控系统组成，所述机械部分包括:高压水密舱主体，采用高强度钢制成筒形结构，并采用加强箍加强，能够承受巨大水压；高压水密舱端盖，采用半球形法兰连接方式，设计有橡胶垫圈密封，便于安装被试件；被测舵机，安装在密封舱内并与密封舱连接在舱体支撑法兰上，舵机输出轴与扭矩传感器相连接，扭矩传感器的另一端连接有舵面，扭矩传感器检测舵机的输出能力；所述舵面的前端及后端设计有应变片，实时检测运动过程中舵面的应力应变情况。2.根据权利要求1所述的舵机水密试验系统，其特征在于，高压水密舱主体上部即舵面一侧设计有照明灯及针孔摄像，实时检测并记录舵面的运动情况。3.根据权利要求1所述的舵机水密试验系统，其特征在于，供水系统主要由进水管、水泵、单向阀、二位二通阀、压力表、截止阀、安全阀组成，系统采用底部进水、顶部回水方式，保证舱内空气排尽；所述水泵采用低压水泵，向整个系统注满水后，关闭水泵及进水电磁阀；加压系统采用电机加电控增压缸方式，实现压力的无极调控，并设计有压力传感器，实时检测压力变化，所述电控增压缸采用丝杠方式，具有自锁性能，电控增压缸两端设计有限位开关，保护加压系统；系统设计有安全阀，保护整个系统。
【专利摘要】本实用新型提供一种舵机水密试验系统，主要由机械部分、供水系统、测控系统组成，机械部分包括：高压水密舱主体，设计有加强箍，能够承受巨大水压；所述舵面设计有应变片，实时检测舵面的应力应变；水密舱主体上部设计有照明灯及针孔摄像，实时检测并记录舵面的运动情况；供水系统采用底部进水、顶部回水方式，保证舱内空气排尽；加压系统采用电机加电控增压缸方式，实现压力的无极调控，并设计有压力传感器，实时检测压力变化，电控增压缸两端设计有限位开关，保护加压系统；该系统还包括测控计算机，实现相应参数的实时采集实时控制；本实用新型能够真实的模拟水下3000米的压力状态，并能对舵机进行有效地控制，完成舵机的水密性及动力学特性试验。
【IPC分类】G01M3/26, G01M99/00
【公开号】CN204694485
【申请号】CN201520262803
【发明人】刘永光, 杨晓伟, 胡慧, 陈晨, 张恒真, 孙健, 程楠楠, 刘文磊
【申请人】北京航空航天大学
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年4月28日
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