1.本实用新型涉及一种水翼艇前水翼模拟控制实验装置，属于船舶领域。


背景技术：

2.水翼艇是指艇体下装有浸入水中的水翼的艇。高速航行时艇重完全由水对水翼产生的升力支持，使艇体全部离开水面，减少了水的阻力，故可达较高速度。水翼的作用原理与飞机的机翼相似。有的快艇仅首都装有水翼，使前部离开水面，后部仍在水面上滑行。常用作载客及军用。
3.水翼就是在水中工作或割划水面的机翼，是水翼艇的基本部件。它在水中运动像飞机机翼在空气中运动一样产生一定的升力。由于水的密度约为空气密度的800倍，在同等升力之下，水翼的尺度比机翼要小得多。靠水翼升力支持艇重的水翼艇比滑行艇阻力小、兴波小、受波浪干扰影响也小，因而具有良好的快速性和适航性。水翼艇水翼系统包含前后两个独立的水翼系统，前水翼一般由产生升力的翼板、翼板与艇体间连接的支柱及其他一些附件组成。水翼的升力特性，主要取决于翼板的几何特征和几何要素，这些要素主要指的是：水翼的弦长、翼展长、展弦比、平面形状、前视形状、翼剖面形状等，现有的前水翼多为固定式结构，控制效果和航向控制性能不好，在航行过程中缺乏自稳性及安全性。
4.因此，亟需提出一种新型的水翼艇前水翼模拟控制实验装置，通过模拟控制实验，得出最优结构方案，以解决上述技术问题。


技术实现要素：

5.本实用新型研发目的是为了解决现有的前水翼多为固定式结构，控制效果和航向控制性能不好，设计时无法及时准确地进行模拟实验，无法在设计过程中就得出最优方案的问题，在下文中给出了关于本实用新型的简要概述，以便提供关于本实用新型的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本实用新型的穷举性概述。它并不是意图确定本实用新型的关键或重要部分，也不是意图限定本实用新型的范围。
6.本实用新型的技术方案：
7.一种水翼艇前水翼模拟控制实验装置，包括支架、安装板、伺服电机、水翼立柱、主动传动杆、三轴减速机、从动传动杆和水翼，支架上安装有安装板，伺服电机通过电机支座配合安装在安装板上，伺服电机的输出端贯穿安装板并与主动传动杆一端连接，主动传动杆另一端与三轴减速机的输入端配合安装，三轴减速机的左右两个输出端均配合安装有从动传动杆，水翼立柱安装在安装板底部，水翼立柱和水翼均为中空的壳体结构，水翼立柱和水翼连通设置，水翼的中部铰接安装在水翼立柱底部，三轴减速机安装在水翼内部，主动传动杆设置在水翼立柱内部，从动传动杆与水翼内壁连接。
8.本实用新型为了解决无法及时获得水翼旋转数据的问题，提出本实用新型的技术方案为：
9.一种水翼艇前水翼模拟控制实验装置，包括支架、安装板、伺服电机、水翼立柱、主
动传动杆、三轴减速机、从动传动杆和水翼，支架上安装有安装板，伺服电机通过电机支座配合安装在安装板上，伺服电机的输出端贯穿安装板并与主动传动杆一端连接，主动传动杆另一端与三轴减速机的输入端配合安装，三轴减速机的左右两个输出端均配合安装有从动传动杆，水翼立柱安装在安装板底部，水翼立柱和水翼均为中空的壳体结构，水翼立柱和水翼连通设置，水翼的中部铰接安装在水翼立柱底部，三轴减速机安装在水翼内部，主动传动杆设置在水翼立柱内部，从动传动杆与水翼内壁连接。
10.优选的：所述从动传动杆上安装有旋转编码器。
11.优选的：还包括plc逻辑控制器和上位中央决策单元，plc逻辑控制器分别与伺服电机、三轴减速机和旋转编码器电性连接，plc逻辑控制器与上位中央决策单元通过rs232/485进行数据通信；
12.上位中央决策单元发送指令控制伺服电机旋转角度，并通过读取plc逻辑控制器内旋转编码器返回的终端角度绝对数据，进行的数据显示；
13.plc逻辑控制器通过can总线对下位伺服电机驱动器进行通讯控制；
14.旋转编码器实现控制系统的全闭环控制；
15.上位机单元包括显控台与外部通信接口板，显控台的主要组成为以ipc工控机为核心的x86架构运算单元；外部通信接口板由dsp/fpga组成，扩展了系统所需的io接口、ad/da接口与各种总线通信接口。系统监控软件一方面能对电机控制器返回的数据进行显示、存储和分析；另一方面，操作人员通过系统监控软件能对伺服电机(3)和三轴减速机(6)的转角进行角度与力矩的控制，包括系统的启动、停止，驱动襟翼转角指令信号的给定以及系统相关参数的设置；外部通信接口板用于实现上位机控制模型的部署与伺服系统的控制。
16.本实用新型具有以下有益效果：
17.1.本实用新型的一种水翼艇前水翼模拟控制实验装置，水翼末端具有可角度测量的旋转编码器，能够实现角度控制，实现控制系统的全闭环控制；
18.2.本实用新型的一种水翼艇前水翼模拟控制实验装置，对于研究改善全浸式水翼艇的航行控制效果、增强其航向控制，提高其在航行过程中的自稳性及安全性有很重要的意义；
19.3.本实用新型的一种水翼艇前水翼模拟控制实验装置，结构简单、设计巧妙、拆装方便、成本低廉，适于推广使用。
附图说明
20.图1是一种水翼艇前水翼模拟控制实验装置的立体图；
21.图2是图1的主视图；
22.图3是一种水翼艇前水翼模拟控制实验装置的内部结构图；
23.图4是一种水翼艇前水翼模拟控制实验装置的结构示意图；
24.图5是水翼立柱和水翼的配合安装图；
25.图6是水翼系统在船舶上的布置示意图；
26.图7是一种水翼艇前水翼模拟控制实验装置的控制系统框图；
27.图中1
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支架，2
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安装板，3
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伺服电机，4
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水翼立柱，5
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主动传动杆，6
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三轴减速机，7
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从动传动杆，8
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水翼，9
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电机支座，10
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旋转编码器。
具体实施方式
28.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本实用新型。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。
29.本实用新型所提到的连接分为固定连接和可拆卸连接，所述固定连接即为不可拆卸连接包括但不限于折边连接、铆钉连接、粘结连接和焊接连接等常规固定连接方式，所述可拆卸连接包括但不限于螺纹连接、卡扣连接、销钉连接和铰链连接等常规拆卸方式，未明确限定具体连接方式时，默认为总能在现有连接方式中找到至少一种连接方式能够实现该功能，本领域技术人员可根据需要自行选择。例如：固定连接选择焊接连接，可拆卸连接选择铰链连接。
30.具体实施方式一：结合图1
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图7说明本实施方式，本实施方式的一种水翼艇前水翼模拟控制实验装置，包括支架1、安装板2、伺服电机3、水翼立柱4、主动传动杆5、三轴减速机6、从动传动杆7和水翼8，支架1上安装有安装板2，伺服电机3通过电机支座9配合安装在安装板2上，伺服电机3的输出端贯穿安装板2并与主动传动杆5一端连接，主动传动杆5另一端与三轴减速机6的输入端配合安装，三轴减速机6的左右两个输出端均配合安装有从动传动杆7，水翼立柱4安装在安装板2底部，水翼立柱4和水翼8均为中空的壳体结构，水翼立柱4和水翼8连通设置，水翼8的中部铰接安装在水翼立柱4底部，三轴减速机6安装在水翼8内部，主动传动杆5设置在水翼立柱4内部，从动传动杆7与水翼8内壁连接，伺服电机3带动主动传动杆5转动，主动传动杆5通过三轴减速机6带动两个从动传动杆7转动，从动传动杆7带动水翼8发生小幅转动，伺服电机3在水翼立柱4上端通过主动传动杆5将上位机计算后的速度或者转动角度传到三轴减速机6，三轴减速机6输出转角通过双向的从动传动杆7，控制固定在从动传动杆7上的水翼8转动，转动角度值通过旋转编码器10反馈回至伺服驱动器系统，用以验证上位机控制指令正确性及控制精度。
31.具体实施方式二：结合图1
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图7说明本实施方式，本实施方式的一种水翼艇前水翼模拟控制实验装置，所述从动传动杆7上安装有旋转编码器10，旋转编码器10亦可安装在水翼8上，穷目的是用于实时监测水翼8旋转角度。
32.具体实施方式三：结合图1
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图7说明本实施方式，本实施方式的一种水翼艇前水翼模拟控制实验装置，还包括plc逻辑控制器，plc逻辑控制器分别与伺服电机3和旋转编码器10电性连接，装置的电气控制部分为一台plc逻辑控制器与上位中央决策单元通过rs232/485进行数据通信，上位中央决策单元能够发送指令控制转角并能通过读取plc逻辑控制器返回的终端角度绝对数据，进行必要的数据显示，plc逻辑控制器通过can总线对下位伺服电机驱动器进行通讯控制。前水翼模拟实验装置可控翼面末端具有角度测量装置能够实现角度控制旋转编码器10，实现控制系统的全闭环控制，上位机单元包括显控台与外部通信接口板，显控台的主要组成为以ipc工控机为核心的x86架构运算单元；外部通信接口板由dsp/fpga组成，扩展了系统所需的io接口、ad/da接口与各种总线通信接口。系统监控软件一方面能对电机控制器返回的数据进行显示、存储和分析；另一方面，操作人员通过系统监控软件能对水翼系统可控翼面的转角进行角度与力矩的控制，包括系统的启动、停止，驱动襟翼转角指令信号的给定以及系统相关参数的设置。外部通信接口板主要用于实现上位机
控制模型的部署与伺服系统的控制。
33.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
34.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
35.在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
36.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
37.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
38.需要说明的是，在以上实施例中，只要不矛盾的技术方案都能够进行排列组合，本领域技术人员能够根据排列组合的数学知识穷尽所有可能，因此本发明不再对排列组合后的技术方案进行一一说明，但应该理解为排列组合后的技术方案已经被本发明所公开。
39.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。