一种水下滑翔机拖曳试验机翼舵角变换结构

1.本发明属于水动力学实验领域，具体涉及一种水下滑翔机拖曳试验机翼舵角变换结构。


背景技术：

2.水下航行器作为一种对海洋进行探索和开发的工具，在人类对海洋的探索过程中有着重要的角色，近些年来，随着人类对于海洋资源的越发重视，水下航行器的作用越来越明显，具有广阔的应用前景。
3.水下滑翔机autonomous underwater glider,aug作为一种新型的水下机器人，对能源的需求量很小，因此可以高效率、长时间地在海洋中航行。虽然水下滑翔机在航行速度上不及其他自主水下航行器，但是，低成本和低维护费用的优点使其成为一种被广泛应用于海洋监测的水下航行器，又因为可以重复使用和大量投放，水下滑翔机在大范围海洋探索中发挥着重要作用。水下滑翔机的基本工作原理是将其水翼所产生的升力转化为推动其向前的动力，并由其内部调节装置调整运动姿态。而要使得滑翔机正常运作就需要准确的测算出滑翔机相应的各项水动力参数，要先经过设计人员通过理论测算后，再进行仿真测算，最后也是最重要的是要进行实验测定。
4.为了准确的测定出水下滑翔机的各项水动力参数，则需要进行水下滑翔机缩比模型实验，在实验中需要测定不同工况下的参数，而其中就包含了不同的机翼舵角。由于不同的舵角会使得滑翔机产生明显的水动力特性的变化，研究不同舵角的工况是十分有必要的，因此需要设计一种相关的机翼后缘舵角变换机构，来使滑翔机能在一定范围内变换舵角。
5.在公开号为108045556a的发明创造中，公开了一种飞机襟副翼运动机构该运动机构不仅能够单独实现襟、副翼的舵面偏转功能，而且兼具富勒襟翼、副翼的综合功能，从而能够产生较大的升阻比，并使飞机具有良好的机动特性，实现改善飞机起降性能、提升操纵的灵活性的目的。但是，这种设计增加了机体外露面积，虽然可以对外露部分进行整流，但仍然破坏了机体原有气动外形。若舵面的一端与机身、其它翼面、撑杆的内部空间较大的部件连接，可在机身、其它翼面、撑杆等部件内安装内埋式舵面操纵机构，不破坏飞机原有气动外形。但是，飞机的舵面一般位于翼面后缘，此部位机翼内部空间狭小，一般的舵面操纵机构要保证无外露部分，不破坏飞机原有气动外形，较难以实现。
6.在水下滑翔机缩比模型实验中，缩比比例为1：5，缩比后的滑翔机机翼厚度仅为10mm左右，要保证原有的流体动力外形，则在如此狭小的空间内难以放置舵机，因此依据现有技术无法实现水下滑翔机机翼后缘舵角能在一定范围内变化的目的。


技术实现要素：

7.要解决的技术问题：
8.为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种水下滑翔机拖曳试验机翼舵角变
换结构，通过角度片适应性设计，使得在缩比实验机翼非常薄空间十分狭窄的情况下，用角度片来代替舵机，使得角度片与机翼和舵板的连接面都得以保形，能够在实验时保持其原本的流体动力特性，使得测出的数据更为准确且真实。且结构也比较简单，造价低廉，安装拆卸简单方便，易于维护，维修成本低，可以很简单方便的实现水下滑翔机机翼舵角的更换。
9.本发明的技术方案是：一种水下滑翔机拖曳试验机翼舵角变换结构，其特征在于：包括舵板、左角度片和右角度片，所述舵板的两侧分别通过左角度片和右角度片固定于机翼后缘中段；
10.所述左角度片为带有夹角的条形板，其前半段固定安装于机翼表面的安装槽内，且上表面与机翼表面平齐，后半段固定于舵板左侧边；左角度片的前半段和后半段之间的锐角夹角为舵角；
11.所述右角度片与左角度片呈对称结构。
12.本发明的进一步技术方案是：所述左角度片后半段的纵向截面形状与舵板的纵向截面形状一致，安装后后半段与舵板的上下表面均平齐。
13.本发明的进一步技术方案是：所述左角度片、右角度片与机翼表面、舵板两端均为可拆卸连接。
14.本发明的进一步技术方案是：所述左角度片、右角度片分别通过固定螺栓与机翼表面、舵板两端固定连接。
15.本发明的进一步技术方案是：所述左角度片的前半段上表面沿长度方向开有两个沉孔，通过安装于沉孔内的固定螺栓将左角度片的前半段固定于机翼上表面的安装槽内。
16.本发明的进一步技术方案是：所述左角度片的后半段外侧壁沿长度方向开有两个沉孔，通过安装于沉孔内的固定螺栓将左角度片的后半段固定于舵板的侧面。
17.本发明的进一步技术方案是：所述左角度片和右角度片为系列组件，包括多个不同夹角的角度片，通过安装不同夹角的角度片进行不通舵角的实验。
18.本发明的进一步技术方案是：所述系列组件包括11种不同夹角的角度片，分别是-10
°
、-8
°
、-6
°
、-4
°
、-2
°
、0
°
、2
°
、4
°
、6
°
、8
°
、10
°
，能够进行11种不同舵角的实验测试。
19.有益效果
20.本发明的有益效果在于：本发明通过巧妙的角度片适应性设计，使得角度片与机翼和舵板的连接面都得以保形，能够在实验时保持其原本的流体动力特性，使得测出的数据更为准确且真实。通过采用可替换角度片的思路，从而避免了使用结构复杂的舵机。
21.将左角度片前半段通过两个左角度片螺栓连接到机翼上，后半段通过两个横向连接的左舵板螺栓连接到舵板一侧；右角度片安装结构与左角度片相同。此时，舵板与角度片后半段是平行的，即角度片前半段与后半段之间的角度即为舵角，该结构通过结构限定了角度，无需进行舵角变化测量。因此，当实验需要测试不同的舵角工况时，可以通过更换事先加工好的不同角度的角度片来达到使舵角改变的效果。
22.本发明的系列组件中加工出-10
°
到10
°
之间11中舵角的角度片，分别是-10
°
、-8
°
、-6
°
、-4
°
、-2
°
、0
°
、2
°
、4
°
、6
°
、8
°
、10
°
，将舵板固连在角度片上，可以通过更换不同角度的角度片来达到舵角变换的效果。
23.相比于电机机构的复杂和昂贵来说，本发明的结构简单，造价低廉，安装拆卸简单
方便，易于维护，维修成本低，可以很简单方便的实现水下滑翔机机翼舵角的更换。
附图说明
24.图1是本发明整体结构示意图；
25.图2是本发明角度片结构示意图；
26.图3是本发明连接透视示意图；
27.附图标记说明：1—机翼，2—左角度片，3—右角度片，4—左角度片固定螺栓，5—右角度片固定螺栓，6—舵板，7—左舵板固定螺栓，8—右舵板固定螺栓，9—角度。
具体实施方式
28.下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
29.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为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，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
30.图1为整体结构示意图，显示了舵角变换结构的整体布局，图2显示了角度片的具体结构。图3显示了零件安装连接的透视情况。
31.参照图1所示，一种水下滑翔机机翼舵角变换结构，它包括了舵板6、左角度片2、右角度片3、左角度片固定螺栓4、右角度片固定螺栓5、左舵板固定螺栓7、右舵板固定螺栓8。左角度片2安装在机翼1后缘中段的左侧位置，左角度片2通过两个相隔一定距离的左角度片固定螺栓4与机翼1相连。左角度片2后半段通过一大一小两个左舵板固定螺栓4与舵板6相固连。舵板6右侧与左侧连接形式相同。
32.参照图2所示，左角度片2、右角度片3按形状或是功能可以分为两个部分，分别是与机翼1固连的部分称为前半段，另一部分则是与舵板6固连的部分称之为后半段，前半段的部分是安装在机翼1预先留出的槽位中，安装后上表面与机翼1上表面是在同一水平面上。后半段的剖面是与舵板6的纵剖面形状相同的，与舵板6连接后形成一个新的舵板整体。因此，左角度片2、右角度片3前半段与后半段之间的角度9即为机翼1与舵板6间的夹角即为舵角。左角度片2、右角度片3共分别加工出11种不同的角度，从-10
°
到10
°
，分别是-10
°
、-8
°
、-6
°
、-4
°
、-2
°
、0
°
、2
°
、4
°
、6
°
、8
°
、10
°
，即可以实现11种不同的舵角进行实验测试。
33.下面结合附图说明本发明的安装及使用过程。
34.先将需要测试的角度确定，然后取出对应的左角度片2、右角度片3，分别将左角度片2、右角度片3和舵板6通过左舵板固定螺栓7、右舵板固定螺栓8固连起来，然后将固连好的整体对齐后通过左角度片固定螺栓4、右角度片固定螺栓5连接在机翼1上，此时，左角度片2、右角度片3前半段与后半段之间的角度9即为机翼1与舵板6间的夹角即为舵角，使得舵板6舵角满足要求。分别安装好两边机翼1的换舵角机构后，即可进行实验。
35.在实验过后，若要进行其他舵角的实验，只需先将左角度片固定螺栓4、右角度片固定螺栓5拧开，将左角度片2、右角度片3与舵板6整体拆下，再将左舵板固定螺栓7、右舵板
固定螺栓8拧开，卸下左角度片2、右角度片3。然后选出接下来要进行实验的舵角所对应的左角度片2、右角度片3，重复之前的步骤即可。由于结构简单，造价低廉，没有过多复杂的机构零件，成本较低，本设计可以很好地解决不同舵角的实验中舵角变换问题。
36.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。