CN110174236A - 基于绳驱动的坐底式多自由度水动力测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于绳驱动的坐底式多自由度水动力测量系统，包括由多根方管围成的长方体框架和测量系统；所述长方体框架内设有水下潜体模型，所述水下潜体模型呈长方体，所述测量系统包括八个测量单元，每个测量单元均包括伺服电机、卷筒、力传感器固、钢丝绳Ⅰ、钢丝绳Ⅱ和多个定滑轮；八个钢丝绳Ⅱ的另一端分别对应所述水下潜体模型的前表面的左右两边的中点、后表面的左右两边的中点、上表面的前后两边的中点和下表面的左右两边的中点固定连接。本发明使用绳驱动水下潜器模型，对水下潜器模型周围的流场破坏小，试验效果好，整体采用框架结构，安装拆卸方便，占地面积小，节约水池空间。

Description

基于绳驱动的坐底式多自由度水动力测量系统

技术领域

本发明涉及一种水动力测量系统，具体地说是一种基于绳驱动的坐底式多自由度水动力测量系统。

背景技术

目前，随着海洋经济不断发展，需要水下工程作业项目增多，作业水深不断增加，水下机器人(ROV)、自治机器人(AUV)等水下潜体因其可以在深海代替人类完成观测与工程任务而不断发展，对水下潜体的研究也在不断进行，水下潜体水动力特性便是其中重要的一部分。

水下潜体水动力特性是水下潜体运动控制的基础。为了在设计阶段得到水下潜体水动力系数，传统测量水下潜体的在直线运动时的水动力需要拖曳水池，而测量回转运动时的水动力需要操作性水池，其由于连接水下潜器所使用的刚性固定连接会影响水下潜器在正常运动时的流场，测量结果往往需要二测处理，且只能进行单一自由度的水动力测量，试验系统占地面积大，不可拆卸。而绳驱动由于其通过钢丝绳连接水下潜器模型，钢丝绳相比于传统刚性固定连接其截面积更小，测量结果不需要进行二次处理，且多根钢丝绳相互配合不仅可以使水下潜器完成单一自由度运动，还可以完成多自由度运动，使试验系统更加方便、高效。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种基于绳驱动的坐底式多自由度水动力测量系统。本发明采用的技术手段如下：

基于绳驱动的坐底式多自由度水动力测量系统，包括由多根方管围成的长方体框架和测量系统；

所述长方体框架内设有水下潜体模型，所述水下潜体模型呈长方体；

所述测量系统包括八个测量单元，每个测量单元均包括伺服电机、与所述伺服电机连接的卷筒、一端固定与所述卷筒固定连接且另一端与力传感器固定连接的钢丝绳Ⅰ、一端与所述力传感器系统的另一端连接的钢丝绳Ⅱ、固定在所述方管上并用于改变所述钢丝绳Ⅱ另一端延伸方向的多个定滑轮；八个测量单元中的钢丝绳Ⅱ的另一端分别对应所述水下潜体模型的前表面的左右两边的中点、后表面的左右两边的中点、上表面的前后两边的中点和下表面的左右两边的中点并与其固定连接，将所述水下潜体模型吊在所述长方体框架内；所述水下潜体模型设置在水中，且所述力传感器、所述伺服电机和所述卷筒均设置在水面以上。

进一步地，所述长方体框架包括四根竖直设置的第一方管，四根所述第一方管组成所述长方体框架的四竖边，所述第一方管的顶部固定有第一层框架，所述第一层框架包括四根水平设置的第二方管，且四根所述第二方管依次与四根所述第一方管固定连接形成正方形；所述第一层框架组成所述长方体框架的顶部，

所述第一方管在所述第一层框架的下方固定有第二层框架，所述第二层框架包括四根水平设置的第三方管，且四根所述第三方管依次与四根所述第一方管固定连接形成正方形；

所述第一方管在所述第二层框架的下方固定有第三层框架，所述第三层框架包括四根水平设置的第四方管，且四根所述第四方管依次与四根所述第一方管固定连接形成正方形；

所述第一方管在所述第三层框架的下方固定有第四层框架，所述第四层框架包括四根水平设置的第六方管，且四根所述第六方管依次与四根所述第一方管固定连接形成正方形；

所述第一方管的底部固定有底第五层框架，所述第五层框架包括四根水平设置的第七方管，且四根所述第七方管依次与四根所述第一方管固定连接形成正方形，所述第五层框架组成所述长方体框架的底部；

所述水下潜体模型的中心与所述第三层框架、第四层框架和四根所述第一方管围成的长方体的中心重合；

所述第三层框架中左右两侧的第四方管的中点与第五方管的两端分别固定连接；

所述第四层框架中左右两侧的第六方管的中点与第八方管的两端分别固定连接；

所述第一层框架和所述第二层框架均设置在水面以上。

进一步地，八个所述测量单元分别为测量单元a、测量单元b、测量单元c、测量单元d、测量单元e、测量单元f、测量单元g、测量单元h；

所述测量单元a包括伺服电机a、卷筒a、钢丝绳Ⅰa、力传感器a、钢丝绳Ⅱa、定滑轮a和定滑轮A；

所述测量单元b包括伺服电机b、卷筒b、钢丝绳Ⅰb、力传感器b、钢丝绳Ⅱb、定滑轮b和定滑轮B；

所述测量单元c包括伺服电机c、卷筒c、钢丝绳Ⅰc、力传感器c、钢丝绳Ⅱc、定滑轮c和定滑轮C；

所述测量单元d包括伺服电机d、卷筒d、钢丝绳Ⅰd、力传感器d、钢丝绳Ⅱd、定滑轮d和定滑轮D；

所述测量单元e包括伺服电机e、卷筒e、钢丝绳Ⅰe、力传感器e、钢丝绳Ⅱe、定滑轮e和定滑轮E；

所述测量单元f包括伺服电机f、卷筒f、钢丝绳Ⅰf、力传感器f、钢丝绳Ⅱf、定滑轮f和定滑轮F；

所述测量单元g包括伺服电机g、卷筒g、钢丝绳Ⅰg、力传感器g、钢丝绳Ⅱg、定滑轮g和定滑轮G；

所述测量单元h包括伺服电机h、卷筒h、钢丝绳Ⅰh、力传感器h、钢丝绳Ⅱh、定滑轮h和定滑轮H；

设置在所述第一层框架后部的第二方管与所述伺服电机a固定连接，所述伺服电机a的输出轴与所述卷筒a连接，所述卷筒a与缠绕在所述卷筒a上的所述钢丝绳Ⅰa的一端固定连接，所述钢丝绳Ⅰa的另一端通过垂向变向杆竖直向下延伸并与所述力传感器a的一端固定连接，所述力传感器a的另一端与所述钢丝绳Ⅱa的一端固定连接，所述钢丝绳Ⅱa的另一端竖直向下延伸并经过设置在所述第六方管中点处的所述定滑轮a向设置在所述第八方管中点处的所述定滑轮A延伸，并经过所述定滑轮A与所述水下潜体模型的右表面的底边的中点固定连接；

设置在所述第一层框架前部的第二方管与所述伺服电机b固定连接，所述伺服电机b的输出轴与所述卷筒b连接，所述卷筒b与缠绕在所述卷筒b上的所述钢丝绳Ⅰb的一端固定连接，所述钢丝绳Ⅰb的另一端通过垂向变向杆竖直向下延伸并与所述力传感器b的一端固定连接，所述力传感器b的另一端与钢丝绳Ⅱb的一端固定连接，所述钢丝绳Ⅱb的另一端竖直向下延伸并经过设置在所述第六方管中点处的所述定滑轮b向设置在所述第八方管中点处的所述定滑轮B延伸，并经过所述定滑轮B与所述水下潜体模型的左表面的底边的中点固定连接；

设置在所述第一层框架左部的第二方管与所述伺服电机c固定连接，所述伺服电机c的输出轴与所述卷筒c连接，所述卷筒c与缠绕在所述卷筒c上的所述钢丝绳Ⅰc的一端固定连接，所述钢丝绳Ⅰc的另一端通过垂向变向杆竖直向下延伸并与所述力传感器c的一端固定连接，所述力传感器c的另一端与所述钢丝绳Ⅱc的一端固定连接，所述钢丝绳Ⅱc的另一端竖直向下延伸并经过设置在所述第四方管中点处的所述定滑轮c向设置在所述第五方管中点处的所述定滑轮C延伸，并经过所述定滑轮C与所述水下潜体模型的后表面的顶边的中点固定连接；

设置在所述第一层框架右部的第二方管与所述伺服电机d固定连接，所述伺服电机d的输出轴与所述卷筒d连接，所述卷筒d与缠绕在所述卷筒d上的所述钢丝绳Ⅰd的一端固定连接，所述钢丝绳Ⅰd的另一端通过垂向变向杆竖直向下延伸并与所述力传感器d的一端固定连接，所述力传感器d的另一端与钢丝绳Ⅱd的一端固定连接，所述钢丝绳Ⅱd的另一端竖直向下延伸并经过设置在所述第四方管中点处的所述定滑轮d向设置在所述第五方管中点处的所述定滑轮D延伸，并经过所述定滑轮D与所述水下潜体模型的前表面的顶边的中点固定连接；

设置在所述第二层框架后部的第三方管与所述伺服电机e固定连接，所述伺服电机e的输出轴与所述卷筒e连接，所述卷筒e与缠绕在所述卷筒e上的所述钢丝绳Ⅰe的一端固定连接，所述钢丝绳Ⅰe的另一端通过水平变向轴向此第三方管的右端部延伸并与所述力传感器e的一端固定连接，所述力传感器e的另一端与钢丝绳Ⅱe的一端固定连接，所述钢丝绳Ⅱe的另一端向第三方管的右端部延伸并经过设置在此第三方管右端处的所述定滑轮e竖直向下延伸，并经过设置在第一方管上的所述定滑轮E与所述水下潜体模型的前表面的右边中点固定连接；所述定滑轮E到所述第三层框架所在平面的距离与所述定滑轮E到所述第四层框架所在平面的距离相等；

设置在所述第二层框架前部的第三方管与所述伺服电机f固定连接，所述伺服电机f的输出轴与所述卷筒f连接，所述卷筒f与缠绕在所述卷筒f上的钢丝绳Ⅰf的一端固定连接，所述钢丝绳Ⅰf的另一端通过水平变向轴向此第三方管的左端部延伸并与力传感器f的一端固定连接，所述力传感器f的另一端与钢丝绳Ⅱf的一端固定连接，所述钢丝绳Ⅱf的另一端向第三方管的左端部延伸并经过设置在此第三方管右端处的所述定滑轮f竖直向下延伸，并经过设置在第一方管上的所述定滑轮F与所述水下潜体模型的前表面的左边中点固定连接；所述定滑轮F到所述第三层框架所在平面的距离与所述定滑轮F到所述第四层框架所在平面的距离相等；

设置在所述第二层框架左部的第三方管与所述伺服电机g固定连接，所述伺服电机g的输出轴与所述卷筒g连接，所述卷筒g与缠绕在所述卷筒g上的钢丝绳Ⅰg的一端固定连接，所述钢丝绳Ⅰg的另一端通过水平变向轴向此第三方管的后端部延伸并与所述力传感器g的一端固定连接，所述力传感器g的另一端与钢丝绳Ⅱg的一端固定连接，所述钢丝绳Ⅱg的另一端向第三方管的后端部延伸并经过设置在此第三方管后端处的所述定滑轮g竖直向下延伸，并经过设置在第一方管上的所述定滑轮G与所述水下潜体模型的后表面的左边中点固定连接；所述定滑轮G到所述第三层框架所在平面的距离与所述定滑轮G到所述第四层框架所在平面的距离相等；

设置在所述第二层框架右部的第三方管与所述伺服电机h固定连接，所述伺服电机h的输出轴与所述卷筒h连接，所述卷筒h与缠绕在所述卷筒h上的钢丝绳Ⅰh的一端固定连接，所述钢丝绳Ⅰh的另一端通过水平变向轴向此第三方管的前端部延伸并与所述力传感器h的一端固定连接，所述力传感器h的另一端与钢丝绳Ⅱh的一端固定连接，所述钢丝绳Ⅱh的另一端向第三方管的后端部延伸并经过设置在此第三方管前端处的所述定滑轮h竖直向下延伸，并经过设置在第一方管上的所述定滑轮H与所述水下潜体模型的后表面的右边中点固定连接；所述定滑轮H到所述第三层框架所在平面的距离与所述定滑轮H到所述第四层框架所在平面的距离相等。

所述第一方管的底部固定有受力分散板。

所述定滑轮a、所述定滑轮b、所述定滑轮c、所述定滑轮d、所述定滑轮e、所述定滑轮f、所述定滑轮g和所述定滑轮h的定滑轮固定架均与其所对应的方管的表面焊接；

所述定滑轮A、定滑轮B、定滑轮C、定滑轮D、定滑轮E、定滑轮F、定滑轮G和定滑轮H的定滑轮固定架均通过固定装置与其对应的方管连接，且其所对应的钢管的表面上均加工有长条形通孔，所述固定装置包括固定螺栓，所述固定螺栓的拧动端设置在方管内且所述固定螺栓远离所述拧动端的一端穿出所述长条形通孔并与定滑轮固定架固定连接，所述拧动端与所述方管内表面之间夹有固定板，挤压板通过与所述固定螺栓相配合的固定螺母紧压在所述方管外表面。

本发明具有以下优点：

1、本发明的基于绳驱动的坐底式多自由度水动力测量系统，使用绳驱动水下潜器模型，对水下潜器模型周围的流场破坏小，试验效果好。

2、本发明的基于绳驱动的坐底式多自由度水动力测量系统，整体采用框架结构，安装拆卸方便，占地面积小，节约水池空间。

3、本发明的基于绳驱动的坐底式多自由度水动力测量系统，结构设计合理，原理简单，操作快捷明了，适合水下潜体水动力测量。

基于上述理由本发明可在水动力测量等领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明具体实施方式中基于绳驱动的坐底式多自由度水动力测量系统结构示意图。

图2是本发明具体实施方式中测量单元a连接结构示意图。

图3是本发明具体实施方式中测量单元b连接结构示意图。

图4是本发明具体实施方式中测量单元c连接结构示意图。

图5是本发明具体实施方式中测量单元d连接结构示意图。

图6是本发明具体实施方式中测量单元e连接结构示意图。

图7是本发明具体实施方式中测量单元f连接结构示意图。

图8是本发明具体实施方式中测量单元g连接结构示意图。

图9是本发明具体实施方式中测量单元h连接结构示意图。

图10是本发明具体实施方式中固定装置结构示意图。

图11是图1中A部放大图。

图12是具体实施方式中基于绳驱动的坐底式多自由度水动力测量系统主视图。

图中：1、水下潜体模型；2、第一方管；21、第一层框架；211、第二方管；22、第二层框架；221、第三方管；23、第三层框架；231、第四方管；232、第五方管；24、第四层框架；241、第六方管；242、第八方管；25、第五层框架；251、第七方管；26、受力分散板；3、测量系统；31、测量单元a；311、伺服电机a；312、卷筒a；313、钢丝绳Ⅰa；314、力传感器a；315、钢丝绳Ⅱa；316、定滑轮a；317、定滑轮A；32、测量单元b；321、伺服电机b；322、卷筒b；323、钢丝绳Ⅰb；324、力传感器b；325、钢丝绳Ⅱb；326、定滑轮b；327、定滑轮B；33、测量单元c；331、伺服电机c；332、卷筒c；333、钢丝绳Ⅰc；334、力传感器c；335、钢丝绳Ⅱc；336、定滑轮c；337定滑轮C；34、测量单元d；341、伺服电机d；342、卷筒d；343、钢丝绳Ⅰd；344、力传感器d；345、钢丝绳Ⅱd；346、定滑轮d；347定滑轮D；35、测量单元e；351、伺服电机e；352、卷筒e；353、钢丝绳Ⅰe；354、力传感器e；355、钢丝绳Ⅱe；356、定滑轮e；357、定滑轮E；36、测量单元f；361、伺服电机f；362、卷筒f；363、钢丝绳Ⅰf；364、力传感器f；365、钢丝绳Ⅱf；366、定滑轮f；367定滑轮F；37、测量单元g；371、伺服电机g；372、卷筒g；373、钢丝绳Ⅰg；374、力传感器g；375、钢丝绳Ⅱg；376、定滑轮g；377定滑轮G；38、测量单元h；381、伺服电机h；382、卷筒h；383、钢丝绳Ⅰh；384、力传感器h；385、钢丝绳Ⅱh；386、定滑轮h；387定滑轮H；4、垂向变向杆；5、水平变向杆；6、固定装置；61固定螺栓；611、拧动端；62固定板；63、挤压板；64、固定螺母；7、长条形通孔。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-图12所示，基于绳驱动的坐底式多自由度水动力测量系统，包括由多根方管围成的长方体框架和测量系统3；

所述长方体框架内设有水下潜体模型1，所述水下潜体模型1呈长方体；

所述长方体框架包括四根竖直设置的第一方管2，四根所述第一方管2组成所述长方体框架的四竖边，所述第一方管2的顶部固定有第一层框架21，所述第一层框架21包括四根水平设置的第二方管211，且四根所述第二方管211依次与四根所述第一方管2固定连接形成正方形；所述第一层框架21组成所述长方体框架的顶部，

所述第一方管2在所述第一层框架21的下方固定有第二层框架22，所述第二层框架22包括四根水平设置的第三方管221，且四根所述第三方管221依次与四根所述第一方管2固定连接形成正方形；

所述第一方管2在所述第二层框架22的下方固定有第三层框架23，所述第三层框架23包括四根水平设置的第四方管231，且四根所述第四方管231依次与四根所述第一方管2固定连接形成正方形；所述第三层框架23中左右两侧的第四方管231的中点与第五方管232的两端分别固定连接；

所述第一方管2在所述第三层框架23的下方固定有第四层框架24，所述第四层框架24包括四根水平设置的第六方管241，且四根所述第六方管241依次与四根所述第一方管2固定连接形成正方形；所述第四层框架24中左右两侧的第六方管241的中点与第八方管242的两端分别固定连接；

所述第一方管2的底部固定有底第五层框架25，所述第五层框架25包括四根水平设置的第七方管251，且四根所述第七方管251依次与四根所述第一方管2固定连接形成正方形，所述第五层框架25组成所述长方体框架的底部；

所述第一方管2的底部固定有受力分散板26。

所述水下潜体模型1的中心与所述第三层框架23、第四层框架24和四根所述第一方管2围成的长方体的中心重合；

所述长方体框架设置在水中，所述第一层框架21和所述第二层框架22均设置在水面以上。

所述测量系统3包括八个测量单元，分别为测量单元a31、测量单元b32、测量单元c33、测量单元d34、测量单元e35、测量单元f36、测量单元g37、测量单元h38；

所述测量单元a31包括伺服电机a311、卷筒a312、钢丝绳Ⅰa313、力传感器a314、钢丝绳Ⅱa315、定滑轮a316和定滑轮A317；

所述测量单元b32包括伺服电机b321、卷筒b322、钢丝绳Ⅰb323、力传感器b324、钢丝绳Ⅱb325、定滑轮b326和定滑轮B327；

所述测量单元c33包括伺服电机c331、卷筒c332、钢丝绳Ⅰc333、力传感器c334、钢丝绳Ⅱc335、定滑轮c336和定滑轮C337；

所述测量单元d34包括伺服电机d341、卷筒d342、钢丝绳Ⅰd343、力传感器d344、钢丝绳Ⅱd345、定滑轮d346和定滑轮D347；

所述测量单元e35包括伺服电机e351、卷筒e352、钢丝绳Ⅰe353、力传感器e354、钢丝绳Ⅱe355、定滑轮e356和定滑轮E357；

所述测量单元f包括伺服电机f361、卷筒f362、钢丝绳Ⅰf363、力传感器f364、钢丝绳Ⅱf365、定滑轮f366和定滑轮F367；

所述测量单元g包括伺服电机g371、卷筒g372、钢丝绳Ⅰg373、力传感器g374、钢丝绳Ⅱg375、定滑轮g376和定滑轮G377；

所述测量单元h包括伺服电机h381、卷筒h382、钢丝绳Ⅰh383、力传感器h384、钢丝绳Ⅱh385、定滑轮h386和定滑轮H387；

所有的力传感器均设置在水面以上；

设置在所述第一层框架21后部的第二方管211与所述伺服电机a311固定连接，所述伺服电机a311的输出轴与所述卷筒a312连接，所述卷筒a312与缠绕在所述卷筒a312上的所述钢丝绳Ⅰa313的一端固定连接，所述钢丝绳Ⅰa313的另一端通过垂向变向杆竖直4向下延伸并与所述力传感器a314的一端固定连接，所述力传感器a314的另一端与所述钢丝绳Ⅱa315的一端固定连接，所述钢丝绳Ⅱa315的另一端竖直向下延伸并经过设置在所述第六方管241中点处的所述定滑轮a316向设置在所述第八方管242中点处的所述定滑轮A317延伸，并经过所述定滑轮A317与所述水下潜体模型1的右表面的底边的中点固定连接；

设置在所述第一层框架21前部的第二方管211与所述伺服电机b321固定连接，所述伺服电机b321的输出轴与所述卷筒b322连接，所述卷筒b322与缠绕在所述卷筒b322上的所述钢丝绳Ⅰb323的一端固定连接，所述钢丝绳Ⅰb323的另一端通过垂向变向杆4竖直向下延伸并与所述力传感器b324的一端固定连接，所述力传感器b324的另一端与钢丝绳Ⅱb325的一端固定连接，所述钢丝绳Ⅱb325的另一端竖直向下延伸并经过设置在所述第六方管241中点处的所述定滑轮b326向设置在所述第八方管242中点处的所述定滑轮B327延伸，并经过所述定滑轮B327与所述水下潜体模型1的左表面的底边的中点固定连接；

设置在所述第一层框架21左部的第二方管211与所述伺服电机c331固定连接，所述伺服电机c331的输出轴与所述卷筒c332连接，所述卷筒c332与缠绕在所述卷筒c332上的所述钢丝绳Ⅰc333的一端固定连接，所述钢丝绳Ⅰc333的另一端通过垂向变向杆4竖直向下延伸并与所述力传感器c334的一端固定连接，所述力传感器c334的另一端与所述钢丝绳Ⅱc335的一端固定连接，所述钢丝绳Ⅱc335的另一端竖直向下延伸并经过设置在所述第四方管231中点处的所述定滑轮c336向设置在所述第五方管232中点处的所述定滑轮C337延伸，并经过所述定滑轮C337与所述水下潜体模型1的后表面的顶边的中点固定连接；

设置在所述第一层框架21右部的第二方管211与所述伺服电机d341固定连接，所述伺服电机d341的输出轴与所述卷筒d342连接，所述卷筒d342与缠绕在所述卷筒d342上的所述钢丝绳Ⅰd343的一端固定连接，所述钢丝绳Ⅰd343的另一端通过垂向变向杆4竖直向下延伸并与所述力传感器d344的一端固定连接，所述力传感器d344的另一端与钢丝绳Ⅱd345的一端固定连接，所述钢丝绳Ⅱd345的另一端竖直向下延伸并经过设置在所述第四方管231中点处的所述定滑轮d345向设置在所述第五方管232中点处的所述定滑轮D347延伸，并经过所述定滑轮D347与所述水下潜体模型1的前表面的顶边的中点固定连接；

设置在所述第二层框架22后部的第三方管221与所述伺服电机e351固定连接，所述伺服电机e351的输出轴与所述卷筒e352连接，所述卷筒e352与缠绕在所述卷筒e352上的所述钢丝绳Ⅰe353的一端固定连接，所述钢丝绳Ⅰe353的另一端通过水平变向轴5向此第三方管221的右端部延伸并与所述力传感器e354的一端固定连接，所述力传感器e354的另一端与钢丝绳Ⅱe355的一端固定连接，所述钢丝绳Ⅱe355的另一端向第三方管211的右端部延伸并经过设置在此第三方管211右端处的所述定滑轮e356竖直向下延伸，并经过设置在第一方管2上的所述定滑轮E357与所述水下潜体模型1的前表面的右边中点固定连接；所述定滑轮E357到所述第三层框架23所在平面的距离与所述定滑轮E357到所述第四层框架24所在平面的距离相等；

设置在所述第二层框架22前部的第三方管221与所述伺服电机f361固定连接，所述伺服电机f361的输出轴与所述卷筒f362连接，所述卷筒f362与缠绕在所述卷筒f362上的钢丝绳Ⅰf363的一端固定连接，所述钢丝绳Ⅰf363的另一端通过水平变向轴5向此第三方管221的左端部延伸并与力传感器f364的一端固定连接，所述力传感器f364的另一端与钢丝绳Ⅱf365的一端固定连接，所述钢丝绳Ⅱf365的另一端向第三方管221的左端部延伸并经过设置在此第三方管221右端处的所述定滑轮f366竖直向下延伸，并经过设置在第一方管2上的所述定滑轮F367与所述水下潜体模型1的前表面的左边中点固定连接；所述定滑轮F367到所述第三层框架23所在平面的距离与所述定滑轮F367到所述第四层框架24所在平面的距离相等；

设置在所述第二层框架22左部的第三方管221与所述伺服电机g371固定连接，所述伺服电机g371的输出轴与所述卷筒g372连接，所述卷筒g372与缠绕在所述卷筒g372上的钢丝绳Ⅰg373的一端固定连接，所述钢丝绳Ⅰg373的另一端通过水平变向轴5向此第三方管221的后端部延伸并与所述力传感器g374的一端固定连接，所述力传感器g374的另一端与钢丝绳Ⅱg375的一端固定连接，所述钢丝绳Ⅱg375的另一端向第三方管221的后端部延伸并经过设置在此第三方管221后端处的所述定滑轮g376竖直向下延伸，并经过设置在第一方管2上的所述定滑轮G377与所述水下潜体模型1的后表面的左边中点固定连接；所述定滑轮G377到所述第三层框架23所在平面的距离与所述定滑轮G377到所述第四层框架24所在平面的距离相等；

设置在所述第二层框架22右部的第三方管221与所述伺服电机h381固定连接，所述伺服电机h381的输出轴与所述卷筒h382连接，所述卷筒h382与缠绕在所述卷筒h382上的钢丝绳Ⅰh383的一端固定连接，所述钢丝绳Ⅰh383的另一端通过水平变向轴5向此第三方管221的前端部延伸并与所述力传感器h384的一端固定连接，所述力传感器h384的另一端与钢丝绳Ⅱh385的一端固定连接，所述钢丝绳Ⅱh385的另一端向第三方管221的后端部延伸并经过设置在此第三方管221前端处的所述定滑轮h386竖直向下延伸，并经过设置在第一方管2上的所述定滑轮H387与所述水下潜体模型1的后表面的右边中点固定连接；所述定滑轮H387到所述第三层框架23所在平面的距离与所述定滑轮H387到所述第四层框架24所在平面的距离相等。

所述定滑轮a316、所述定滑轮b326、所述定滑轮c336、所述定滑轮d346、所述定滑轮e356、所述定滑轮f366、所述定滑轮g376和所述定滑轮h386的定滑轮固定架均与其所对应的方管的表面焊接；

所述定滑轮A317、定滑轮B327、定滑轮C337、定滑轮D347、定滑轮E357、定滑轮F367、定滑轮G377和定滑轮H387的定滑轮固定架均通过固定装置6与其对应的方管连接，且其所对应的钢管的表面上均加工有长条形通孔7，所述固定装置6包括固定螺栓61，所述固定螺栓61的拧动端611设置在方管内且所述固定螺栓61远离所述拧动端611的一端穿出所述长条形通孔7并与定滑轮固定架固定连接，所述拧动端611与所述方管内表面之间夹有固定板62，挤压板63通过与所述固定螺栓61相配合的固定螺母64紧压在所述方管外表面。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.基于绳驱动的坐底式多自由度水动力测量系统，其特征在于，包括由多根方管围成的长方体框架和测量系统；

所述长方体框架内设有水下潜体模型，所述水下潜体模型呈长方体；

所述测量系统包括八个测量单元，每个测量单元均包括伺服电机、与所述伺服电机连接的卷筒、一端固定与所述卷筒固定连接且另一端与力传感器固定连接的钢丝绳Ⅰ、一端与所述力传感器系统的另一端连接的钢丝绳Ⅱ、固定在所述方管上并用于改变所述钢丝绳Ⅱ另一端延伸方向的多个定滑轮；八个测量单元中的钢丝绳Ⅱ的另一端分别对应所述水下潜体模型的前表面的左右两边的中点、后表面的左右两边的中点、上表面的前后两边的中点和下表面的左右两边的中点并与其固定连接，将所述水下潜体模型吊在所述长方体框架内；所述水下潜体模型设置在水中，且所述力传感器、所述伺服电机和所述卷筒均设置在水面以上。

2.根据权利要求1所述的基于绳驱动的坐底式多自由度水动力测量系统，其特征在于：

所述长方体框架包括四根竖直设置的第一方管，四根所述第一方管组成所述长方体框架的四竖边，所述第一方管的顶部固定有第一层框架，所述第一层框架包括四根水平设置的第二方管，且四根所述第二方管依次与四根所述第一方管固定连接形成正方形；所述第一层框架组成所述长方体框架的顶部，

所述第一方管在所述第一层框架的下方固定有第二层框架，所述第二层框架包括四根水平设置的第三方管，且四根所述第三方管依次与四根所述第一方管固定连接形成正方形；

所述第一方管在所述第二层框架的下方固定有第三层框架，所述第三层框架包括四根水平设置的第四方管，且四根所述第四方管依次与四根所述第一方管固定连接形成正方形；

所述第一方管在所述第三层框架的下方固定有第四层框架，所述第四层框架包括四根水平设置的第六方管，且四根所述第六方管依次与四根所述第一方管固定连接形成正方形；

所述第一方管的底部固定有底第五层框架，所述第五层框架包括四根水平设置的第七方管，且四根所述第七方管依次与四根所述第一方管固定连接形成正方形，所述第五层框架组成所述长方体框架的底部；

所述水下潜体模型的中心与所述第三层框架、第四层框架和四根所述第一方管围成的长方体的中心重合；

所述第三层框架中左右两侧的第四方管的中点与第五方管的两端分别固定连接；

所述第四层框架中左右两侧的第六方管的中点与第八方管的两端分别固定连接；

所述第一层框架和所述第二层框架均设置在水面以上。

3.根据权利要求2所述的基于绳驱动的坐底式多自由度水动力测量系统，其特征在于：

八个所述测量单元分别为测量单元a、测量单元b、测量单元c、测量单元d、测量单元e、测量单元f、测量单元g、测量单元h；

所述测量单元a包括伺服电机a、卷筒a、钢丝绳Ⅰa、力传感器a、钢丝绳Ⅱa、定滑轮a和定滑轮A；

所述测量单元b包括伺服电机b、卷筒b、钢丝绳Ⅰb、力传感器b、钢丝绳Ⅱb、定滑轮b和定滑轮B；

所述测量单元c包括伺服电机c、卷筒c、钢丝绳Ⅰc、力传感器c、钢丝绳Ⅱc、定滑轮c和定滑轮C；

所述测量单元d包括伺服电机d、卷筒d、钢丝绳Ⅰd、力传感器d、钢丝绳Ⅱd、定滑轮d和定滑轮D；

所述测量单元e包括伺服电机e、卷筒e、钢丝绳Ⅰe、力传感器e、钢丝绳Ⅱe、定滑轮e和定滑轮E；

所述测量单元f包括伺服电机f、卷筒f、钢丝绳Ⅰf、力传感器f、钢丝绳Ⅱf、定滑轮f和定滑轮F；

所述测量单元g包括伺服电机g、卷筒g、钢丝绳Ⅰg、力传感器g、钢丝绳Ⅱg、定滑轮g和定滑轮G；

所述测量单元h包括伺服电机h、卷筒h、钢丝绳Ⅰh、力传感器h、钢丝绳Ⅱh、定滑轮h和定滑轮H；

设置在所述第一层框架后部的第二方管与所述伺服电机a固定连接，所述伺服电机a的输出轴与所述卷筒a连接，所述卷筒a与缠绕在所述卷筒a上的所述钢丝绳Ⅰa的一端固定连接，所述钢丝绳Ⅰa的另一端通过垂向变向杆竖直向下延伸并与所述力传感器a的一端固定连接，所述力传感器a的另一端与所述钢丝绳Ⅱa的一端固定连接，所述钢丝绳Ⅱa的另一端竖直向下延伸并经过设置在所述第六方管中点处的所述定滑轮a向设置在所述第八方管中点处的所述定滑轮A延伸，并经过所述定滑轮A与所述水下潜体模型的右表面的底边的中点固定连接；

设置在所述第一层框架前部的第二方管与所述伺服电机b固定连接，所述伺服电机b的输出轴与所述卷筒b连接，所述卷筒b与缠绕在所述卷筒b上的所述钢丝绳Ⅰb的一端固定连接，所述钢丝绳Ⅰb的另一端通过垂向变向杆竖直向下延伸并与所述力传感器b的一端固定连接，所述力传感器b的另一端与钢丝绳Ⅱb的一端固定连接，所述钢丝绳Ⅱb的另一端竖直向下延伸并经过设置在所述第六方管中点处的所述定滑轮b向设置在所述第八方管中点处的所述定滑轮B延伸，并经过所述定滑轮B与所述水下潜体模型的左表面的底边的中点固定连接；

设置在所述第一层框架左部的第二方管与所述伺服电机c固定连接，所述伺服电机c的输出轴与所述卷筒c连接，所述卷筒c与缠绕在所述卷筒c上的所述钢丝绳Ⅰc的一端固定连接，所述钢丝绳Ⅰc的另一端通过垂向变向杆竖直向下延伸并与所述力传感器c的一端固定连接，所述力传感器c的另一端与所述钢丝绳Ⅱc的一端固定连接，所述钢丝绳Ⅱc的另一端竖直向下延伸并经过设置在所述第四方管中点处的所述定滑轮c向设置在所述第五方管中点处的所述定滑轮C延伸，并经过所述定滑轮C与所述水下潜体模型的后表面的顶边的中点固定连接；

设置在所述第一层框架右部的第二方管与所述伺服电机d固定连接，所述伺服电机d的输出轴与所述卷筒d连接，所述卷筒d与缠绕在所述卷筒d上的所述钢丝绳Ⅰd的一端固定连接，所述钢丝绳Ⅰd的另一端通过垂向变向杆竖直向下延伸并与所述力传感器d的一端固定连接，所述力传感器d的另一端与钢丝绳Ⅱd的一端固定连接，所述钢丝绳Ⅱd的另一端竖直向下延伸并经过设置在所述第四方管中点处的所述定滑轮d向设置在所述第五方管中点处的所述定滑轮D延伸，并经过所述定滑轮D与所述水下潜体模型的前表面的顶边的中点固定连接；

设置在所述第二层框架后部的第三方管与所述伺服电机e固定连接，所述伺服电机e的输出轴与所述卷筒e连接，所述卷筒e与缠绕在所述卷筒e上的所述钢丝绳Ⅰe的一端固定连接，所述钢丝绳Ⅰe的另一端通过水平变向轴向此第三方管的右端部延伸并与所述力传感器e的一端固定连接，所述力传感器e的另一端与钢丝绳Ⅱe的一端固定连接，所述钢丝绳Ⅱe的另一端向第三方管的右端部延伸并经过设置在此第三方管右端处的所述定滑轮e竖直向下延伸，并经过设置在第一方管上的所述定滑轮E与所述水下潜体模型的前表面的右边中点固定连接；所述定滑轮E到所述第三层框架所在平面的距离与所述定滑轮E到所述第四层框架所在平面的距离相等；

设置在所述第二层框架前部的第三方管与所述伺服电机f固定连接，所述伺服电机f的输出轴与所述卷筒f连接，所述卷筒f与缠绕在所述卷筒f上的钢丝绳Ⅰf的一端固定连接，所述钢丝绳Ⅰf的另一端通过水平变向轴向此第三方管的左端部延伸并与力传感器f的一端固定连接，所述力传感器f的另一端与钢丝绳Ⅱf的一端固定连接，所述钢丝绳Ⅱf的另一端向第三方管的左端部延伸并经过设置在此第三方管右端处的所述定滑轮f竖直向下延伸，并经过设置在第一方管上的所述定滑轮F与所述水下潜体模型的前表面的左边中点固定连接；所述定滑轮F到所述第三层框架所在平面的距离与所述定滑轮F到所述第四层框架所在平面的距离相等；

设置在所述第二层框架左部的第三方管与所述伺服电机g固定连接，所述伺服电机g的输出轴与所述卷筒g连接，所述卷筒g与缠绕在所述卷筒g上的钢丝绳Ⅰg的一端固定连接，所述钢丝绳Ⅰg的另一端通过水平变向轴向此第三方管的后端部延伸并与所述力传感器g的一端固定连接，所述力传感器g的另一端与钢丝绳Ⅱg的一端固定连接，所述钢丝绳Ⅱg的另一端向第三方管的后端部延伸并经过设置在此第三方管后端处的所述定滑轮g竖直向下延伸，并经过设置在第一方管上的所述定滑轮G与所述水下潜体模型的后表面的左边中点固定连接；所述定滑轮G到所述第三层框架所在平面的距离与所述定滑轮G到所述第四层框架所在平面的距离相等；

设置在所述第二层框架右部的第三方管与所述伺服电机h固定连接，所述伺服电机h的输出轴与所述卷筒h连接，所述卷筒h与缠绕在所述卷筒h上的钢丝绳Ⅰh的一端固定连接，所述钢丝绳Ⅰh的另一端通过水平变向轴向此第三方管的前端部延伸并与所述力传感器h的一端固定连接，所述力传感器h的另一端与钢丝绳Ⅱh的一端固定连接，所述钢丝绳Ⅱh的另一端向第三方管的后端部延伸并经过设置在此第三方管前端处的所述定滑轮h竖直向下延伸，并经过设置在第一方管上的所述定滑轮H与所述水下潜体模型的后表面的右边中点固定连接；所述定滑轮H到所述第三层框架所在平面的距离与所述定滑轮H到所述第四层框架所在平面的距离相等。

4.根据权利要求2所述的基于绳驱动的坐底式多自由度水动力测量系统，其特征在于：所述第一方管的底部固定有受力分散板。

5.根据权利要求3所述的基于绳驱动的坐底式多自由度水动力测量系统，其特征在于：所述定滑轮a、所述定滑轮b、所述定滑轮c、所述定滑轮d、所述定滑轮e、所述定滑轮f、所述定滑轮g和所述定滑轮h的定滑轮固定架均与其所对应的方管的表面焊接；

所述定滑轮A、定滑轮B、定滑轮C、定滑轮D、定滑轮E、定滑轮F、定滑轮G和定滑轮H的定滑轮固定架均通过固定装置与其对应的方管连接，且其所对应的钢管的表面上均加工有长条形通孔，所述固定装置包括固定螺栓，所述固定螺栓的拧动端设置在方管内且所述固定螺栓远离所述拧动端的一端穿出所述长条形通孔并与定滑轮固定架固定连接，所述拧动端与所述方管内表面之间夹有固定板，挤压板通过与所述固定螺栓相配合的固定螺母紧压在所述方管外表面。