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专利号: 2021112927121
申请人: 江苏科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种主被动平衡式漂浮型水轮机实验装置的主动平衡控制方法,其特征在于,实验装置包括实验框架(12)、设置于实验框架(12)上端的浮力舱(1)、水轮机(95)及配重块(67),水轮机(95)及配重块(67)连接于实验框架(12)下端,水轮机(95)通过第一连接杆(41)与实验框架(12)连接,第一连接杆(41)一端与水轮机(95)铰接,第一连接杆(41)另一端通过第一驱动装置与实验框架(12)连接,第一驱动装置带动第一连接杆(41)相对实验框架(12)向前摆动,配重块(67)通过第二连接杆(68)与实验框架(12)连接,第二连接杆(68)一端与配重块(67)铰接,第二连接杆(68)另一端通过第二驱动装置与实验框架(12)连接,第二驱动装置带动第二连接杆(68)相对实验框架(12)向后摆动,所述第一连接杆(41)与第二连接杆(68)的摆动平面为同一平面;

第一连接杆(41)与第二连接杆(68)的摆动中心位于同一高度,第一连接杆(41)与第二连接杆(68)的长度相同;

主动平衡控制方法包括以下步骤:

S1:设置第一连接杆(41)与第二连接杆(68)延伸方向竖直向上为初始位置,根据实验需求确定水轮机(95)进入水面深度,调节浮力舱(1)浮力,使水轮机(95)位于目标深度 ;

S2:选择水轮机(95)实验深度 ,控制第一连接杆(41)向前摆动角度 ;当

时, ;当 时, ,其中, 为第一连接杆(41)的长

度,为第一连接杆(41)摆动中心到水面的距离;

S3:控制第二连接杆(68)向后摆动角度 ,计算公式为 ,其中,

为水轮机(95)整体质量, 为配重块(67)整体质量;

S4:对水轮机(95)进行实验,并记录保存数据;

S5:返回步骤S2,改变水轮机(95)实验深度,进行多次实验。

2.根据权利要求1所述的主被动平衡式漂浮型水轮机实验装置的主动平衡控制方法,其特征在于,所述第一驱动装置包括第一驱动电机(90)、与第一驱动电机(90)输出轴连接的第一蜗轮蜗杆减速器(21)、与第一蜗轮蜗杆减速器(21)输出轴连接的第一主动齿轮(19),第一连接杆(41)端部侧面固定设置第一从动齿轮,第一主动齿轮(19)与第一从动齿轮啮合,第一驱动电机(90)通过第一蜗轮蜗杆减速器(21)驱动第一主动齿轮(19)转动,第一主动齿轮(19)转动带动第一从动齿轮转动,从而带动第一连接杆(41)摆动。

3.根据权利要求2所述的主被动平衡式漂浮型水轮机实验装置的主动平衡控制方法,其特征在于,所述第二驱动装置包括第二驱动电机(91)、与第二驱动电机(91)输出轴连接的第二蜗轮蜗杆减速器(58)、与第二蜗轮蜗杆减速器(58)输出轴连接的第二主动齿轮(59),第二连接杆(68)端部侧面固定设置第二从动齿轮,第二主动齿轮(59)与第二从动齿轮啮合,第二驱动电机(91)通过第二蜗轮蜗杆减速器(58)驱动第二主动齿轮(59)转动,第二主动齿轮(59)转动带动第二从动齿轮转动,从而带动第二连接杆(68)摆动。

4.根据权利要求3所述的主被动平衡式漂浮型水轮机实验装置的主动平衡控制方法,其特征在于,所述实验框架(12)与水轮机(95)之间连接有第一从动连接杆(41),第一从动连接杆(41)两端分别与实验框架(12)和水轮机(95)铰接,第一从动连接杆(41)与第一连接杆(41)保证水轮机(95)运动过程中保持水平。

5.根据权利要求4所述的主被动平衡式漂浮型水轮机实验装置的主动平衡控制方法,其特征在于,所述实验框架(12)与配重块(67)之间连接有第二从动连接杆(83),第二从动连接杆(83)两端分别与实验框架(12)和配重块(67)铰接,第二从动连接杆(83)与第二连接杆(68)保证配重块(67)运动过程中保持水平。

6.根据权利要求5所述的主被动平衡式漂浮型水轮机实验装置的主动平衡控制方法,其特征在于,所述实验框架(12)侧面设置四个推进方向相互垂直的推进器,且四个推进器设置于同一水平面,实验框架(12)侧面还设置有两个推进方向垂直水平面的推进器,所述两个推进器对称设置于实验框架(12)两侧。

7.根据权利要求6所述的主被动平衡式漂浮型水轮机实验装置的主动平衡控制方法,其特征在于,所述实验框架(12)底部两侧对称设置有电力舱(10)和电子舱(11),电力舱(10)内部设置有为整个实验装置供电的电源模块,所述电子舱(11)内部设置有控制整个实验装置的控制模块。