一種浮空器質(zhì)量特性參數(shù)測(cè)量方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及質(zhì)量特性測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種浮空器質(zhì)量特性參數(shù)測(cè)量方法。該測(cè)量方法具體包括：在浮空器囊體中充入空氣，在浮空器囊體上選取兩個(gè)懸掛點(diǎn)；在兩個(gè)懸掛點(diǎn)處分別通過(guò)兩個(gè)拉力傳感器將浮空器向上牽引；在浮空器囊體的頂端和尾端分別懸掛兩個(gè)重錘；分別測(cè)量?jī)蓚€(gè)懸掛點(diǎn)坐標(biāo)、兩個(gè)重錘之間的水平距離以及兩個(gè)重錘之間的垂直距離；分別獲得第一質(zhì)心測(cè)試姿態(tài)時(shí)的力矩平衡方程以及第二質(zhì)心測(cè)試姿態(tài)時(shí)的力矩平衡方程；將所述的兩個(gè)力矩平衡方程聯(lián)立，獲得浮空器囊體的質(zhì)心位置。該測(cè)量方法解決了測(cè)量過(guò)程中對(duì)浮空器姿態(tài)有較高精度要求的難題，計(jì)算方法簡(jiǎn)單，操作方便。
【專利說(shuō)明】
一種浮空器質(zhì)量特性參數(shù)測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及質(zhì)量特性測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種浮空器質(zhì)量特性參數(shù)測(cè)量方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 浮空器是一種主要依靠?jī)舾×ι盏娘w行器，主要包括飛艇、系留氣球和高空氣 球。其基本結(jié)構(gòu)由囊體、鼻錐、吊艙、尾翼及纜索組成。飛艇是一種具有推進(jìn)裝置的浮空器， 推進(jìn)裝置為飛艇提供前進(jìn)的動(dòng)力。系留氣球是一種無(wú)動(dòng)力的浮空器，依靠系索與地面錨泊 設(shè)備連接，通過(guò)系索的收放調(diào)節(jié)球體高度，實(shí)現(xiàn)球體的升降。高空氣球由氣囊、吊艙等結(jié)構(gòu) 組成，它是一種特殊的浮空器，在空中自由飄行。
[0003] 為了保證浮空器能夠達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)，必須對(duì)每一環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格把控，其中就包括 質(zhì)量特性參數(shù)的測(cè)量。浮空器的質(zhì)量特性參數(shù)主要包括系統(tǒng)的質(zhì)量、浮力、質(zhì)心和浮心。這 些參數(shù)的精確測(cè)量是確定浮空器系統(tǒng)姿態(tài)、制定飛行策略、精確控制飛行的前提，因此浮空 器質(zhì)量特性參數(shù)的測(cè)量一直以來(lái)受到廣泛的重視。隨著浮空器事業(yè)的不斷發(fā)展，浮空器在 尺寸和結(jié)構(gòu)上都有著前所未有的突破，由此引發(fā)了對(duì)于大型浮空器相關(guān)測(cè)量技術(shù)的研究， 其中就包括大型浮空器質(zhì)量特性參數(shù)的測(cè)量技術(shù)。
[0004] 質(zhì)量、浮力、質(zhì)心和浮心是浮空器最基本的特性參數(shù)?，F(xiàn)有技術(shù)中浮空器特性參數(shù) 的測(cè)量方式是采用機(jī)械天平來(lái)稱量質(zhì)量，雖然天平精度較高，但對(duì)于測(cè)試條件和測(cè)試對(duì)象 要求也比較高，在測(cè)量過(guò)程中對(duì)浮空器的姿態(tài)有著較高的精度要求，不易操作控制，而且還 存在稱重上限低，操作不方便，讀數(shù)不直觀的缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] (一)要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種浮空器質(zhì)量特性參數(shù)測(cè)量方法，解決現(xiàn)有測(cè)量方法對(duì)于 測(cè)試條件和測(cè)試對(duì)象要求較高，操作不便的問(wèn)題。
[0007] (二)技術(shù)方案
[0008] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種浮空器質(zhì)量特性參數(shù)測(cè)量方法，具體 包括：
[0009] 在浮空器囊體中充入空氣，在浮空器囊體上選取第一懸掛點(diǎn)和第二懸掛點(diǎn)；
[0010] 在所述的第一懸掛點(diǎn)和第二懸掛點(diǎn)處分別通過(guò)第一拉力傳感器和第二拉力傳感 器將浮空器向上牽引；
[0011] 在浮空器囊體的頂端和尾端分別懸掛第一重錘和第二重錘；
[0012] 分別測(cè)量第一懸掛點(diǎn)坐標(biāo)、第二懸掛點(diǎn)坐標(biāo)、第一重錘與第二重錘之間的水平距 離以及第一重錘與第二重錘之間的垂直距離；
[0013] 分別獲得第一質(zhì)心測(cè)試姿態(tài)時(shí)的力矩平衡方程以及第二質(zhì)心測(cè)試姿態(tài)時(shí)的力矩 平衡方程；
[0014] 將所述的兩個(gè)力矩平衡方程聯(lián)立，獲得浮空器囊體的質(zhì)心位置。
[0015] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種浮空器質(zhì)量特性參數(shù)測(cè)量方法，具體 包括：
[0016] 在浮空器囊體中充入氦氣，在浮空器囊體上選取第一懸掛點(diǎn)和第二懸掛點(diǎn)，在所 述的第一懸掛點(diǎn)和第二懸掛點(diǎn)處分別通過(guò)第一拉力傳感器和第二拉力傳感器將浮空器向 下?tīng)恳?br>[0017] 在浮空器囊體的頂端和尾端分別懸掛第一重錘和第二重錘；
[0018] 分別測(cè)量第一懸掛點(diǎn)坐標(biāo)、第二懸掛點(diǎn)坐標(biāo)、第一重錘與第二重錘之間的水平距 離以及第一重錘與第二重錘之間的垂直距離；
[0019] 分別獲得第一浮心測(cè)試姿態(tài)時(shí)的力矩平衡方程以及第二浮心測(cè)試姿態(tài)時(shí)的力矩 平衡方程；
[0020] 將所述的兩個(gè)力矩平衡方程聯(lián)立，獲得浮空器囊體的浮心位置。
[0021](三)有益效果
[0022] 本發(fā)明的上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0023] 本發(fā)明提供的浮空器質(zhì)量特性參數(shù)測(cè)量方法，通過(guò)兩點(diǎn)稱重法對(duì)充氣后的浮空器 質(zhì)量特性參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，利用拉力傳感器、重錘來(lái)測(cè)量浮空器結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、質(zhì)心、浮力以及 浮心，該方法解決了測(cè)量過(guò)程中對(duì)于浮空器的測(cè)試條件和測(cè)試姿態(tài)要求較高，不易操作的 難題。本發(fā)明能夠?qū)Ω】掌骷捌渌笮徒Y(jié)構(gòu)的質(zhì)量特性參數(shù)提供參考依據(jù)。
【附圖說(shuō)明】
[0024] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例第一質(zhì)心測(cè)試姿態(tài)時(shí)的浮空器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例第一質(zhì)心測(cè)試姿態(tài)時(shí)的浮空器結(jié)構(gòu)圖1的剖視圖；
[0026] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例第二質(zhì)心測(cè)試姿態(tài)時(shí)的浮空器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例第二質(zhì)心測(cè)試姿態(tài)時(shí)的浮空器結(jié)構(gòu)圖3的剖視圖；
[0028] 圖5是本發(fā)明實(shí)施例第一浮心測(cè)試姿態(tài)時(shí)的浮空器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029] 圖6是本發(fā)明實(shí)施例第一浮心測(cè)試姿態(tài)時(shí)的浮空器結(jié)構(gòu)圖5的剖視圖；
[0030] 圖7是本發(fā)明實(shí)施例第二浮心測(cè)試姿態(tài)時(shí)的浮空器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031 ]圖8是本發(fā)明實(shí)施例第二浮心測(cè)試姿態(tài)時(shí)的浮空器結(jié)構(gòu)圖7的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例 中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是 本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人 員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。 [0033]針對(duì)浮空器這種體積、浮力和重量都比較大的結(jié)構(gòu)，其質(zhì)量和浮力適宜采用高精 度拉力傳感器進(jìn)行測(cè)量，而質(zhì)心和浮心則適宜采取兩點(diǎn)稱重法進(jìn)行測(cè)量。然而拉力傳感器 難以保證始終與地面垂直，浮空器的囊體也難以保持絕對(duì)水平設(shè)置。因此，本發(fā)明采用任意 兩種姿態(tài)對(duì)浮空器結(jié)構(gòu)的質(zhì)心和浮心展開(kāi)測(cè)量，忽略對(duì)浮空器懸掛姿態(tài)的嚴(yán)格要求，而通 過(guò)在計(jì)算過(guò)程中的參數(shù)處理得到質(zhì)心和浮心的準(zhǔn)確位置。
[0034]下面對(duì)浮空器的質(zhì)心測(cè)量方法以及浮心測(cè)量方法進(jìn)行具體說(shuō)明。在測(cè)量展開(kāi)之 前，首先對(duì)浮空器軸系進(jìn)行約定:設(shè)定浮空器頭部頂點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，X軸沿浮空器的囊體軸 線指向尾部;Z軸向上;Y軸為與X軸相垂直的水平方向，且X、Z軸滿足右手系規(guī)則。
[0035] 1、浮空器質(zhì)心測(cè)量
[0036]在浮空器囊體中充入空氣，并在浮空器囊體上選取第一懸掛點(diǎn)和第二懸掛點(diǎn)。 [0037]在所述的第一懸掛點(diǎn)和第二懸掛點(diǎn)處分別通過(guò)第一拉力傳感器和第二拉力傳感 器將浮空器向上牽引。
[0038] 在浮空器囊體的頂端和尾端分別懸掛第一重錘和第二重錘。
[0039] 如圖1-2所示，將浮空器調(diào)整為第一質(zhì)心測(cè)試姿態(tài)，通過(guò)全站儀測(cè)量第一質(zhì)心測(cè)試 姿態(tài)時(shí)的第一懸掛點(diǎn)坐標(biāo)(Xgi，〇，Zgi)、第二懸掛點(diǎn)坐標(biāo)(X g2，0，Zg2)、第一重錘與第二重錘之 間的水平距離u以及第一重錘與第二重錘之間的垂直距離m。
[0040] 其中，第一質(zhì)心測(cè)試姿態(tài)時(shí)的水平方向受力平衡方程和豎直方向受力平衡方程 為：
[0041] Fn X sin〇i=F2i X sinPi
[0042] Fn X cos〇i+F2i X cosPi=G
[0043] 通過(guò)上述兩個(gè)方程可獲得夾角〇1和所述夾角&，其中ai為第一質(zhì)心測(cè)試姿態(tài)時(shí)第 一拉力傳感器的拉力方向與豎直方向的夾角;βι為第一質(zhì)心測(cè)試姿態(tài)時(shí)第二拉力傳感器的 拉力方向與豎直方向的夾角。
[0044]其中，第一質(zhì)心測(cè)試姿態(tài)時(shí)的力矩平衡方程為：
[0045] Fii X cos(ai+9i) XXgi+Fn X sin(ai+9i) XZgi+F2i X cos(9iU X
[0046] Xg2+F2i X sin( θι-βι) χ zg2 = G X cos9i XXg-G X sin9i X Zg
[0047]其中：G為浮空器重量;Fn為第一質(zhì)心測(cè)試姿態(tài)時(shí)第一拉力傳感器測(cè)得的拉力;F21 為第一質(zhì)心測(cè)試姿態(tài)時(shí)第二拉力傳感器測(cè)得的拉力;Xg為浮空器在X軸方向的質(zhì)心位置;Zg 為浮空器在Z軸方向的質(zhì)心位置；Θ:為第一質(zhì)心測(cè)試姿態(tài)時(shí)浮空器囊體的軸線與水平方向 的夾角。
[0048]其中所述夾角01通過(guò)以下公式計(jì)算獲得：
[0050] 如圖3-4所示，將浮空器調(diào)整為第二質(zhì)心測(cè)試姿態(tài)，通過(guò)全站儀測(cè)量第二質(zhì)心測(cè)試 姿態(tài)時(shí)的第一懸掛點(diǎn)坐標(biāo)(Xgi，〇，Zgi)、第二懸掛點(diǎn)坐標(biāo)(X g2，0，Zg2)、第一重錘與第二重錘之 間的水平距離l2以及第一重錘與第二重錘之間的垂直距離h 2。
[0051] 其中，第二質(zhì)心測(cè)試姿態(tài)時(shí)的水平方向受力平衡方程和豎直方向受力平衡方程 為：
[0052] F12 X sin〇2=F22 X sin02
[0053] Fl2 X COS〇2+F22 X COS02=G
[0054] 通過(guò)上述兩個(gè)方程可獲得夾角€(2和所述夾角β2,其中a 2為第二質(zhì)心測(cè)試姿態(tài)時(shí)第 一拉力傳感器的拉力方向與豎直方向的夾角;02為第二質(zhì)心測(cè)試姿態(tài)時(shí)第二拉力傳感器的 拉力方向與豎直方向的夾角。
[0055] 其中，第二質(zhì)心測(cè)試姿態(tài)時(shí)的力矩平衡方程為：
[0056] F12 X cos(a2-02) XXgi+Fi2 X sin(a2-02) XZgi+F22 X cos(02+02) X
[0057] Xg2_F22 X sin(02+02) X Zg2 = GX cos02 XXg+G X sin02 X Zg
[0058] 式中：G為浮空器重量;F12為第二質(zhì)心測(cè)試姿態(tài)時(shí)第一拉力傳感器測(cè)得的拉力;F22 為第二質(zhì)心測(cè)試姿態(tài)時(shí)第二拉力傳感器測(cè)得的拉力;Xg為浮空器在X軸方向的質(zhì)心位置;zg 為浮空器在Z軸方向的質(zhì)心位置；θ2為第二質(zhì)心測(cè)試姿態(tài)時(shí)浮空器囊體的軸線與水平方向 的夾角。
[0059] 其中所述夾角02通過(guò)以下公式計(jì)算獲得：
[0061] 由于浮空器的囊體結(jié)構(gòu)為左右對(duì)稱形式，因此其在Υ軸方向的質(zhì)心位置位于對(duì)稱 面Χ-Ζ內(nèi)，即Υ軸方向的質(zhì)心位置為Yg = 0。將上述的第一質(zhì)心測(cè)試姿態(tài)時(shí)的力矩平衡方程與 第二質(zhì)心測(cè)試姿態(tài)時(shí)的力矩平衡方程聯(lián)立，即可獲得浮空器囊體的質(zhì)心位置(X g，〇，Zg)。
[0062] 2、浮空器浮心測(cè)量
[0063] 在浮空器囊體中充入氦氣，并在浮空器囊體上選取第一懸掛點(diǎn)和第二懸掛點(diǎn)，在 所述的第一懸掛點(diǎn)和第二懸掛點(diǎn)處分別通過(guò)第一拉力傳感器和第二拉力傳感器將浮空器 向下?tīng)恳?br>[0064] 在浮空器囊體的頂端和尾端分別懸掛第一重錘和第二重錘。
[0065] 如圖5-6所示，將浮空器調(diào)整為第一浮心測(cè)試姿態(tài)，通過(guò)全站儀測(cè)量第一浮心測(cè)試 姿態(tài)時(shí)的第一懸掛點(diǎn)坐標(biāo)(Xbi，0，Zbi)、第二懸掛點(diǎn)坐標(biāo)(Xb2，0，Zb2)、第一重錘與第二重錘之 間的水平距離u以及第一重錘與第二重錘之間的垂直距離m。
[0066] 其中，第一浮心測(cè)試姿態(tài)時(shí)的水平方向受力平衡方程和豎直方向受力平衡方程 為：
[0067] Fn X sin〇i=F2i X sinPi
[0068] Fn X cos〇i+F2i X cosPi = B
[0069] 通過(guò)上述兩個(gè)方程可獲得夾角〇1和所述夾角&，其中ai為第一浮心測(cè)試姿態(tài)時(shí)第 一拉力傳感器的拉力方向與豎直方向的夾角;βι為第一浮心測(cè)試姿態(tài)時(shí)第二拉力傳感器的 拉力方向與豎直方向的夾角。
[0070] 其中，第一浮心測(cè)試姿態(tài)時(shí)的力矩平衡方程為：
[0071 ] Fii X cos(9i_ai) XXbi-Fii X sin(9i_ai) XZbi+F2i X cos(9]+3i) XXb2_
[0072] F21X sin(9i+0i) XZb2 = B X cos9i XXb_B X sin9i X Zb
[0073] 式中：B為浮空器浮力;Fn為第一浮心測(cè)試姿態(tài)時(shí)第一拉力傳感器測(cè)得的拉力;F21 為第一浮心測(cè)試姿態(tài)時(shí)第二拉力傳感器測(cè)得的拉力;αι為第一浮心測(cè)試姿態(tài)時(shí)第一拉力傳 感器與豎直方向的夾角;βι為第一浮心測(cè)試姿態(tài)時(shí)第二拉力傳感器與豎直方向的夾角;Xb為 浮空器在X軸方向的質(zhì)心位置;Z b為浮空器在Z軸方向的質(zhì)心位置;0:為第一浮心測(cè)試姿態(tài)時(shí) 浮空器囊體的軸線與水平方向的夾角。
[0074] 其中所述夾角01通過(guò)以下公式計(jì)算獲得：
[0076] 如圖7-8所示，將浮空器調(diào)整為第二浮心測(cè)試姿態(tài)，通過(guò)全站儀測(cè)量第二浮心測(cè)試 姿態(tài)時(shí)的第一懸掛點(diǎn)坐標(biāo)(Xbi，0，Zbi)、第二懸掛點(diǎn)坐標(biāo)(Xb2，0，Zb2)、第一重錘與第二重錘之 間的水平距離L2以及第一重錘與第二重錘之間的垂直距離H2。
[0077] 其中，第二浮心測(cè)試姿態(tài)時(shí)的水平方向受力平衡方程和豎直方向受力平衡方程 為：
[0078] F12 X sin〇2=F22 X sin02
[0079] Fl2 X COS〇2+F22 X COS02 = B
[0080] 通過(guò)上述兩個(gè)方程可獲得夾角〇2和所述夾角β2,其中a 2為第二浮心測(cè)試姿態(tài)時(shí)第 一拉力傳感器的拉力方向與豎直方向的夾角;02為第二浮心測(cè)試姿態(tài)時(shí)第二拉力傳感器的 拉力方向與豎直方向的夾角。
[0081] 其中，第二浮心測(cè)試姿態(tài)時(shí)的力矩平衡方程為：
[0082] F12 X cos(a2+02) XXbi+Fi2 X sin(a2+02) XZbi+F22 X cos(02-02) X
[0083] Xb2+F22 X sin(θ2-β2) XZb2 = BX cos92 XXb-BX sin92 XZb
[0084] 式中：B為浮空器浮力;F12為第二浮心測(cè)試姿態(tài)時(shí)第一拉力傳感器測(cè)得的拉力;F 22 為第二浮心測(cè)試姿態(tài)時(shí)第二拉力傳感器測(cè)得的拉力;Xb為浮空器在X軸方向的質(zhì)心位置;Zb 為浮空器在Z軸方向的質(zhì)心位置；θ 2為第二浮心測(cè)試姿態(tài)時(shí)浮空器囊體的軸線與水平方向 的夾角。
[0085] 其中所述夾角02通過(guò)以下公式計(jì)算獲得：
[0087] 由于浮空器的囊體結(jié)構(gòu)為左右對(duì)稱形式，因此其在Υ軸方向的浮心位置位于對(duì)稱 面Χ-Ζ內(nèi)，即Υ軸方向的浮心位置為Yb = 0。將上述的第一浮心測(cè)試姿態(tài)時(shí)的力矩平衡方程與 第二浮心測(cè)試姿態(tài)時(shí)的力矩平衡方程聯(lián)立，即可獲得浮空器囊體的質(zhì)心位置(Xb，〇，Z b)。
[0088] 綜上所述，本發(fā)明提供的浮空器質(zhì)量特性參數(shù)測(cè)量方法，通過(guò)兩點(diǎn)稱重法對(duì)充氣 后的浮空器質(zhì)量特性參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，利用拉力傳感器、全站儀、重錘來(lái)測(cè)量浮空器結(jié)構(gòu)的質(zhì) 量、質(zhì)心、浮力以及浮心。為了克服測(cè)量過(guò)程中對(duì)浮空器姿態(tài)的要求，提出了上述的全新的 測(cè)量與計(jì)算方法，并對(duì)浮空器結(jié)構(gòu)的質(zhì)心、浮心分別進(jìn)行測(cè)試和分析，進(jìn)而解決了測(cè)量過(guò)程 中對(duì)浮空器姿態(tài)有較高精度要求的難題，使得本發(fā)明能夠?qū)Ω】掌髻|(zhì)量特性參數(shù)進(jìn)行精確 測(cè)量，計(jì)算方法簡(jiǎn)單，操作方便。本發(fā)明能夠?qū)Ω】掌骷捌渌笮徒Y(jié)構(gòu)的質(zhì)量特性參數(shù)提供 參考依據(jù)。
[0089] 在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有說(shuō)明，術(shù)語(yǔ)"上"、"下"、"左"、"右"、 "頂端"、"尾端"等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便 于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以 特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語(yǔ)"第一"、"第二"等僅 用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。
[0090] 最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制;盡管 參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可 以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換； 而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和 范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種浮空器質(zhì)量特性參數(shù)測(cè)量方法，其特征在于，具體包括： 在浮空器囊體中充入空氣，在浮空器囊體上選取第一懸掛點(diǎn)和第二懸掛點(diǎn)； 在所述的第一懸掛點(diǎn)和第二懸掛點(diǎn)處分別通過(guò)第一拉力傳感器和第二拉力傳感器將 浮空器向上牽引； 在浮空器囊體的頂端和尾端分別懸掛第一重鍵和第二重鍵； 分別測(cè)量第一懸掛點(diǎn)坐標(biāo)、第二懸掛點(diǎn)坐標(biāo)、第一重鍵與第二重鍵之間的水平距離W 及第一重鍵與第二重鍵之間的垂直距離； 分別獲得第一質(zhì)屯、測(cè)試姿態(tài)時(shí)的力矩平衡方程W及第二質(zhì)屯、測(cè)試姿態(tài)時(shí)的力矩平衡 方程； 將所述的兩個(gè)力矩平衡方程聯(lián)立，獲得浮空器囊體的質(zhì)屯、位置。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的浮空器質(zhì)量特性參數(shù)測(cè)量方法，其特征在于，所述第一質(zhì)屯、測(cè) 試姿態(tài)時(shí)的力矩平衡方程為： Fii X cos(ai+0!) XXgi+Fii X sin(ai+0!) X Zgi+p2i X cos(目廣01) XXg2+F2i X sin(目廣01) X Zg2 = GXcos0iXXg-GXsin0iXZg 其中：G為浮空器重量;Fii為第一質(zhì)屯、測(cè)試姿態(tài)時(shí)第一拉力傳感器測(cè)得的拉力;F21為第 一質(zhì)屯、測(cè)試姿態(tài)時(shí)第二拉力傳感器測(cè)得的拉力;αι為第一質(zhì)屯、測(cè)試姿態(tài)時(shí)第一拉力傳感器 與豎直方向的夾角;βι為第一質(zhì)屯、測(cè)試姿態(tài)時(shí)第二拉力傳感器與豎直方向的夾角；01為第一 質(zhì)屯、測(cè)試姿態(tài)時(shí)浮空器囊體的軸線與水平方向的夾角;Xg為浮空器在X方向的質(zhì)屯、位置;Zg 為浮空器在Z方向的質(zhì)屯、位置;Xgi，Zgi分別為第一懸掛點(diǎn)在X方向和Z方向的坐標(biāo);Xg2，Zg2分 別為第二懸掛點(diǎn)在X方向和Z方向的坐標(biāo)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的浮空器質(zhì)量特性參數(shù)測(cè)量方法，其特征在于， 所述夾角αι和所述夾角01通過(guò)水平方向受力平衡方程和豎直方向受力平衡方程聯(lián)立獲 得，其中水平方向受力平衡方程和豎直方向受力平衡方程分別為： Fii X sinai = p2i X sin 執(zhí) Fii X cos 口 忡21 X cos 執(zhí)=G 所述夾角θι通過(guò)公式：計(jì)算獲得，其中，U為第一質(zhì)屯、測(cè)試姿態(tài)時(shí)第一重鍵與第二重鍵之間的水平距離;出為 第一質(zhì)屯、測(cè)試姿態(tài)時(shí)第一重鍵與第二重鍵之間的垂直距離。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的浮空器質(zhì)量特性參數(shù)測(cè)量方法，其特征在于，所述第二質(zhì)屯、測(cè) 試姿態(tài)時(shí)的力矩平衡方程為： Fi2 X cos(a2_目2) XXgi+Fi2 X sin(a2_目2) X Zgi+p22 X cos(目2+02) XXg2_F22 X sin(目2+02) X Zg2 = GXcos02XXg+GXsin02XZg 其中：G為浮空器重量;Fi2為第二質(zhì)屯、測(cè)試姿態(tài)時(shí)第一拉力傳感器測(cè)得的拉力;F22為第 二質(zhì)屯、測(cè)試姿態(tài)時(shí)第二拉力傳感器測(cè)得的拉力;02為第二質(zhì)屯、測(cè)試姿態(tài)時(shí)第一拉力傳感器 與豎直方向的夾角;ft?為第二質(zhì)屯、測(cè)試姿態(tài)時(shí)第二拉力傳感器與豎直方向的夾角；02為第二 質(zhì)屯、測(cè)試姿態(tài)時(shí)浮空器囊體的軸線與水平方向的夾角;Xg為浮空器在X方向的質(zhì)屯、位置;Zg 為浮空器在Z方向的質(zhì)屯、位置;Xgi，Zgi分別為第一懸掛點(diǎn)在X方向和Z方向的坐標(biāo);Xg2，Zg2分 別為第二懸掛點(diǎn)在X方向和z方向的坐標(biāo)。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的浮空器質(zhì)量特性參數(shù)測(cè)量方法，其特征在于， 所述夾角02和所述夾角&通過(guò)水平方向受力平衡方程和豎直方向受力平衡方程聯(lián)立獲 得，其中水平方向受力平衡方程和豎直方向受力平衡方程分別為： Fi2 X sinci2 二朽2 X sin& Fi2 X COSCI2+F22 X COS02 二 G 所述夾角θ2通過(guò)公式：計(jì)算獲得，其中，L2為第二質(zhì)屯、測(cè)試姿態(tài)時(shí)第一重健與第二重健之間的水平距離;也為 第二質(zhì)屯、測(cè)試姿態(tài)時(shí)第一重鍵與第二重鍵之間的垂直距離。6. -種浮空器質(zhì)量特性參數(shù)測(cè)量方法，其特征在于，具體包括： 在浮空器囊體中充入氮?dú)猓诟】掌髂殷w上選取第一懸掛點(diǎn)和第二懸掛點(diǎn)，在所述的 第一懸掛點(diǎn)和第二懸掛點(diǎn)處分別通過(guò)第一拉力傳感器和第二拉力傳感器將浮空器向下?tīng)?引； 在浮空器囊體的頂端和尾端分別懸掛第一重鍵和第二重鍵； 分別測(cè)量第一懸掛點(diǎn)坐標(biāo)、第二懸掛點(diǎn)坐標(biāo)、第一重鍵與第二重鍵之間的水平距離W 及第一重鍵與第二重鍵之間的垂直距離； 分別獲得第一浮屯、測(cè)試姿態(tài)時(shí)的力矩平衡方程W及第二浮屯、測(cè)試姿態(tài)時(shí)的力矩平衡 方程； 將所述的兩個(gè)力矩平衡方程聯(lián)立，獲得浮空器囊體的浮屯、位置。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的浮空器質(zhì)量特性參數(shù)測(cè)量方法，其特征在于，所述第一浮屯、測(cè) 試姿態(tài)時(shí)的力矩平衡方程為： Fii X cos(目廣口1) XXbi-Fii X sin(目廣口1) X Zbi+P2i X cos(目1+01) XXb2_F2i X sin(目1+01) X Zb2 = BXcos0iXXb-BXsin0iXZb 其中：B為浮空器浮力;Fii為第一浮屯、測(cè)試姿態(tài)時(shí)第一拉力傳感器測(cè)得的拉力;F21為第 一浮屯、測(cè)試姿態(tài)時(shí)第二拉力傳感器測(cè)得的拉力;αι為第一浮屯、測(cè)試姿態(tài)時(shí)第一拉力傳感器 與豎直方向的夾角;βι為第一浮屯、測(cè)試姿態(tài)時(shí)第二拉力傳感器與豎直方向的夾角；01為第一 浮屯、測(cè)試姿態(tài)時(shí)浮空器囊體的軸線與水平方向的夾角;抽為浮空器在X方向的質(zhì)屯、位置;Zb 為浮空器在Z方向的質(zhì)屯、位置;Xbi，Zbi分別為第一懸掛點(diǎn)在X方向和Z方向的坐標(biāo);Xb2，Zb2分 別為第二懸掛點(diǎn)在X方向和Z方向的坐標(biāo)。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的浮空器質(zhì)量特性參數(shù)測(cè)量方法，其特征在于， 所述夾角αι和所述夾角01通過(guò)水平方向受力平衡方程和豎直方向受力平衡方程聯(lián)立獲 得，其中水平方向受力平衡方程和豎直方向受力平衡方程分別為： Fii X sinai = p2i X sin 執(zhí) Fii X cosa!+F2i X cos 執(zhí)=B 所述夾角θι通過(guò)公式：計(jì)算獲得，其中，Li為第一浮屯、測(cè)試姿態(tài)時(shí)第一重鍵與第二重鍵之間的水平距離;出為 第一浮屯、測(cè)試姿態(tài)時(shí)第一重鍵與第二重鍵之間的垂直距離。9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的浮空器質(zhì)量特性參數(shù)測(cè)量方法，其特征在于，所述第二浮屯、測(cè) 試姿態(tài)時(shí)的力矩平衡方程為： Fi2 X cos(a2+目2) XXbi+Fi2 X sin(a2+目2) X Zbi+F22 X cos(目2-02) XXb2+F22 X sin(目2-02) X Zb2 = B X cos 目2 X Xb-B X sin 目2 X Zb 其中：B為浮空器浮力;Fi2為第二浮屯、測(cè)試姿態(tài)時(shí)第一拉力傳感器測(cè)得的拉力;F22為第 二浮屯、測(cè)試姿態(tài)時(shí)第二拉力傳感器測(cè)得的拉力;〇2為第二浮屯、測(cè)試姿態(tài)時(shí)第一拉力傳感器 與豎直方向的夾角;1?為第二浮屯、測(cè)試姿態(tài)時(shí)第二拉力傳感器與豎直方向的夾角；02為第二 浮屯、測(cè)試姿態(tài)時(shí)浮空器囊體的軸線與水平方向的夾角;抽為浮空器在X方向的質(zhì)屯、位置;Zb 為浮空器在Z方向的質(zhì)屯、位置;Xbi，Zbi分別為第一懸掛點(diǎn)在X方向和Z方向的坐標(biāo);Xb2，Zb2分 別為第二懸掛點(diǎn)在X方向和Z方向的坐標(biāo)。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的浮空器質(zhì)量特性參數(shù)測(cè)量方法，其特征在于， 所述夾角02和所述夾角&通過(guò)水平方向受力平衡方程和豎直方向受力平衡方程聯(lián)立獲 得，其中水平方向受力平衡方程和豎直方向受力平衡方程分別為： Fi2 X sin 口 2 = p22 X si 址 2 Fi2 X C0S02+F22 X COS02 = B 所述夾角θ2通過(guò)公式：計(jì)算獲得，其中，L2為第二浮屯、測(cè)試姿態(tài)時(shí)第一重鍵與第二重鍵之間的水平距離;此為 第二浮屯、測(cè)試姿態(tài)時(shí)第一重鍵與第二重鍵之間的垂直距離。
【文檔編號(hào)】G01D21/02GK106092196SQ201610460772
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月22日
【發(fā)明人】何澤青, 秦玉梅, 付強(qiáng), 張冬輝, 栗穎思
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院光電研究院