[實用新型]拖曳水池隨車式PIV測試裝置

無效

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• 申請日: 2010-05-19
• 公開（公告）號: CN201680957U
• 公開（公告）日: 2010-12-22
• 發(fā)明（設計）人: 張軍;朱建良;陸林章;張國平;洪方丈;姚明珠;張志榮;陳小玲;徐鋒
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七〇二研究所
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00;G01P5/20
• 代理公司: 無錫華源專利事務所 32228
• 代理人: 聶漢欽

技術領域

本實用新型涉及船舶水動力學試驗領域，具體涉及拖曳水池隨車式PIV測試裝置。

背景技術

拖曳水池PIV(粒子成像測速)技術正在艦艇及水中兵器水動力、噪聲研究與設計中發(fā)揮越來越重要的作用。

拖曳水池PIV可分為隨車式PIV與岸基式PIV。岸基式PIV的測試系統(tǒng)不隨拖車而運動，當拖車攜帶試驗模型經過測試點時，測試系統(tǒng)工作，可測量時間短，且激光光源及CCD(圖像傳感器)是靜止的，不隨模型運動，因而一次只能得到一幅圖像，不能連續(xù)拍攝，因而工作效率低、誤差大。隨車式PIV最大的優(yōu)點是連續(xù)性、高效率、高精度，激光光源及CCD的拍攝是跟隨模型一起同步運動，在運動過程中激光光源所產生的片光、CCD、模型相對位置不變，因此，能做到連續(xù)拍攝，通過計算模型相對位移距離和所用時間的比，一次性得到某一截面的速度場，通過三維架調整模型與片光、CCD的相對位置，得到立體速度場，因而大大提高了測試精度和效率。

CSSRC于1999年研制開發(fā)出一種基于連續(xù)激光器的混合式PIV系統(tǒng)，已經具備了隨車式PIV系統(tǒng)的功能，只不過激光器過于龐大而放置在水池一端，CCD等圖像采集系統(tǒng)放置在拖車上。其缺點是，連續(xù)激光的能量低，測試面積小；由于采用的是非跨幀式CCD，所測量的速度偏低，測量精度偏低；水下機構未采用流線型抗流激振動設計，也限制了可測量的速度。

1997年Dantec公司與美國IOWA大學拖曳水池聯(lián)合研制出國際上第一套拖曳水池數字化隨車式PIV系統(tǒng)。這是一種連體式水下PIV系統(tǒng)，即水下片光支架與CCD支架是相連的，盡管CCD魚雷體可以圍繞片光魚雷體旋轉，但自由度有限。

2004年美國IOWA大學拖曳水池改進開發(fā)的隨車式3D-PIV系統(tǒng)，其缺點是水下片光支架與CCD支架的魚雷體都采用了垂直圓柱型，容易產生流激振動、干擾被測流場。

此外在現(xiàn)有的隨車式PIV系統(tǒng)中，都是在水下片光支架內設置兩個反射鏡，通過反射鏡將激光器發(fā)射的激光傳導至片光魚雷體的片光模塊上，從而發(fā)射出去。其缺點是反光鏡會由于支撐桿的晃動，使光路發(fā)生偏移，導致測試部位偏差，并產生速度測試誤差。

實用新型內容

為了克服現(xiàn)有技術的不足之處，申請人經過研究改進，提供一種拖曳水池隨車式PIV測試裝置，可以實現(xiàn)多種PIV測量狀態(tài)，基本覆蓋各種模型、不同測量位置的試驗要求，實現(xiàn)大功率激光器激光的水下準確傳輸，并克服水下機構的流激振動。

本實用新型的技術方案如下：

一種拖曳水池隨車式PIV測試裝置，包括安裝于水面上的拖車、處于水面下的片光魚雷體和CCD魚雷體，以及安裝于拖車上的激光器，所述片光魚雷體及CCD魚雷體分別通過各自的支架與所述拖車連接。

其進一步的技術方案為：所述激光器通過安裝于支架內的導光臂與片光魚雷體連接。

其進一步的技術方案為：所述片光魚雷體內設有片光模塊。

其進一步的技術方案為：所述CCD魚雷體內設有CCD模塊。

其進一步的技術方案為：所述片光魚雷體或CCD魚雷體內設有反射鏡模塊。

其進一步的技術方案為：所述片光魚雷體和CCD魚雷體相連接。

其進一步的技術方案為：所述片光魚雷體和CCD魚雷體為水平圓柱型。

本實用新型的有益技術效果是：

一、本實用新型采用模塊化結構、水下支架采用流線型的水平魚雷體。突破了拖曳水池隨車式PIV連體式水下支架的局限，實現(xiàn)了水下分體式、模塊化、多功能模式，可滿足多種PIV測量狀態(tài)，基本覆蓋各種模型、不同測量位置的試驗要求。實現(xiàn)了拖曳水池隨車式PIV的數字化、連續(xù)化、實時化測量，測量效率大為提高，測量精度大幅提高。

二、本實用新型在照明和攝像布局上具有靈活性，可根據測量需求，設計出各種CCD與片光的布局方案。具備測量水平面、縱垂面、橫截面三向截面流場的功能。在2D-PIV系統(tǒng)的基礎上，增加一個CCD模塊及其配套模塊，就可以組建3D-PIV系統(tǒng)。

三、采用導光臂將激光從激光器輸到水下片光模塊，有效地保障了激光傳輸的指向性，實現(xiàn)大功率激光器激光的水下準確傳輸。

四、可測量船舶及水中兵器、螺旋槳周圍流場、尾流場等復雜精細流場能。拖車速度可達到3.5m/s，一次性最大測量面積達到了300mm×300mm。

五、本實用新型在泵噴推進器內流場PIV試驗、水下標模SOBOFF尾流場(水平面)的二維、三維速度場測量、以及水下回轉體模型大攻角分離流場等的PIV試驗中得到成功應用。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖。