[發(fā)明專(zhuān)利]平面超空泡發(fā)生裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110319170.2
• 申請(qǐng)日: 2011-10-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102507137A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張曉萍;施紅輝;周浩磊;周素云
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01M10/00
• 分類(lèi)號(hào): G01M10/00
• 代理公司: 杭州求是專(zhuān)利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 林懷禹

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及流體力學(xué)中流體壓力的實(shí)驗(yàn)裝置，尤其是涉及近水自由面的伴隨超空泡產(chǎn)生的一種平面超空泡發(fā)生裝置。

背景技術(shù)

當(dāng)運(yùn)動(dòng)體入水速度足夠大時(shí)，運(yùn)動(dòng)體頭部附近的水壓力會(huì)低于當(dāng)?shù)仫柡驼羝麎毫χ担瑥亩l(fā)生局部空化現(xiàn)象。當(dāng)速度達(dá)到某一臨界值時(shí)，運(yùn)動(dòng)體周?chē)蜁?huì)形成一個(gè)完全包圍運(yùn)動(dòng)體的空泡，稱(chēng)為超空泡。由于超空泡中的混合氣體密度明顯低于水密度，因此，運(yùn)動(dòng)體在超空泡中的運(yùn)動(dòng)阻力將大大減小，超空泡的減阻特性由此顯現(xiàn)。

超空泡技術(shù)將大大提高水下航行器的航行速度，這對(duì)于學(xué)科研究和國(guó)家超空泡及其在水下武器系統(tǒng)的應(yīng)用都有重大意義。目前，國(guó)外對(duì)于此方面的研究技術(shù)比國(guó)內(nèi)先進(jìn)很多，在我國(guó)起步較晚，我國(guó)的流體力學(xué)和空化超空泡研究還在初步階段，大部分研究均停留在基本的理論與小型試驗(yàn)階段。在研究方法與內(nèi)容方面，國(guó)內(nèi)多采用水洞實(shí)驗(yàn)和數(shù)值仿真模擬來(lái)空泡形態(tài)、空化器對(duì)空泡形成的影響以及水下高速?gòu)椀赖臏y(cè)量計(jì)算。水洞實(shí)驗(yàn)對(duì)于準(zhǔn)確分析空泡形態(tài)有點(diǎn)難度，而且國(guó)內(nèi)對(duì)于淺水以及不同水深度時(shí)高速物體運(yùn)動(dòng)流體特性還較少涉及，在用于研究水平運(yùn)動(dòng)的裝置中更是無(wú)法進(jìn)行物體的出入水實(shí)驗(yàn)而節(jié)省試驗(yàn)成本一器多用。而在常規(guī)的拖拽水槽里，因其運(yùn)動(dòng)速度較低，難以產(chǎn)生自然空化。?

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述背景技術(shù)中所存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種平面超空泡發(fā)生裝置，水箱限制了物體高速運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的超空泡在水箱厚度方向上發(fā)展，從而形成二維的超空泡形態(tài)。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

水箱置于四根立柱間的下底板上，水箱上部用上蓋板壓住固定；水箱上、下分別有法蘭孔，下法蘭孔與球閥連接；水箱前面中部開(kāi)孔后安裝有機(jī)玻璃視窗板，水箱后面與有機(jī)玻璃視窗板相同位置，連接一塊相同尺寸的鋼板，鋼板中間開(kāi)有與水箱連通的水平長(zhǎng)通槽，長(zhǎng)通槽兩側(cè)對(duì)稱(chēng)位置分別開(kāi)有導(dǎo)向槽；在兩導(dǎo)向槽間裝有小車(chē)裝置，所述的小車(chē)裝置包括四個(gè)滾珠軸承，小車(chē)面板，兩根軸承連接棒，主連接棒和運(yùn)動(dòng)物體，兩根軸承連接棒的兩端分別裝有滾珠軸承，滾珠軸承設(shè)置在鋼板的兩根導(dǎo)向槽中，兩根軸承連接棒間裝有小車(chē)面板，主連接棒的一端與小車(chē)面板連接，主連接棒的另一端安裝有運(yùn)動(dòng)物體后經(jīng)鋼板中間的長(zhǎng)通槽伸入水箱內(nèi)，小車(chē)面板的一側(cè)開(kāi)有兩個(gè)牽引孔，兩根彈簧的一端分別與各自的牽引孔連接，另一端分別與立柱上的勾環(huán)連接，小車(chē)面板的另一側(cè)向外依次設(shè)置啟動(dòng)擋板和開(kāi)有復(fù)位孔；與裝有勾環(huán)立柱相對(duì)的立柱上裝有發(fā)射扳機(jī)和兩個(gè)滑輪，發(fā)射扳機(jī)與長(zhǎng)通槽同軸布置，兩個(gè)滑輪分別位于發(fā)射扳機(jī)的下方，牽引繩的一端與小車(chē)面板上的復(fù)位孔連接，牽引繩的另一端經(jīng)一個(gè)滑輪后固定在另一個(gè)滑輪上，水箱有機(jī)玻璃視窗板一側(cè)外，安放高速攝影儀和照明燈，高速攝影儀的攝像頭垂直對(duì)準(zhǔn)長(zhǎng)通槽水平中心軸處，高速攝影儀與工控計(jì)算機(jī)相連。

所述的運(yùn)動(dòng)物體為頭部是斜線與水平成45°的運(yùn)動(dòng)物體、頭部是圓頭形的運(yùn)動(dòng)物體、頭部是斜線與水平成30°的運(yùn)動(dòng)物體或頭部是平頭型的運(yùn)動(dòng)物體，以上運(yùn)動(dòng)物體的頭部均朝向遠(yuǎn)離發(fā)射扳機(jī)的一側(cè)。

長(zhǎng)通槽和導(dǎo)向槽遠(yuǎn)離的發(fā)射扳機(jī)的一端分別安裝由牛筋墊和硬質(zhì)彈簧重疊而成的緩沖墊。

本發(fā)明具有的有益效果是：

本發(fā)明中的二維水箱限制了物體高速運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的超空泡在水箱厚度方向上發(fā)展，從而形成二維的超空泡形態(tài)。在玻璃視窗中所出現(xiàn)的物體周?chē)某张輾庖簝上嗔鞲鞣N行為配合使用各種高級(jí)光學(xué)儀器，就可以靈活控制水位，研究近液面物體高速運(yùn)動(dòng)時(shí)其周?chē)a(chǎn)生的空泡形態(tài)發(fā)展特點(diǎn)。小車(chē)裝置也可以良好的保證物體運(yùn)動(dòng)的直線性。而且由于小車(chē)與運(yùn)動(dòng)物體的連接靈活性，可以更換不同頭型的高速運(yùn)動(dòng)物體來(lái)使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更加完整，甚至可以直接將小車(chē)裝置簡(jiǎn)化成為只有水中運(yùn)動(dòng)物體和主連接棒所組成的裝置，直接將連接棒與彈簧相連進(jìn)行試驗(yàn)，這樣能減輕物體質(zhì)量而使其得到更大的運(yùn)動(dòng)速度，其周?chē)倪\(yùn)動(dòng)現(xiàn)象也會(huì)更明顯和清晰，便于觀察。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的前視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的右視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明的后視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是圖3小車(chē)裝置的放大圖。

圖5是圖4的左視圖。

圖6是圖5中運(yùn)動(dòng)物體的各種形式；其中圖6（a）的運(yùn)動(dòng)物體其頭部斜線與水平成45°，圖6（b）為圓頭形的運(yùn)動(dòng)物體，圖6（c）的運(yùn)動(dòng)物體其頭部斜線與水平成30°，圖6（d）為平頭型運(yùn)動(dòng)物體。

圖7是圖3的A-A剖面圖。

圖8是圖3發(fā)射扳機(jī)的放大圖。

圖9是圖8的俯視圖。

圖10是圖8的側(cè)視圖。