[發明專利]物體穩定多角度入水實驗裝置

有效

• 申請號: 201610698649.4
• 申請日: 2016-08-22
• 公開（公告）號: CN106323590B
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發明（設計）人: 趙西增;程都;林偉棟;陳勇;張大可;王凱鵬;胡子俊
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 吳秉中

本發明屬于水力學實驗模型設施，具體涉及一種物體穩定多角度入水實驗裝置，包括透明水箱、電磁釋放裝置以及數據采集系統，電磁釋放裝置包括支撐柱和豎直桿，豎直桿的一端通過第一鉸接頭與橫向支撐桿鉸接連接，另一端通過第二鉸接頭與底部吸附有入水物體的電磁鐵塊鉸接連接。橫向入水角度調節指針和縱向入水角度調節指針均豎直固定在豎直桿不同側面上，橫向入水角度量角器固定設置在橫向支撐桿上，縱向入水角度量角器固定設置在電磁鐵塊上，電磁釋放裝置通過電纜與工控計算機相連。數據采集系統包括由工控計算機控制的同步儀、激光發射器、高速攝像儀和高速照相機。本發明可穩定釋放不同形狀的入水物體，且可精確控制物體的入水角度。

技術領域

本發明屬于水力學實驗模型設施，具體涉及一種物體穩定多角度入水實驗裝置。

背景技術

物體出入水問題廣泛存在于軍事、工程、日常生活等眾多領域，如潛射導彈、反潛導彈、高速魚雷、返回艙入水、潛艇入水、飛機水面迫降、運動員跳水等，在理論研究和實際應用方面均具有重要價值，一直以來都是船舶和海洋工程領域中十分重要的研究課題。出入水過程雖然只是一個非常短暫的瞬態過程，但這個短暫的過程特點明顯，涉及強非線性自由面運動及破碎、湍流與漩渦、物體的運動與變形、物體與水的耦合相互作用等，在很大程度上決定了運動體是否能穩定的從一種介質進入到另一種介質，使得此過程在運動體整個運動過程中占有極其重要的地位。由于出入水問題涉及到的運動十分復雜，現有的理論分析方法不能很好地對此物理過程準確分析，因此目前主要采用大量實驗研究數據和數值模擬技術來獲得近似數據。實驗研究所得數據常常被用來與數值模擬結果對比，以驗證數值模擬技術的準確性。因此對出入水問題的實驗室實驗研究對出入水過程的研究來說具有不可取代的作用。1983年，Greenhow和Lin等利用機械夾持裝置進行了水平圓柱入水和楔形體入水實驗，1996年Glasheen和Mcmahon利用導軌開展了圓盤入水實驗。然而，現有的物體入水實驗裝置大都采用簡單的機械夾持裝置而出水一般采用繩索牽引方式，在物體入水前的機械釋放過程往往不可避免的伴隨著機械振動，而此機械振動對物體入水的傾角將產生嚴重影響。為了減小震蕩，每次實驗前又要花費大量時間來降低入水物體的晃動，大大影響實驗效率。此外，目前的實驗裝置僅針對單一形狀物體入水，且物體的入水傾角往往是固定的，當需要研究不同形狀的物體的入水問題或者需要改變物體的入水傾角時，往往只能更換實驗裝置，費時費力，大大影響實驗效率。

發明內容

為了彌補現有技術的不足，本發明所要解決的技術問題是提供一種物體穩定多角度入水實驗裝置，其可穩定釋放不同形狀的入水物體，且可精確控制物體的入水角度。

為解決上述技術問題，本發明包括透明水箱、設置于透明水箱上方的電磁釋放裝置以及由工控計算機控制連接的數據采集系統，所述電磁釋放裝置包括固定設置于橫向支撐桿上的橫向入水角度量角器，所述橫向支撐桿與豎直桿的一端活動連接，所述豎直桿的另一端與電磁鐵塊活動連接，電磁鐵塊上固定設置有縱向入水角度量角器。

進一步的，與所述橫向入水角度量角器相配合的橫向入水角度調節指針和與縱向入水角度量角器相配合的縱向入水角度調節指針豎直固定在豎直桿的不同側面上。

進一步的，所述橫向支撐桿的一端與豎直桿的一端通過第一鉸接頭鉸接連接，豎直桿的另一端通過第二鉸接頭與電磁鐵塊鉸接連接，橫向支撐桿的另一端與可拆卸套接設置在支撐柱上的升降套筒固定連接。

進一步的，所述數據采集系統包括由工控計算機控制連接的同步儀、激光發射器、高速攝像儀和高速照相機。

進一步的，所述透明水箱放置在支架上，所述激光發射器通過激光導臂將激光發射頭置于透明水箱正下方。

進一步的，所述電磁鐵塊吸附有入水物體，所述入水物體為鐵質或者內部嵌有鐵塊的楔形體、柱體、球體、錐體或其他不規則形狀的物體。

進一步的，所述透明水箱為玻璃水箱或者透明塑料水箱。

本發明的有益效果如下：