[發(fā)明專利]一種高速入水砰擊試驗裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710810482.0
• 申請日: 2017-09-11
• 公開（公告）號: CN107607292B
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭興;郝紅彬;張寧波;馬慶位;廖康平
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明屬于流體力學領(lǐng)域，尤其涉及一種高速入水砰擊試驗裝置，解決了現(xiàn)有技術(shù)中不能同時控制速度和入水角度的問題，包括水槽，基座，步進電機，懸臂，入水物體，入水連接結(jié)構(gòu)，銷釘，螺母和刻度盤。基座固定在水槽的框架上側(cè)的一端；步進電機固定在基座上；懸臂的一端安裝在步進電機的轉(zhuǎn)子上，懸在水槽另一端的上方，另一端和刻度盤通過銷釘和螺母與入水連接結(jié)構(gòu)同軸連接，入水連接結(jié)構(gòu)的下方連接入水物體。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，系統(tǒng)穩(wěn)定性強，易操作，既控制了速度實現(xiàn)了高速入水，還能夠控制入水角度，豐富了實驗條件，降低了實驗成本，為科學實驗提供了方便，在入水砰擊問題的研究中能夠發(fā)揮巨大的作用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于流體力學領(lǐng)域，尤其涉及一種高速入水砰擊試驗裝置。

背景技術(shù)

水上飛機和宇宙飛船的水上著落、空投魚雷的入水沖擊、船舶在風浪中的砰擊和海上救生艇的拋落等過程中，會激起周圍流體介質(zhì)的運動；反過來，流體介質(zhì)對結(jié)構(gòu)又施加各種反作用力。特別是在入水沖擊初期瞬態(tài)間過程中會遭受巨大的沖擊載荷。這就涉及到結(jié)構(gòu)人水沖擊動力學問題。人水問題的研究對入水結(jié)構(gòu)強度的設(shè)計起著重要作用：如空投或火箭助飛的水中兵器從空氣介質(zhì)侵入到流體介質(zhì)的過程中，面臨著沖擊后結(jié)構(gòu)損壞器件失靈、忽撲和彈道失控等問題，高速船舶在航行過程中會受到很大的流體砰擊載荷作用。可能導致局部結(jié)構(gòu)失效。因此，入水沖擊技術(shù)研究具有重要的工程應用背景，隨著現(xiàn)代軍事和民用航空航海領(lǐng)域的發(fā)展，得到了越來越多的關(guān)注，海洋結(jié)構(gòu)物入水砰擊是船舶與海洋工程領(lǐng)域的一個研究熱點。入水過程是一個十分復雜的物理現(xiàn)象。理論分析相當困難。實驗研究作為一種直接有效的研究手段，對入水砰擊問題有著良好的適用性。目前，根據(jù)入水前海洋結(jié)構(gòu)物運動形式的不同，入水砰擊主要可分為自由落體入水、勻速入水、強迫運動入水三種形式。不同的入水形式對考驗著拋載機構(gòu)的運動和控制能力。過去，拋載機構(gòu)往往只能單一的工作模式，這極大的提高了實驗成本。

入水砰擊是流體力學領(lǐng)域研究的熱點問題，是高速物體入水、船艏砰擊、高速船興波等復雜流體問題中的一個重要研究內(nèi)容。由于入水砰擊存在入水時間短，入水速度和角度變化多樣的特點，對入水投放裝置的投放形式和運動精度提出了較高的要求。目前存在的幾類入水投放裝置，往往功能比較單一，只能完成簡單的自由落體或勻速落體運動，很難滿足高速入水和多角度入水的要求，在具體試驗中往往需要設(shè)計多套裝置來滿足不同類型實驗的需要，大大增加了試驗成本。

專利號CN104697737A的專利一種海洋結(jié)構(gòu)物入水砰擊實驗裝置,包括結(jié)構(gòu)物、動力系統(tǒng)、拋載系統(tǒng)、控制與測量系統(tǒng)、緩沖系統(tǒng)和基座，所述動力系統(tǒng)主要包括電機座、絲杠、豎直導軌、光軸和絲杠；所述拋載系統(tǒng)包括一級拋載滑架、二級拋載滑架、電磁鐵和滑塊；所述控制與測量系統(tǒng)主要包括計算機、數(shù)據(jù)采集器、穩(wěn)壓直流電源和上下限位開關(guān)，所述緩沖系統(tǒng)包括緩沖基座、彈簧減震器和緩沖平臺,控制與測量系統(tǒng)通過電機運動及電磁鐵磁力進行控制，實現(xiàn)一次拋載及二次拋載，結(jié)構(gòu)物落入水中，安裝在結(jié)構(gòu)物上的壓力傳感器將測量數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)采集器傳回計算機。本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，運動平穩(wěn)，適用于各類海洋結(jié)構(gòu)物入水砰擊實驗。但是結(jié)構(gòu)過于復雜，系統(tǒng)穩(wěn)定性差，可操作性不強。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供滿足高速入水要求，入水角度可調(diào)節(jié)的一種高速入水砰擊試驗裝置。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

一種高速入水砰擊試驗裝置，包括水槽1，基座2，步進電機3，懸臂4，入水物體5，入水連接結(jié)構(gòu)6，銷釘7，螺母8和刻度盤9。基座2固定在水槽1的框架上側(cè)的一端；步進電機3固定在基座2上；懸臂4的一端安裝在步進電機3的轉(zhuǎn)子上，懸在水槽1另一端的上方，另一端和刻度盤9通過銷釘7和螺母8與入水連接結(jié)構(gòu)6同軸連接，入水連接結(jié)構(gòu)6的下方連接入水物體5。

基座2由基座斜撐2-1，豎直板2-2，水平底板2-3，基座固定孔2-4，電機安裝孔2-5組成，豎直板2-2與水平底板2-3垂直，基座固定孔2-4均布在水平底板2-3兩端，豎直板2-2上有電機安裝孔2-5。