[發(fā)明專利]一種用于水下平板表面摩擦阻力的同步測(cè)量裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910348576.X
• 申請(qǐng)日: 2019-04-28
• 公開（公告）號(hào): CN110132837B
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周宏根;齊妍;姜宇軒;景旭文;李國(guó)超;劉金鋒;李磊;李純金;田桂中
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N19/02
• 分類號(hào): G01N19/02;G01M9/06
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 王艷

本發(fā)明公開了一種用于水下平板表面摩擦阻力的同步測(cè)量裝置及方法，該用于水下平板表面摩擦阻力的同步測(cè)量裝置包括主體框架、測(cè)力傳感器以及信號(hào)采集處理系統(tǒng)；測(cè)力傳感器是多個(gè)，多個(gè)測(cè)力傳感器均布在主體框架的內(nèi)表面且分別與信號(hào)采集處理系統(tǒng)相連；待測(cè)平板置于主體框架中；待測(cè)平板所在平面與主體框架所在平面平行。本發(fā)明可對(duì)待測(cè)平板的表面摩擦阻力、來(lái)流角度、阻力特性進(jìn)行測(cè)量與計(jì)算，也可對(duì)同步測(cè)量裝置水平度進(jìn)行校核，以光滑平板為參照，可精確測(cè)量并對(duì)比分析出各種流場(chǎng)條件下非光滑平板的表面摩擦阻力特性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于船舶水動(dòng)力學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于水下平板表面摩擦阻力的同步測(cè)量裝置及方法。

背景技術(shù)

隨著海洋戰(zhàn)略成為我國(guó)重要發(fā)展戰(zhàn)略，海上航行器的節(jié)能研究成為熱點(diǎn)。航行器在水中主要受到三種阻力：壓差阻力、興波阻力和摩擦阻力。而其中摩擦阻力占有很大比例。作為航行器的基本組成單元，搭建一個(gè)成本較低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確測(cè)量分析平板表面摩擦阻力的實(shí)驗(yàn)裝置，對(duì)減小航行器運(yùn)行阻力、節(jié)約能耗具有一定意義。

現(xiàn)有技術(shù)對(duì)水下平板流動(dòng)阻力測(cè)量的小型實(shí)驗(yàn)裝置主要有以下幾種：第一種是旋轉(zhuǎn)式的阻力測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置，這類裝置是將水流速度轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，但被待測(cè)平板不是圓形，易產(chǎn)生壓差阻力，影響測(cè)試結(jié)果；第二種是拖曳式的阻力測(cè)量裝置，通過(guò)拖動(dòng)平板代替流體流動(dòng)，形成相對(duì)運(yùn)動(dòng)；第三種是流道式的阻力測(cè)量裝置，這類裝置設(shè)計(jì)復(fù)雜，水流穩(wěn)定性不足，且沒有考慮流道邊框與水流的摩擦對(duì)壓差的影響，測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確度不高；還有一種是簡(jiǎn)化式平板測(cè)量裝置，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，未充分考慮湍流的穩(wěn)定性以及支撐與試驗(yàn)件的摩擦問題，影響了測(cè)量精度。

而對(duì)平板表面摩擦阻力的測(cè)量方法主要是通過(guò)順流向自由、橫流向約束的方式對(duì)小尺度平板模型進(jìn)行阻力測(cè)量，從大量實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，這類測(cè)量方法與實(shí)體船模有很大差別，主要原因有：第一，待測(cè)平板模型尺度小，雷諾數(shù)較低，流體在模型表面運(yùn)動(dòng)狀況與實(shí)體船模不同；第二，船體在流體中運(yùn)動(dòng)狀態(tài)并不總是沿一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，順流向自由、橫流向約束對(duì)平板運(yùn)動(dòng)軌跡較為理想化。

對(duì)非光滑表面的阻力特性研究大多是先進(jìn)行光滑平板測(cè)量，然后更換非光滑待測(cè)平板再次測(cè)量，該方法忽略了流場(chǎng)環(huán)境影響，并不能精確對(duì)比分析兩塊平板的水下阻力特性。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決背景技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種可對(duì)待測(cè)平板的表面摩擦阻力、來(lái)流角度以及阻力特性等參數(shù)進(jìn)行測(cè)量及計(jì)算、能夠減少操作次數(shù)、節(jié)約測(cè)試時(shí)間以及提高實(shí)驗(yàn)效率的用于水下平板表面摩擦阻力的同步測(cè)量裝置及方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種用于水下平板表面摩擦阻力的同步測(cè)量裝置，所述用于水下平板表面摩擦阻力的同步測(cè)量裝置包括主體框架、測(cè)力傳感器以及信號(hào)采集處理系統(tǒng)；所述測(cè)力傳感器是多個(gè)，多個(gè)測(cè)力傳感器均布在主體框架的內(nèi)表面且分別與信號(hào)采集處理系統(tǒng)相連；待測(cè)平板置于主體框架中；待測(cè)平板所在平面與所述主體框架所在平面平行。

作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的用于水下平板表面摩擦阻力的同步測(cè)量裝置還包括置于主體框架中的待測(cè)平板夾持裝置；所述待測(cè)平板夾持裝置所在平面與所述主體框架所在平面平行；所述待測(cè)平板夾持裝置的面積小于主體框架所圍成的面積；待測(cè)平板通過(guò)待測(cè)平板夾持裝置置于主體框架中。

作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的待測(cè)平板夾持裝置包括腹板、滑動(dòng)件以及壓桿；所述腹板置于主體框架中，所述腹板的面積小于主體框架所圍成的面積；所述腹板所在平面與所述主體框架所在平面平行；沿液體流動(dòng)方向在主體框架上設(shè)置壓桿；所述腹板的上表面以及壓桿的下表面均設(shè)置有滑動(dòng)件；待測(cè)平板置于腹板和壓桿之間并通過(guò)腹板上表面的滑動(dòng)件以及壓桿下表面的滑動(dòng)件夾持。

作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的腹板上表面的滑動(dòng)件以及壓桿下表面的滑動(dòng)件均是多個(gè)，多個(gè)滑動(dòng)件均布設(shè)置。

作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的滑動(dòng)件是牛眼軸承。