[發明專利]一種基于雙旋翼直升機原理的動量矩守恒演示實驗裝置

在審

• 申請號: 202211326633.2
• 申請日: 2022-10-27
• 公開（公告）號: CN115547162A
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發明（設計）人: 李訓濤;張彥;王妮;陳建平
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G09B23/12
• 分類號: G09B23/12;G01D21/02
• 代理公司: 南京業騰知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32321
• 代理人: 繆友益

本發明公開了一種基于雙旋翼直升機原理的動量矩守恒演示實驗裝置，涉及理論力學課程教具技術領域，包括上旋翼結構、下旋翼結構、尾槳、機身和底座；所述上旋翼結構包括主軸I，所述下旋翼結構包括主軸II，所述主軸I和主軸II的下端伸入到所述機身內部的主軸軸承座中；所述機身內設有分別用于控制所述主軸I和主軸II旋轉的電機I和電機II；所述尾槳安裝在電機III上，所述電機III安裝在機身尾部的舵機上；所述機身內設有導電滑環，導電滑環的轉子固定在所述機身的下部；所述底座上設有矩形支撐架組件，矩形支撐架組件上設有可上下移動的支撐柱，導電滑環的定子安裝在支撐柱的上端。本發明上旋翼結構、下旋翼結構和尾槳均可按操作者要求單獨設置。

技術領域

本發明涉及理論力學課程教具技術領域，具體是一種基于雙旋翼直升機原理的動量矩守恒演示實驗裝置。

背景技術

在理論力學課程中，動量矩守恒是力學中的三大守恒定律之一，目前在實驗教學中主要有四種動量矩守恒實驗裝置。

第一種：由浙江大學城市學院研制的新型定量驗證動量矩守恒定律實驗儀，申請(專利)號：201810039008.7。該裝置由射擊槍底座、射擊槍支撐柱、射擊槍、自由轉動盤、子彈腔、光電門固定盤、上下輪軸固定柱、自由轉動軸、輪軸固定柱支撐腿和電控箱；射擊槍底座下設置有調平支撐腿,射擊槍底座上設有平衡錘；射擊槍支撐柱采用支撐柱固定螺絲固定在射擊槍底座上，在射擊槍的射擊槍管的對應位置采用射擊槍管固定螺絲螺固在射擊槍支撐柱上。射擊槍桿撞擊子彈并獲得一個較大動量，再進入自由轉動盤邊緣固定的子彈腔,使之自由轉動盤獲得一個動量矩,這個動量矩還包括子彈本身，實質上是驗證了質點組動量矩守恒定律的正確性。

第二種：江漢石油學院凌向虎等于1996年3月在《大學物理實驗》第9卷第1期發表的《自制動量矩守恒演示儀》中介紹的動量矩守恒實驗儀，該裝置由一個旋轉葉輪通過空心軸套與微型馬達相連接，然后固定在旋轉橫梁中部，旋轉橫梁上固定有電池，開關，配平螺絲；將以上設備通過滾珠軸承，錐型支桿固定在圓形底盤上。旋轉葉輪旋轉時，橫梁將按葉輪相反方向旋轉，從而演示動量矩守恒。

第三種：吉林化工學院郎成等于2004年3月在《物理實驗》期刊第24卷第3期上發表的《角動量演示儀器的設計》中介紹的角動量演示裝置，該裝置把2個完全相同的轉輪安裝在可自由旋轉梁上，用兩段繩系在水平彈簧的兩端，繩的另一端分別系在2個轉輪的軸上，根據線纏繞輪的方向不同可使兩輪沿相反或相同的方向旋轉，相同旋轉時，自由旋轉梁帶動兩個轉輪按轉輪相反方向旋轉，相反方向旋轉時旋轉梁靜止。也可使轉輪的轉動慣量不同，演示相同速度，方向相反時，旋轉梁角動量改變現象。

第四種：清華大學路峻嶺等于2004年7月在《大學物理》期刊第23卷第7期上發表的《一種新的角動量守恒演示實驗儀》中介紹的力矩突變角動量守恒演示實驗儀，該裝置由框架、球桿系統、裝有精密球形軸承的支桿和柔軟細絲線四部分組成。兩個質量為m的鋼球，用長度為2l的輕剛性桿連接構成球桿系統，該球桿系統的中點聯接精密球形軸承，球形軸承之固定球體聯結支桿，支桿固定在框架基座上。第一步，操作使球桿系統在偏離水平狀態而有所傾斜過程中，由于轉動慣量減小而使它繞豎直軸的轉動逐漸加快。第二步，操作是在傾斜的球桿系統繞豎直軸高速轉動的過程中隨機進行的，在實驗者突然松手后，球桿系統將在連桿和球的瞬時速度所確定的平面內繞中心作勻速圓周運動。