CN106932169B - 一种回旋体通气入水实验的通气装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种回旋体通气入水实验的通气装置，具有航行体外形，其特征在于，包括依次连接且轴线均位于同一直线上的尾部，柱体，套筒和头部，所述柱体内设有空腔气室，所述空腔气室呈阶梯腔状，其轴线位于所述柱体的轴线上，所述空腔气室内设有滑动装置，所述滑动装置包括轴线位于所述柱体的轴线上的螺纹杆和依次套接在所述螺纹杆上的定位块，支撑活塞Ⅰ，质量调节块，支撑活塞Ⅱ，弹簧和密封活塞。本发明将空腔气室设置于本发明的内部，没有对航行体外形造成改变，不影响本发明的水动力特性；通过设置环形通气缝，能够实现比较均匀的通气超空泡，对于超空泡的生成和稳定性有重要作用。

Description

一种回旋体通气入水实验的通气装置

技术领域

本发明涉及一种回旋体通气入水实验的通气装置。

背景技术

航行体模型水下运动实验是研究其水动力学特性的重要途径，在工程应用中具有重要意义。水下航行体在高速运动时，其表面附近的流场压力会迅速降低，航行体表面的压力低于环境状态下水的饱和蒸汽压时，航行体表面附近水域会因汽化而形成片状空化，随着航行体速度的进一步增加，空化状态更加剧烈，最后会形成完全包裹航行体的超空泡。由于水和空气的密度、粘度的不同，处于超空泡中的航行体阻力会大幅降低，因此超空泡技术对于水下航行体降低水阻力以及提高水下运动速度具有重要意义。由于目前的推进技术限制，使得水下航行体发生自然空化生成超空泡的难度较大，因此通过人工通气方式生成超空泡进而减小航行体阻力成为行之有效的方法。

缩比模型实验具有效率高，成本低等优点，是开展航行体水下运动水动力学特性研究的主要实验方法。但是缩比模型通常尺度均比较小，设计难度较大，尤其是对于无控的水下航行体模型人工通气模型，需要对气室以及主动通气时序等进行精心设计。

发明内容

根据上述提出的技术问题，提供一种回旋体通气入水实验的通气装置。本发明采用的技术手段如下：

一种回旋体通气入水实验的通气装置，具有航行体外形，其特征在于，包括依次连接且轴线均位于同一直线上的尾部，柱体，套筒和头部；

所述柱体内设有空腔气室，所述空腔气室呈阶梯腔状，其轴线位于所述柱体的轴线上，所述柱体的头部设有与所述空腔气室的小腔连通的螺纹孔，所述螺纹孔内设有弹簧直通式单向阀，所述弹簧直通式单向阀与所述螺纹孔通过螺纹间设有生料带的螺纹连接，所述柱体外壁成阶梯轴状，包括依次连接且轴径依次减小的轴段Ⅰ，轴段Ⅱ，轴段Ⅲ和轴段Ⅳ，所述轴段Ⅱ和所述轴段Ⅲ外套接有所述套筒，所述套筒与所述轴段Ⅱ螺纹连接，所述套筒与所述轴段Ⅲ之间构成圆柱环形气腔，所述轴段Ⅲ的侧壁上设有多个以所述轴段Ⅲ的轴线为轴均匀分布的且连通所述空腔气室的小腔与所述圆柱环形气腔的通气孔，所述头部与所述轴段Ⅳ的外壁螺纹连接，所述头部与所述轴段Ⅲ远离所述轴段Ⅱ的端部之间构成环形通气缝，所述环形通气缝与所述圆柱环形气腔连通，所述头部具有容纳所述弹簧直通式单向阀头部的空间Ⅰ，所述弹簧直通式单向阀头部设有进气口，所述空腔气室内设有滑动装置，所述滑动装置包括轴线位于所述柱体的轴线上的螺纹杆和依次套接在所述螺纹杆上的定位块，支撑活塞Ⅰ，质量调节块，支撑活塞Ⅱ，弹簧和密封活塞，所述支撑活塞Ⅰ和所述支撑活塞Ⅱ分别与所述空腔气室的大腔内壁间隙配合，所述质量调节块与所述螺纹杆间隙配合(方便调节所述质量调节块的数量和位置，用于调节本发明的质量和质心位置)且通过所述质量调节块两端的定位螺母与所述螺纹杆定位，所述弹簧位于所述支撑活塞Ⅱ与所述空腔气室的小腔和所述空腔气室的大腔接合部之间，所述密封活塞与所述空腔气室的小腔之间设有两个沿所述密封活塞的轴线排列的密封圈Ⅰ，所述支撑活塞Ⅰ，所述支撑活塞Ⅱ和所述密封活塞上均设有通孔；

所述尾部外壁呈阶梯轴状，包括依次连接且轴径依次减小的轴段Ⅴ和轴段Ⅵ，所述轴段Ⅵ的外壁与所述空腔气室的大腔内壁螺纹连接，所述尾部靠近所述空腔气室的一端设有与所述定位块相匹配的定位槽，所述尾部远离所述空腔气室的一端的所述尾部的轴线位置设有齿轮转轴，所述齿轮转轴呈阶梯轴状，所述齿轮转轴的大段的一端与所述尾部螺纹连接，所述齿轮转轴的大段的另一端和所述齿轮转轴的小段伸出所述尾部，所述齿轮转轴的小段套接有中心齿轮，所述中心齿轮与所述齿轮转轴间隙配合，所述齿轮转轴的大段上还套接有扭簧，所述尾部设有容纳所述扭簧的空间Ⅱ，所述扭簧一端与所述尾部连接，另一端与所述中心齿轮连接，所述齿轮转轴的小段上还设有将所述中心齿轮压在所述齿轮转轴的轴肩上的螺母，所述中心齿轮上还设有与所述尾部连接的启动插销和保险螺钉，所述启动插销与所述中心齿轮和所述尾部均为间隙配合，所述保险螺钉与所述尾部螺纹连接，所述保险螺钉与所述中心齿轮间隙配合，以所述尾部的轴线为轴均匀分布有四个小齿轮，所述小齿轮与所述中心齿轮啮合，所述小齿轮上设有转轴，所述转轴的一端与所述小齿轮连接，另一端与限位销连接，所述转轴的轴线平行于所述尾部的轴线且分别垂直于所述小齿轮和所述限位销的旋转平面，所述转轴与所述尾部之间设有密封圈Ⅱ，所述限位销包括与所述转轴连接的固定端和自由端，所述自由端的端部的旋转轨迹与所述空腔气室的大腔内壁相交，

工作状态下，初始状态，所述通气孔位于两个所述密封圈Ⅰ之间，拧下所述保险螺钉，拔除所述启动插销后，所述中心齿轮在所述扭簧的驱动下转动，带动周向的四个所述小齿轮反方向同步转动，所述小齿轮带动所述转轴及所述限位销转动，当所述限位销旋转至一定角度后便无法阻挡所述定位块，所述滑动装置在压缩状态下的所述弹簧的驱动下开始向所述尾部滑动，所述定位块后移至所述限位销的旋转平面时，所述限位销受所述定位块阻挡停止转动，所述中心齿轮，所述小齿轮及所述转轴也停止转动，当所述定位块后移到达所述定位槽时，所述滑动装置停止向后滑动，所述限位销不再受所述定位块阻挡，所述中心齿轮，所述小齿轮，所述转轴及所述限位销继续转动，所述限位销对所述定位块进行反向阻挡，防止所述滑动装置反向滑动，此时，由于所述密封活塞后移，所述通气孔打开，所述空腔气室内的气体，依次通过所述通气孔，所述圆柱环形气腔和所述环形通气缝流出，最终，所述限位销受所述空腔气室的大腔内壁阻挡，所述中心齿轮，所述小齿轮，所述转轴及所述限位销停止转动。

所述柱体为回转体。

所述支撑活塞Ⅰ和所述支撑活塞Ⅱ与所述空腔气室的大腔内壁之间均设有密封圈Ⅲ。

所述转轴的靠近所述限位销的轴段上套接有螺柱，所述螺柱与所述尾部螺纹连接，所述螺柱与所述转轴间隙配合。

所述自由端呈四分之一圆弧状，四个所述自由端可围成一整圆，所述定位块的外沿可穿过所述整圆的所围空间。

本发明具有以下优点：

1、现有关于航行体模型水下运动实验装置无法实现在自由无控运动条件下的人工主动通气进而形成超空泡的能力，本发明通过合理的设计与构造能够实现这一功能；

2、通气孔与空腔气室连通时刻可控：启动插销后部可系有细线，当本发明运动至指定位置时，细线长度达到最大，启动插销才被拔出，之后，通气孔与空腔气室连通通气；

3、本发明将空腔气室设置于本发明的内部，没有对航行体外形造成改变，不影响本发明的水动力特性；

4、本发明通过设置环形通气缝，能够实现比较均匀的通气超空泡，对于超空泡的生成和稳定性有重要作用。

基于上述理由本发明可在航行体模型等领域广泛推广。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的具体实施方式中一种回旋体通气入水实验的通气装置的剖视图。

图2是本发明的具体实施方式中滑动装置的剖视图。

图3是本发明的具体实施方式中尾部的剖视图。

图4是本发明的具体实施方式中尾部与定位块位置关系(拧下保险螺钉，拔除启动插销时)示意图。

图5是本发明的具体实施方式中尾部(拧下保险螺钉，拔除启动插销时)的左视图。

图6是本发明的具体实施方式中尾部(拧下保险螺钉，拔除启动插销时)的右视图。

图7是本发明的具体实施方式中尾部与定位块位置关系(定位块后移至限位销的旋转平面时)示意图。

图8是本发明的具体实施方式中尾部与定位块位置关系(定位块后移至限位销的旋转平面时)的右视图。

图9是本发明的具体实施方式中尾部与定位块位置关系(定位块后移到达定位槽时)示意图。

图10是本发明的具体实施方式中尾部与定位块位置关系(定位块后移到达定位槽时)的右视图。

其中，图1中的箭头方向为气体流动方向。图5，图6中箭头方向为相应部件的旋转方向。

具体实施方式

如图1-图10所示，一种回旋体通气入水实验的通气装置，具有航行体外形，包括依次连接且轴线均位于同一直线上的尾部1，柱体2，套筒3和头部4；

所述柱体2内设有空腔气室，所述空腔气室呈阶梯腔状，其轴线位于所述柱体2的轴线上，所述柱体2的头部设有与所述空腔气室的小腔5连通的螺纹孔6，所述螺纹孔6内设有弹簧直通式单向阀7，所述弹簧直通式单向阀7与所述螺纹孔6通过螺纹间设有生料带的螺纹连接，所述柱体2外壁成阶梯轴状，包括依次连接且轴径依次减小的轴段Ⅰ8，轴段Ⅱ9，轴段Ⅲ10和轴段Ⅳ11，所述轴段Ⅱ9和所述轴段Ⅲ10外套接有所述套筒3，所述套筒3与所述轴段Ⅱ9螺纹连接，所述套筒3与所述轴段Ⅲ10之间构成圆柱环形气腔12，所述轴段Ⅲ10的侧壁上设有多个以所述轴段Ⅲ10的轴线为轴均匀分布的且连通所述空腔气室的小腔5与所述圆柱环形气腔12的通气孔13，所述头部4与所述轴段Ⅳ11的外壁螺纹连接，所述头部4与所述轴段Ⅲ10远离所述轴段Ⅱ9的端部之间构成环形通气缝14，所述环形通气缝14与所述圆柱环形气腔12连通，所述头部4具有容纳所述弹簧直通式单向阀7头部的空间Ⅰ15，所述弹簧直通式单向阀7头部设有进气口，所述空腔气室内设有滑动装置，所述滑动装置包括轴线位于所述柱体2的轴线上的螺纹杆16和依次套接在所述螺纹杆16上的定位块17，支撑活塞Ⅰ18，质量调节块19，支撑活塞Ⅱ20，弹簧21和密封活塞22，所述支撑活塞Ⅰ18和所述支撑活塞Ⅱ20分别与所述空腔气室的大腔23内壁间隙配合，所述质量调节块19与所述螺纹杆16间隙配合且通过所述质量调节块19两端的定位螺母24与所述螺纹杆16定位，所述弹簧21位于所述支撑活塞Ⅱ20与所述空腔气室的小腔5和所述空腔气室的大腔23接合部之间，所述密封活塞22与所述空腔气室的小腔5之间设有两个沿所述密封活塞22的轴线排列的密封圈Ⅰ25，所述支撑活塞Ⅰ18，所述支撑活塞Ⅱ20和所述密封活塞22上均设有通孔26；

所述尾部1外壁呈阶梯轴状，包括依次连接且轴径依次减小的轴段Ⅴ27和轴段Ⅵ28，所述轴段Ⅵ28的外壁与所述空腔气室的大腔23内壁螺纹连接，所述尾部1靠近所述空腔气室的一端设有与所述定位块17相匹配的定位槽29，所述尾部1远离所述空腔气室的一端的所述尾部1的轴线位置设有齿轮转轴30，所述齿轮转轴30呈阶梯轴状，所述齿轮转轴30的大段的一端与所述尾部1螺纹连接，所述齿轮转轴30的大段的另一端和所述齿轮转轴30的小段伸出所述尾部1，所述齿轮转轴30的小段套接有中心齿轮31，所述中心齿轮31与所述齿轮转轴30间隙配合，所述齿轮转轴30的大段上还套接有扭簧32，所述尾部1设有容纳所述扭簧32的空间Ⅱ33，所述扭簧32一端与所述尾部1连接，另一端与所述中心齿轮31连接，所述齿轮转轴30的小段上还设有将所述中心齿轮31压在所述齿轮转轴30的轴肩上的螺母34，所述中心齿轮31上还设有与所述尾部1连接的启动插销35和保险螺钉36，所述启动插销35与所述中心齿轮31和所述尾部1均为间隙配合，所述保险螺钉36与所述尾部1螺纹连接，所述保险螺钉36与所述中心齿轮31间隙配合，以所述尾部1的轴线为轴均匀分布有四个小齿轮37，所述小齿轮37与所述中心齿轮31啮合，所述小齿轮37上设有转轴38，所述转轴38的一端与所述小齿轮37连接，另一端与限位销39连接，所述转轴38的轴线平行于所述尾部1的轴线且分别垂直于所述小齿轮37和所述限位销39的旋转平面，所述转轴38与所述尾部1之间设有密封圈Ⅱ40，所述限位销39包括与所述转轴38连接的固定端41和自由端42，所述自由端42的端部的旋转轨迹与所述空腔气室的大腔23内壁相交；

所述柱体2为回转体；

所述支撑活塞Ⅰ18和所述支撑活塞Ⅱ20与所述空腔气室的大腔23内壁之间均设有密封圈Ⅲ43；

所述转轴38的靠近所述限位销39的轴段上套接有螺柱44，所述螺柱44与所述尾部1螺纹连接，所述螺柱44与所述转轴38间隙配合；

所述自由端42呈四分之一圆弧状，四个所述自由端42可围成一整圆；

工作状态下，初始状态，所述通气孔13位于两个所述密封圈Ⅰ25之间，拧下所述保险螺钉36，拔除所述启动插销35后(如图4-图6)，所述中心齿轮31在所述扭簧32的驱动下转动，带动周向的四个所述小齿轮37反方向同步转动，所述小齿轮37带动所述转轴38及所述限位销39转动，当所述限位销39旋转至一定角度后便无法阻挡所述定位块17，所述滑动装置在压缩状态下的所述弹簧21的驱动下开始向所述尾部1滑动，所述定位块17后移至所述限位销39的旋转平面时(如图7和图8)，所述限位销39受所述定位块17阻挡停止转动，所述中心齿轮31，所述小齿轮37及所述转轴38也停止转动，当所述定位块17后移到达所述定位槽29时(如图9和图10)，所述滑动装置停止向后滑动，所述限位销39不再受所述定位块17阻挡，所述中心齿轮31，所述小齿轮37，所述转轴38及所述限位销39继续转动，所述限位销39对所述定位块17进行反向阻挡，防止所述滑动装置反向滑动，此时，由于所述密封活塞22后移，所述通气孔13打开，所述空腔气室内的气体，依次通过所述通气孔13，所述圆柱环形气腔12和所述环形通气缝14流出，最终，所述限位销39受所述空腔气室的大腔23内壁阻挡，所述中心齿轮31，所述小齿轮37，所述转轴38及所述限位销39停止转动。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种回旋体通气入水实验的通气装置，具有航行体外形，其特征在于，包括依次连接且轴线均位于同一直线上的尾部，柱体，套筒和头部；

所述柱体内设有空腔气室，所述空腔气室呈阶梯腔状，其轴线位于所述柱体的轴线上，所述柱体的头部设有与所述空腔气室的小腔连通的螺纹孔，所述螺纹孔内设有弹簧直通式单向阀，所述弹簧直通式单向阀与所述螺纹孔通过螺纹间设有生料带的螺纹连接，所述柱体外壁成阶梯轴状，包括依次连接且轴径依次减小的轴段Ⅰ，轴段Ⅱ，轴段Ⅲ和轴段Ⅳ，所述轴段Ⅱ和所述轴段Ⅲ外套接有所述套筒，所述套筒与所述轴段Ⅱ螺纹连接，所述套筒与所述轴段Ⅲ之间构成圆柱环形气腔，所述轴段Ⅲ的侧壁上设有多个以所述轴段Ⅲ的轴线为轴均匀分布的且连通所述空腔气室的小腔与所述圆柱环形气腔的通气孔，所述头部与所述轴段Ⅳ的外壁螺纹连接，所述头部与所述轴段Ⅲ远离所述轴段Ⅱ的端部之间构成环形通气缝，所述环形通气缝与所述圆柱环形气腔连通，所述头部具有容纳所述弹簧直通式单向阀头部的空间Ⅰ，所述弹簧直通式单向阀头部设有进气口，所述空腔气室内设有滑动装置，所述滑动装置包括轴线位于所述柱体的轴线上的螺纹杆和依次套接在所述螺纹杆上的定位块，支撑活塞Ⅰ，质量调节块，支撑活塞Ⅱ，弹簧和密封活塞，所述支撑活塞Ⅰ和所述支撑活塞Ⅱ分别与所述空腔气室的大腔内壁间隙配合，所述质量调节块与所述螺纹杆间隙配合且通过所述质量调节块两端的定位螺母与所述螺纹杆定位，所述弹簧位于所述支撑活塞Ⅱ与所述空腔气室的小腔和所述空腔气室的大腔接合部之间，所述密封活塞与所述空腔气室的小腔之间设有两个沿所述密封活塞的轴线排列的密封圈Ⅰ，所述支撑活塞Ⅰ，所述支撑活塞Ⅱ和所述密封活塞上均设有通孔；

所述尾部外壁呈阶梯轴状，包括依次连接且轴径依次减小的轴段Ⅴ和轴段Ⅵ，所述轴段Ⅵ的外壁与所述空腔气室的大腔内壁螺纹连接，所述尾部靠近所述空腔气室的一端设有与所述定位块相匹配的定位槽，所述尾部远离所述空腔气室的一端的所述尾部的轴线位置设有齿轮转轴，所述齿轮转轴呈阶梯轴状，所述齿轮转轴的大段的一端与所述尾部螺纹连接，所述齿轮转轴的大段的另一端和所述齿轮转轴的小段伸出所述尾部，所述齿轮转轴的小段套接有中心齿轮，所述中心齿轮与所述齿轮转轴间隙配合，所述齿轮转轴的大段上还套接有扭簧，所述尾部设有容纳所述扭簧的空间Ⅱ，所述扭簧一端与所述尾部连接，另一端与所述中心齿轮连接，所述齿轮转轴的小段上还设有将所述中心齿轮压在所述齿轮转轴的轴肩上的螺母，所述中心齿轮上还设有与所述尾部连接的启动插销和保险螺钉，所述启动插销与所述中心齿轮和所述尾部均为间隙配合，所述保险螺钉与所述尾部螺纹连接，所述保险螺钉与所述中心齿轮间隙配合，以所述尾部的轴线为轴均匀分布有四个小齿轮，所述小齿轮与所述中心齿轮啮合，所述小齿轮上设有转轴，所述转轴的一端与所述小齿轮连接，另一端与限位销连接，所述转轴的轴线平行于所述尾部的轴线且分别垂直于所述小齿轮和所述限位销的旋转平面，所述转轴与所述尾部之间设有密封圈Ⅱ，所述限位销包括与所述转轴连接的固定端和自由端，所述自由端的端部的旋转轨迹与所述空腔气室的大腔内壁相交，

工作状态下，初始状态，所述通气孔位于两个所述密封圈Ⅰ之间，拧下所述保险螺钉，拔除所述启动插销后，所述中心齿轮在所述扭簧的驱动下转动，带动周向的四个所述小齿轮反方向同步转动，所述小齿轮带动所述转轴及所述限位销转动，当所述限位销旋转至一定角度后便无法阻挡所述定位块，所述滑动装置在压缩状态下的所述弹簧的驱动下开始向所述尾部滑动，所述定位块后移至所述限位销的旋转平面时，所述限位销受所述定位块阻挡停止转动，所述中心齿轮，所述小齿轮及所述转轴也停止转动，当所述定位块后移到达所述定位槽时，所述滑动装置停止向后滑动，所述限位销不再受所述定位块阻挡，所述中心齿轮，所述小齿轮，所述转轴及所述限位销继续转动，所述限位销对所述定位块进行反向阻挡，防止所述滑动装置反向滑动，此时，由于所述密封活塞后移，所述通气孔打开，所述空腔气室内的气体，依次通过所述通气孔，所述圆柱环形气腔和所述环形通气缝流出，最终，所述限位销受所述空腔气室的大腔内壁阻挡，所述中心齿轮，所述小齿轮，所述转轴及所述限位销停止转动。

2.根据权利要求1所述的一种回旋体通气入水实验的通气装置，其特征在于：所述支撑活塞Ⅰ和所述支撑活塞Ⅱ与所述空腔气室的大腔内壁之间均设有密封圈Ⅲ。

3.根据权利要求1所述的一种回旋体通气入水实验的通气装置，其特征在于：所述转轴的靠近所述限位销的轴段上套接有螺柱，所述螺柱与所述尾部螺纹连接，所述螺柱与所述转轴间隙配合。

4.根据权利要求1所述的一种回旋体通气入水实验的通气装置，其特征在于：所述自由端呈四分之一圆弧状。