CN107462931B - 一种液态金属微重力试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及试验装置技术领域，公开了一种液态金属微重力试验装置，包括：框架结构；设置在所述框架结构的底板的中心区域且内部盛有液态金属的透明容器；设置在所述框架结构的底板上并与所述透明容器呈间隔式设置的板体支撑结构，其中，所述板体支撑结构的上端面与所述框架结构的顶板的下表面紧密贴合；以及设置在所述板体支撑结构上的第一影像记录仪，其中，所述第一影像记录仪用以实时拍摄所述透明容器内的液态金属在微重力环境下的流体状态。该液态金属微重力试验装置具有准确拍摄液态金属在微重力环境下的流体状态的优点。

Description

一种液态金属微重力试验装置

技术领域

本发明涉及试验装置技术领域，特别是涉及一种液态金属微重力试验装置。

背景技术

微重力是指重力或其它的外力引起的加速度不超过10e^-5g至10e^-4g。目前产生微重力环境最常用的方法有4种，分别为：落桥(落塔)、飞机、火箭和航天器。

人类要进军太空，就要深入研究太空微重力环境下各种与众不同的现象，并掌握其规律以便在材料科学等方面获得新突破。在现有的液态金属微重力试验中，液态金属的流体状态通常需要由摄像机来进行获取，然而，由于摄像机在微重力环境下，往往没有被较好的固定，从而导致摄像机无法准确地获取到液态金属在微重力环境下的流体状态。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种液态金属微重力试验装置，以解决现有技术中的摄像机在微重力环境下，往往没有被较好的固定，从而导致摄像机无法准确地获取到液态金属在微重力环境下的流体状态的技术问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种液态金属微重力试验装置，包括：框架结构；设置在所述框架结构的底板的中心区域且内部盛有液态金属的透明容器；设置在所述框架结构的底板上并与所述透明容器呈间隔式设置的板体支撑结构，其中，所述板体支撑结构的上端面与所述框架结构的顶板的下表面紧密贴合；以及设置在所述板体支撑结构上的第一影像记录仪，其中，所述第一影像记录仪用以实时拍摄所述透明容器内的液态金属在微重力环境下的流体状态。

其中，所述框架结构包括所述底板、与所述底板上下相对设置并且间隔开的所述顶板，以及设置在所述底板和所述顶板之间的支撑部件。

其中，所述支撑部件为多个并分别设置在所述底板的四个角上，在所述顶板的四个角上分别构造有安装孔，其中，各所述安装孔均与相应的所述支撑部件的上端相匹配，各所述支撑部件均构造为两端的外径小于中间区域的外径的柱体结构。

其中，所述板体支撑结构包括设置在所述底板上的底支撑板、与所述底支撑板上下相对设置并且间隔开的顶支撑板，以及设置在所述底支撑板和所述顶支撑板之间的垂直侧板，所述液态金属微重力试验装置还包括设置在所述垂直侧板上的固定盒，所述第一影像记录仪位于所述固定盒内，其中，所述顶支撑板的上表面与所述顶板的下表面紧密贴合。

其中，所述液态金属微重力试验装置还包括设置在所述底板上并分别包覆在所述透明容器的四个角的外侧面的角钢。

其中，所述液态金属微重力试验装置还包括上罩体，所述上罩体包括顶壁、侧壁和底壁，所述侧壁嵌设在所述角钢的内侧面，所述底壁压合在所述透明容器的上端面。

其中，在所述上罩体的顶壁上设有第二影像记录仪。

其中，所述板体支撑结构为两个并分别位于所述透明容器的两侧，在各所述板体支撑结构的所述垂直侧板上均设有所述第一影像记录仪。

其中，所述垂直侧板到所述透明容器之间的距离的大小范围为大于等于所述透明容器的横向宽度的2/3倍且小于等于所述透明容器的横向宽度的4/3倍。

其中，所述第一影像记录仪的下表面到所述底板的上表面之间的距离等于所述透明容器的纵向高度的一半。

(三)有益效果

本发明提供的液态金属微重力试验装置，与现有技术相比，具有如下优点：

由于本申请的第一影像记录仪设置在板体支撑结构上，通过将板体支撑结构的底端与框架结构的底板固定连接，同时，使得框架结构的顶板紧密地压合在板体支撑结构的上端的上表面，从而可以实现对板体支撑结构整体的牢固定位，避免液态金属微重力试验装置在下落的过程中，由于板体支撑结构定位不牢固，从而使得第一影像记录仪因发生晃动而导致无法准确、清楚地拍摄到透明容器内的液态金属在微重力环境下的流体状态的情况。

附图说明

图1为本申请的实施例的液态金属微重力试验装置的第一整体结构示意图；

图2为本申请的实施例的液态金属微重力试验装置的第二整体结构示意图；

图3为本申请的实施例的液态金属微重力试验装置的第三整体结构示意图。

图中，100：液态金属微重力试验装置；1：框架结构；11：底板；12：顶板；121：安装孔；122：下表面；13：支撑部件；2：透明容器；3：板体支撑结构；31：底支撑板；32：顶支撑板；321：上表面；33：垂直侧板；331：固定盒；4：第一影像记录仪；5：角钢；6：上罩体；61：侧壁；62：顶壁；63：底壁；7：第二影像记录仪；8：垫层结构；9：吊挂部件。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

如图1所示，图中示意性地显示了该液态金属微重力试验装置100包括框架结构1、透明容器2、板体支撑结构3以及第一影像记录仪4。

在本申请的实施例中，框架结构1主要起到固定和安装透明容器2的作用，确保透明容器2在微重力环境下，不会发生前、后以及左、右方向的偏斜，即，使得该透明容器2在从高处向下掉落的过程中，依然能够保持处于平稳的状态。

透明容器2设置在框架结构1的底板11的中心区域，其内部盛有液态金属。需要说明的是，通过使得该透明容器2位于框架结构1的底板11的中心区域，从而可以确保该透明容器2在微重力环境下，不会发生偏斜，即，避免透明容器2的重心与框架结构1的重心不在一条直线上，从而导致透明容器2在下落的过程中发生偏斜的情况。

在一个实施例中，该透明容器2的制造材质可为亚克力或有机玻璃。容易理解，该透明容器2的制造材质并不仅仅地局限于上述列举的情况，其还可由其它透明材质制造而成。也就是说，该透明容器2的制造材质只要满足使得该透明容器2具备透明的特点，以方便第一影像记录仪4可以透过透明容器2以对其内部的液态金属在微重力环境下的流体状态进行观察即可。

在一个实施例中，该液态金属可为镓基合金、铋基合金或铟基合金，其在常温下处于液体状态。

板体支撑结构3设置在框架结构1的底板11上并与透明容器2呈间隔式设置，其中，板体支撑结构3的上端面与框架结构1的顶板12的下表面122紧密贴合。这样，由于在该板体支撑结构3上安装有第一影像记录仪4，通过使得该板体支撑结构3与透明容器2之间留有一定距离，从而可以方便第一影像记录仪4能够全方位地拍摄到透明容器2内的液态金属在微重力环境下的流体状态。

通过使得板体支撑结构3的上表面与框架结构1的顶板12的下表面122紧密贴合，以在顶板12的压合作用下，确保板体支撑结构3定位的牢固性，进一步地，确保设置在板体支撑结构3上的第一影像记录仪4不会发生晃动的情况，以使其能够清楚、准确地记录到透明容器2内的液态金属在微重力环境下的流体状态。

第一影像记录仪4设置在板体支撑结构3上，其中，第一影像记录仪4用以实时拍摄透明容器2内的液态金属在微重力环境下的流体状态。

需要说明的是，本申请的“微重力”的实现条件为：从距离河底的垂直高度约为565米的桥面上向下抛落该液态金属微重力试验装置100，从而使得该液态金属微重力试验装置100在下落的过程中处于相对失重的状态(即，处于微重力的状态)，在向下抛落该液态金属微重力试验装置100之前，打开第一影像记录仪4的开关键，以使得该第一影像记录仪4开始进行拍摄记录工作。由于本申请的第一影像记录仪4设置在板体支撑结构3上，通过将板体支撑结构3的底端与框架结构1的底板11固定连接，同时，使得框架结构1的顶板12紧密地压合在板体支撑结构3的上端面，从而可以实现对板体支撑结构3整体的牢固定位，避免液态金属微重力试验装置100在下落的过程中，由于板体支撑结构3定位不牢固，从而使得第一影像记录仪4因发生晃动而导致无法准确、清楚地拍摄到透明容器2内的液态金属在微重力环境下的流体状态的情况。

如图1所示，为进一步优化上述技术方案中的框架结构1，在上述技术方案的基础上，该框架结构1包括底板11、与该底板11上下相对设置并且间隔开的顶板12，以及设置在底板11和顶板12之间的支撑部件13。需要说明的是，该底板11的外轮廓尺寸与顶板12的外轮廓尺寸相同，并且，底板11的厚度大于顶板12的厚度。这样，可以确保框架结构1的重心不会向上偏斜，从而使得框架结构1从高处下落的过程中，不会发生倾斜或晃动的情况，保证其下落的平稳性。

在一个具体的实施例中，该底板11的厚度可为10毫米，顶板12的厚度可为1毫米，其中，该底板11和顶板12均可由不锈钢材质制造而成。

在一个优选的实施例中，该支撑部件13为多个并且分别设置在底板11的四个角上，在顶板12的四个角上分别构造有安装孔121，其中，各安装孔121均与相应的支撑部件13的上端相匹配，各支撑部件13均构造为两端的外径小于中间区域的外径的柱体结构。具体地，由于柱体结构的两端的外径小于中间区域的外径，因而，在将顶板12的四个角上的安装孔121分别插入到相应的柱体结构的上端后，便可以实现对该顶板12的支撑作用，同时，通过在每个柱体结构的上端分别套设螺母，并按照顺时针或逆时针的方向旋紧该螺母，从而可以实现对该顶板12的四个角的固定。需要说明的是，当螺母旋紧到最大程度时，顶板12的下表面122便会紧密地贴合在板体支撑结构3的顶支撑板32的上表面321上。这样，就实现了对该板体支撑结构3的固定，避免板体支撑结构3发生前后、左右以及上下方向的窜动。

如图1所示，图1还示意性地显示了该板体支撑结构3包括设置在底板11上的底支撑板31、与所述底支撑板31上下相对设置并且间隔开的顶支撑板32，以及设置在底支撑板31和顶支撑板32之间的垂直侧板33，该液态金属微重力试验装置100还包括设置在垂直侧板33上的固定盒331，该第一影像记录仪4位于固定盒331内，其中，顶支撑板32的上表面321与顶板12的下表面122紧密贴合。需要说明的是，该固定盒331可通过螺钉或铆钉紧固在垂直侧板33上。

此外，还需要说明的是，通过在第一影像记录仪4的外围包裹柔性包覆层(图中未示出)，一方面，可以起到防止第一影像记录仪4在固定盒331内发生窜动的作用，另一方面，还可以起到保护第一影像记录仪4的作用，避免其因磕碰而发生损坏的情况。

在一个实施例中，该底支撑板31的横向长度小于底板11的纵向宽度，从而可以起到减重的作用。

如图1所示，该液态金属微重力试验装置100还包括设置在底板11上并分别包覆在透明容器2的四个角的外侧面的角钢5。具体地，通过将角钢5分别布设在透明容器2的四个角的外侧面，从而可以限制透明容器2沿左右以及前后方向的窜动。

在一个具体的实施例中，该角钢5可通过焊接的方式固定在底板11上。

如图1所示，图1还示意性地显示了该液态金属微重力试验装置100还包括上罩体6，该上罩体6包括顶壁62、侧壁61和底壁63，该上罩体6的侧壁61嵌设在角钢5的内侧面，该上罩体6的底壁63压合在透明容器2的上端面。这样，通过该上罩体6的设置，并使得该上罩体6的底壁63压合在透明容器2的上端面，从而可以很好地限制该透明容器2发生纵向的窜动。需要说明的是，该上罩体6的侧壁61嵌设在角钢5的内侧面并与角钢5的内侧面紧密贴合，从而确保上罩体6在透明容器2的上方的牢固定位，避免发生向下滑落的情况。

实施例2：

本实施例与实施例1基本相同，为了描述的简要，在本实施例的描述过程中，不再描述与实施例1相同的技术特征，仅说明本实施例与实施例1不同之处：

如图2所示，图2示意性地显示了在该上罩体6的顶壁62上设有第二影像记录仪7。具体地，在该上罩体6的顶壁62上设有上述固定盒331，在该固定盒331内装有该第二影像记录仪7，通过该第二影像记录仪7的设置，能够清楚地拍摄到位于透明容器2的底部的液态金属在微重力环境下的流体状态。

实施例3：

如图3所示，该板体支撑结构3为两个并分别位于透明容器2的两侧，在各板体支撑结构3的垂直侧板33上均设有第一影像记录仪4。具体地，通过将第一影像记录仪4分别设置在透明容器2的两侧，从而可以分别拍摄到位于透明容器2内的左半部分以及右半部分的液态金属在微重力环境下的流体状态。

在一个具体的实施例中，该第一影像记录仪4和第二影像记录仪7均可为摄像机、摄影机或录影机等。容易理解，只要该第一影像记录仪4和第二影像记录仪7均具有录像的功能即可，因而，其也可为具有录像功能的相机，具体可为摄徒F68型号4K高清相机，其录像的分辨率可为2880*2160，能够满足拍摄高清的液态金属在微重力环境下的流体状态。

在本申请的一个比较优选的技术方案中，该垂直侧板33到透明容器2之间的距离的大小范围为大于等于透明容器2的横向宽度的2/3倍且小于等于透明容器2的横向宽度的4/3倍。这样，通过使得垂直侧板33到透明容器2之间的距离在上述范围内，从而可以满足第一影像记录仪4的拍摄范围，以使其能够清楚地拍摄到透明容器2内的位于左、右方向上的液态金属在微重力环境下的流体状态。

在本申请的另一个优选的技术方案中，该第一影像记录仪4的下表面到底板11的上表面之间的距离等于透明容器2的纵向高度的一半。这样，可以满足第一影像记录仪4的拍摄范围，以使其能够清楚地观察到透明容器2内的位于上、下方向上的液态金属在微重力环境下的流体状态。

在一个实施例中，在该透明容器2的底壁和底板11之间设有垫层结构8。该垫层结构8的设置，能够使得该透明容器2在底板11上定位的更加牢固、平稳，同时，若透明容器2的纵向高度距离上罩体6的顶壁62留有一定距离，则可通过在透明容器2的底壁和底板11之间增设该垫层结构8，以使得上罩体6的顶壁62能够紧密地压合在透明容器2的上端面，从而可以起到防止透明容器2发生纵向窜动的作用。其中，该垫层结构8可为泡沫垫层或软性塑料垫层。

在一个实施例中，在该顶板12上设有吊挂部件9。该吊挂部件9可为吊耳或吊环。具体地，通过使用绳索，并将绳索的一端打结系在吊挂部件9上，另一端固定在高出，然后，从高处向下抛落该液态金属微重力试验装置100，以使其在微重力的状态下，对透明容器2内的液态金属的流体状态进行观察。需要说明的是，该绳索的接近液态金属微重力试验装置100的一侧应当具有较好的弹性，以使其能够储存一定的弹性力，避免液态金属微重力试验装置100从高处下落到最底端时受到较大的冲击力。

综上所述，由于本申请的第一影像记录仪4设置在板体支撑结构3上，通过将板体支撑结构3的底端与框架结构1的底板11固定连接，同时，使得框架结构1的顶板12紧密地压合在板体支撑结构3的上端的上表面，从而可以实现对板体支撑结构3整体的牢固定位，避免液态金属微重力试验装置100在下落的过程中，由于板体支撑结构3定位不牢固，从而使得第一影像记录仪4因发生晃动而导致无法准确、清楚地拍摄到透明容器2内的液态金属在微重力环境下的流体状态的情况。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种液态金属微重力试验装置，其特征在于，包括：

框架结构；

设置在所述框架结构的底板的中心区域且内部盛有液态金属的透明容器；

设置在所述框架结构的底板上并与所述透明容器呈间隔式设置的板体支撑结构，其中，所述板体支撑结构的上端面与所述框架结构的顶板的下表面紧密贴合；以及

设置在所述板体支撑结构上的第一影像记录仪，其中，所述第一影像记录仪用以实时拍摄所述透明容器内的液态金属在微重力环境下的流体状态；

所述框架结构包括所述底板、与所述底板上下相对设置并且间隔开的所述顶板，以及设置在所述底板和所述顶板之间的支撑部件，该底板的外轮廓尺寸与顶板的外轮廓尺寸相同，并且，底板的厚度大于顶板的厚度；

所述板体支撑结构包括设置在所述底板上的底支撑板、与所述底支撑板上下相对设置并且间隔开的顶支撑板，以及设置在所述底支撑板和所述顶支撑板之间的垂直侧板，所述液态金属微重力试验装置还包括设置在所述垂直侧板上的固定盒，所述第一影像记录仪位于所述固定盒内，其中，所述顶支撑板的上表面与所述顶板的下表面紧密贴合。

2.根据权利要求1所述的液态金属微重力试验装置，其特征在于，所述支撑部件为多个并分别设置在所述底板的四个角上，在所述顶板的四个角上分别构造有安装孔，其中，各所述安装孔均与相应的所述支撑部件的上端相匹配，各所述支撑部件均构造为两端的外径小于中间区域的外径的柱体结构。

3.根据权利要求1所述的液态金属微重力试验装置，其特征在于，所述液态金属微重力试验装置还包括设置在所述底板上并分别包覆在所述透明容器的四个角的外侧面的角钢。

4.根据权利要求3所述的液态金属微重力试验装置，其特征在于，所述液态金属微重力试验装置还包括上罩体，所述上罩体包括顶壁、侧壁和底壁，所述侧壁嵌设在所述角钢的内侧面，所述底壁压合在所述透明容器的上端面。

5.根据权利要求4所述的液态金属微重力试验装置，其特征在于，在所述上罩体的顶壁上设有第二影像记录仪。

6.根据权利要求1所述的液态金属微重力试验装置，其特征在于，所述板体支撑结构为两个并分别位于所述透明容器的两侧，在各所述板体支撑结构的所述垂直侧板上均设有所述第一影像记录仪。

7.根据权利要求1所述的液态金属微重力试验装置，其特征在于，所述垂直侧板到所述透明容器之间的距离的大小范围为大于等于所述透明容器的横向宽度的2/3倍且小于等于所述透明容器的横向宽度的4/3倍。

8.根据权利要求1所述的液态金属微重力试验装置，其特征在于，所述第一影像记录仪的下表面到所述底板的上表面之间的距离等于所述透明容器的纵向高度的一半。