CN108613793A - 一种结构体可旋转入水试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及流体机械工程技术领域，具体涉及一种结构体入水试验装置。一种结构体可旋转入水试验装置，其技术方案是：支撑件罩接在储水箱上，用于装载位置调节组件以及旋转发射组件；位置调节组件包括：用于实现前后运动的一级调节轨道、用于实现左右运动的二级调节轨道以及用于实现上下运动的三级调节件；刻度盘安装在三级调节件上；旋转发射组件包括：旋转部以及夹持部；夹持部固定安装在旋转部上，用于夹持结构体，并为结构体提供入水转速，使结构体旋转入水；旋转部用于在竖直面内转动夹持部，以调节结构体的入水角度，刻度盘用于测量夹持部的旋转角度。本发明可实现空间位置上的精确定位，通过改变结构体距离水面距离可实现入水速度的改变；通过旋转发射组件可改变结构体的入水角度。

Description

一种结构体可旋转入水试验装置

技术领域

本发明涉及流体机械工程技术领域，具体涉及一种结构体入水试验装置。

背景技术

入水问题是一个非常复杂的涉及固-液-气三相相互作用的跨介质多相流动问题。结构体入水过程是一个非常短暂的瞬态非定常过程，该过程自结构体接触自由液面瞬间开始，直至运动体进入水域达到稳定状态结束。在入水过程中将发生许多复杂物理现象，例如入水撞击、喷溅、入水空泡形成、入水空泡闭合、入水空泡溃灭等。入水问题与许多工程应用及自然现象有重要关系，例如：空投导弹、航天飞行器水上回收、船舶砰击、水上飞机水上着陆、水上行走生物、跳弹、跳水运动等。尤其在军事上的应用，导弹在入水过程中需要保持弹道及姿态稳定性，水上发射导弹穿越水面时，由于水面效应的显著作用和流体介质密度的突变，将引起弹体力学环境的急剧变化，加之弹体自身旋转以及波浪与海流的作用，会对航行体产生相当大的扰动，从而影响弹体入水姿态稳定性，产生剧烈的冲击和振动，甚至导致弹体弹道偏航或飞弹。因此，充分认识结构体穿越水面过程中的水动力现象及其机理，揭示相关的流体动力学特性与结构响应问题的机理，对提高弹体入水姿态和弹道稳定性以及打击目标精确度有着重要的意义。

目前入水过程的研究手段中，水洞实验仅能基本满足对空泡现象和航行体水下运动工程的需要，无法实现航行体的入水过程的研究；水上发射实验是一种可行的研究方法，而一般的水上发射实验也仅能实现结构体无旋转条件下入水，无法实现结构体旋转入水过程的研究，同时实验难度大、周期长、成本高，对实验设备及测试技术的要求非常苛刻，获取的数据有限，无法支持系统深入的分析，难以总结系统规律。

发明内容

本发明的目的是：为弥补现有技术的不足，提供一种结构体可旋转入水试验装置。

本发明的技术方案是：一种结构体可旋转入水试验装置，它包括：支撑件、上方开口的储水箱、旋转发射组件以及位置调节组件；

所述支撑件罩在所述储水箱上，用于装载所述位置调节组件以及所述旋转发射组件；

所述位置调节组件包括：与所述支撑件滑动配合，能够沿所述支撑件前后滑动的一级调节轨道；与所述一级调节轨道滑动配合，能够沿所述支撑件左右滑动的二级调节轨道；与所述二级调节轨道滑动配合，能够沿所述二级调节轨道上下滑动的三级调节件；

所述旋转发射组件设置在三级调节件上，用于夹持结构体，并为所述结构体提供入水转速，使所述结构体以设定转速旋转入水。

作为本发明的一种优选方式：所述旋转发射组件包括：夹持部和机械爪组件；

所述夹持部包括：双头螺纹丝锥、滑轨、夹持钢板以及机械爪组件；所述滑轨的两端分别套装有能够沿其轴向移动的夹持钢板，所述双头螺纹丝锥与所述滑轨平行，通过所述双头螺纹丝锥调节两块所述夹持钢板在所述滑轨上的位置；

所述机械爪组件安装在两块所述夹持钢板之间，包括：机械爪以及伺服电机；所述机械爪根据控制信号实现闭合/张开动作，以夹持/释放所述结构体；所述伺服电机用于控制所述机械爪旋转，从而带动所述结构体转动，使所述结构体以设定转速旋转入水。

作为本发明的一种优选方式：所述旋转发射组件包括：夹持部、V型块部件和两个摩擦轮；

所述夹持部包括：双头螺纹丝锥、滑轨、夹持钢板、V型块部件以及两个轴线平行且间距可调的摩擦轮；

所述滑轨的两端分别套装有能够沿其轴向移动的夹持钢板，所述双头螺纹丝锥与所述滑轨平行，通过所述双头螺纹丝锥调节两块所述夹持钢板在所述滑轨上的位置；

所述V型块部件安装在两块所述夹持钢板之间，用于夹持所述结构体；

两个所述摩擦轮位于所述V型块部件下方，由各自电机独立驱动，用于带动所述结构体转动，使所述结构体以设定转速旋转入水。

进一步的：所述储水箱的侧面及底面均为有机玻璃；在所述储水箱的外围轮廓及底部固定有型材支架；所述储水箱一侧底部设有放水阀。

有益效果：

利用本装置进行入水试验稳定可靠，通过位置调节组件可实现旋转发射组件在空间X、Y、Z三个方向上的位置精确调节，可实现空间位置上的精确定位；通过改变结构体距离水面距离，可实现入水速度的改变；通过旋转发射组件，可使结构体以设定转速旋转入水，且可改变结构体的入水角度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中储水箱的结构示意图；

图3为本发明中支撑件的结构示意图；

图4为本发明中旋转发射组件的结构示意图；

图5为本发明中位置调节组件的结构示意图；

图6为旋转发射组件通过机械爪组件夹持结构体结构示意图；

图7为旋转发射组件增设摩擦轮的结构示意图。

具体实施方式

实施例1：

参见附图1，一种结构体可旋转入水试验装置，包括：支撑件1、上方开口的储水箱2、旋转发射组件3以及位置调节组件4；

参见附图2，储水箱2的侧面及底面为有机玻璃；在储水箱2的外围轮廓及底部固定有型材支架21，以加强储水箱2结构稳定性；储水箱2一侧底部设有放水阀22，方便更换水质；

参见附图3，支撑件1罩接在储水箱2上，用于装载位置调节组件4以及旋转发射组件3；

参见附图5，位置调节组件4包括：滑动安装在支撑件1上，用于实现前后运动的一级调节轨道41；滑动安装在一级调节轨道41上，用于实现左右运动的二级调节轨道42；滑动安装在二级调节轨道42上，用于实现上下运动的三级调节件43；安装在所述三级调节件43上的刻度盘44；通过位置调节组件4可实现旋转发射组件3在空间X(前后)、Y(左右)、Z(上下)三个方向上的位置精确调节；

参见附图4，旋转发射组件3包括：旋转部31以及夹持部32；旋转部31与刻度盘44活动连接(即旋转部31与刻度盘44销接，旋转部31能够绕销接轴转动)，旋转部31能够在竖直面内绕销接轴的轴向转动；夹持部32固定安装在旋转部31上，用于夹持结构体；通过旋转部31带动夹持部32在竖直面内转动(左右摆动)，能够调节夹持部32与竖直方向之间的夹角(即夹持部32与水平面之间的夹角)，以实现不同入射角度；刻度盘44用于测定夹持部32旋转的角度。

夹持部32具体包括：双头螺纹丝锥321、滑轨322以及夹持钢板323；滑轨322的两端分别套装有能够沿其轴向移动的夹持钢板323，通过双头螺纹丝锥321调节两块夹持钢板323在滑轨322上的位置，以便适应不同尺寸的结构体。

参见附图6，夹持部32通过安装在两块夹持钢板323之间的机械爪组件6夹持结构体；机械爪组件6包括：机械爪以及伺服电机；机械爪可以夹持柱体、球体等落水结构体，机械爪根据控制信号实现闭合/张开动作，伺服电机用于控制机械爪的旋转。当机械爪闭合时即为将入水结构体夹持状态，当机械爪张开时，结构体自由落体下落，起到发射作用。连接于机械爪上的伺服电机可以实现机械爪的旋转，从而实现结构体旋转入水。

实施例2：

参见附图7，本实施例中，将机械爪组件6更换为V型块部件，通过安装在两块所述夹持钢板323之间的V型块部件夹持结构体；为使结构体能够旋转入水，在旋转部31下方结构体入水路线的两侧各设置一个摩擦轮33，两个摩擦轮33轴线平行，两个摩擦轮33之间的间距与结构体直径一致，两个摩擦轮33由各自电机驱动，当结构体经过两个摩擦轮33时，通过两个旋转的摩擦轮33带动结构体转动，使结构体具有一定的入水转速(绕其自身轴线的转动)。且通过改变摩擦轮33的转速可以调节结构体入水的初始转速，通过改变摩擦轮33间距可以实现不同尺寸结构体的旋转落水。值得注意的是：通过摩擦轮33给与转速的结构体一般为均匀柱体和球体。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (5)

1.一种结构体可旋转入水试验装置，其特征在于：包括：支撑件(1)、上方开口的储水箱(2)、旋转发射组件(3)以及位置调节组件(4)；

所述支撑件(1)罩在所述储水箱(2)上，用于装载所述位置调节组件(4)以及所述旋转发射组件(3)；

所述位置调节组件(4)包括：与所述支撑件(1)滑动配合，能够沿所述支撑件(1)前后滑动的一级调节轨道(41)；与所述一级调节轨道(41)滑动配合，能够沿所述支撑件(1)左右滑动的二级调节轨道(42)；与所述二级调节轨道(42)滑动配合，能够沿所述二级调节轨道(42)上下滑动的三级调节件(43)；

所述旋转发射组件(3)设置在三级调节件(43)上，用于夹持结构体，并为所述结构体提供入水转速，使所述结构体以设定转速旋转入水。

2.如权利要求1所述的结构体可旋转入水试验装置，其特征在于：所述旋转发射组件(3)包括：夹持部(32)和机械爪组件(6)；

所述夹持部(32)包括：双头螺纹丝锥(321)、滑轨(322)、夹持钢板(323)以及机械爪组件(6)；所述滑轨(322)的两端分别套装有能够沿其轴向移动的夹持钢板(323)，所述双头螺纹丝锥(321)与所述滑轨(322)平行，通过所述双头螺纹丝锥(321)调节两块所述夹持钢板(323)在所述滑轨(322)上的位置；

所述机械爪组件(6)安装在两块所述夹持钢板(323)之间，包括：机械爪以及伺服电机；所述机械爪根据控制信号实现闭合/张开动作，以夹持/释放所述结构体；所述伺服电机用于控制所述机械爪旋转，从而带动所述结构体转动，使所述结构体以设定转速旋转入水。

3.如权利要求1所述的结构体可旋转入水试验装置，其特征在于：所述旋转发射组件(3)包括：夹持部(32)、V型块部件和两个摩擦轮(33)；

所述夹持部(32)包括：双头螺纹丝锥(321)、滑轨(322)、夹持钢板(323)、V型块部件以及两个轴线平行且间距可调的摩擦轮(33)；

所述滑轨(322)的两端分别套装有能够沿其轴向移动的夹持钢板(323)，所述双头螺纹丝锥(321)与所述滑轨(322)平行，通过所述双头螺纹丝锥(321)调节两块所述夹持钢板(323)在所述滑轨(322)上的位置；

所述V型块部件安装在两块所述夹持钢板(323)之间，用于夹持所述结构体；

两个所述摩擦轮(33)位于所述V型块部件下方，由各自电机独立驱动，用于带动所述结构体转动，使所述结构体以设定转速旋转入水。

4.如权利要求1、2或3所述的结构体可旋转入水试验装置，其特征在于：所述位置调节组件(4)还包括：旋转部(31)和刻度盘(44)，所述刻度盘(44)安装在所述三级调节件(43)上，所述旋转部(31)与所述刻度盘(44)活动连接；所述旋转发射组件(3)安装在所述旋转部(31)上，所述旋转部(31)用于带动所述旋转发射组件(3)在竖直面内转动，以调节所述结构体的入水角度；所述刻度盘(44)用于测量所述旋转部(31)的旋转角度。

5.如权利要求1、2或3所述的结构体可旋转入水试验装置，其特征在于：所述储水箱(2)的侧面及底面均为有机玻璃；在所述储水箱(2)的外围轮廓及底部固定有型材支架(21)；所述储水箱(2)一侧底部设有放水阀(22)。