CN110542538A - 一种带有可调式射流孔的水翼装置及射流表面阻力测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种带有可调式射流孔的水翼装置及射流表面阻力测试装置，该水翼装置包括水翼本体和嵌套在水翼本体内部的射流孔数量控制装置，所述的水翼本体表面设置若干个射流孔，所述的水翼本体的内部设置进水通道，所述的进水通道与所述的射流孔连通，所述的射流孔数量控制装置设置在垂直于射流孔的凹槽中。本发明的带有可调式射流孔的水翼装置及射流表面阻力测试装置体积小、结构紧凑简单、所需成本低、操作简单、试验性能强以及方便水翼试验样件装卸；矩形、圆形射流筒制成标准件，方便更换；射流孔数量控制装置的加入只需要按两下移动板，就能实现射流孔数量的改变，简单方便。

Description

一种带有可调式射流孔的水翼装置及射流表面阻力测试装置

技术领域

本发明涉及流体机械阻力测试领域，具体涉及一种带有可调式射流孔的水翼装置及射流表面阻力测试装置。

背景技术

近年来，仿生学一直是国内外研究人员研究的热点问题之一。如从鲨鱼鳃裂射流在呼吸功能衍生过程中激发仿生射流表面减阻技术，其喷射作用改善了壁流边界层的结构，然后实现了固体壁的流体摩擦阻力减小，如果可以应用减阻技术和水下航行器船体表面减阻，对于提高船舶的速度，节约能源等起着重要作用，同时具有一定的军事作用。

水翼作为流体机械中一种重要的翼型，广泛地运用于水下航行器、螺旋桨的翼片等机械产品中，以及在新型能源海流能水轮机发电这一方面也起到重要作用。水翼利用翼型上下压力差产生升力，把水下航行器抬升出水面。但是随着水翼运动速度的不断提高，翼面上负压强不断下降，在翼面出现空蚀现象，造成水翼升力的不稳定，严重影响水翼的安全航行。水翼中通过应用射流这一技术来改善水翼表面的空蚀现象。但是大多数的射流水翼结构的射流孔的数量、形状和大小都是固定的，在进行多组试验的过程中使用不方便并且成本较高。因此急需要一种能够实现改变射流孔数量、形状和大小的射流水翼装置。

发明内容

针对现有的水翼装置无法实现多组不同试验的要求、成本高等问题，本发明提出一种带有可调式射流孔的水翼装置及射流表面阻力测试装置。

本发明的目的通过如下的技术方案来实现：

一种带有可调式射流孔的水翼装置，其特征在于，该水翼装置包括水翼本体和嵌套在水翼本体内部的射流孔数量控制装置，所述的水翼本体表面设置若干个射流孔，所述的水翼本体的内部设置进水通道，所述的进水通道与所述的射流孔连通，所述的射流孔数量控制装置设置在垂直于射流孔的凹槽中；

所述的射流孔数量控制装置包括卡座、移动板、复位弹簧、锁止钩、导向引导滑块、锁止拉杆，所述的卡座为抽屉状，其上设置有第一滑槽和第二滑槽，所述的移动板沿所述的第一滑槽移动，所述的移动板与所述的卡座对应位置均开设有与所述的射流孔对应的通孔，且所述的移动板的侧面设置第一缺口和第二缺口，所述的导向引导滑块抵接在所述的第一缺口；所述的锁止钩一端卡接在所述的第二缺口，另一端与所述的导向引导滑块固定连接；所述的复位弹簧设置在所述的第二滑槽，且其一端与所述的卡座固连，另一端与所述的导向引导滑块相连；

所述的导向引导滑块的下表面设置有用于滑行的滑行槽，用于卡接在所述的第一滑槽和第二滑槽之间的壁面上滑动；所述的导向引导滑块的上表面的锁止槽，所述的锁止拉杆一端沿着所述的锁止槽滑动，另一端设置在所述的第二滑槽内；

所述的锁止槽包括依次连接的第一段槽、第二段槽、第三段槽、第四段槽、第五段槽、第六段槽，所述的第一段槽的深度最深，整个深度不变，第二段槽的深度沿所述的第一段槽逐渐变小，所述的第三段槽的整个深度不变，所述的第四段槽的深度大于所述的第三段槽的深度，且整个深度不变，所述的第五段槽与所述的第四段槽接触处的深度比所述的第四段槽的深度大，后逐渐变小，所述的第六段槽的深度从所述的第五段槽连接处逐渐变小；所述的锁止拉杆的一端依次在所述的锁止槽中的六段槽中移动。

进一步地，所述的水翼本体表面设置的射流孔的侧壁开设两条平行的竖直凹槽以及与所述的竖直凹槽连通的环形槽，所述的射流孔中安装不同孔径的射流套筒，所述的射流套筒的外侧壁也设置有用于与所述的环形槽卡接的凸起。

一种射流孔多参数可调式的射流表面阻力测试装置，其特征在于，该装置包括第一电机、第一联轴器、泵、第一球阀、第二进水管、流量计、密封筒、动力轴、第二联轴器、扭矩信号耦合器、第三联轴器、第二电机、支座、支架、出水管、水槽、第一进水管以及上述任意一项权利要求的带有可调式射流孔的水翼装置；

所述的第一电机通过所述的第一联轴器与所述的泵连接，所述的泵的进水口与所述的第一进水管连接，第一进水管插入所述的水槽，所述的泵的出水口连接所述的第二进水管的一端，第二进水管上依次设置所述的第一球阀、流量计，第二进水管的另一端连接所述的密封筒，所述的水翼装置固定在所述的密封筒内，所述的密封筒、动力轴、第二联轴器、扭矩信号耦合器、第三联轴器、第二电机依次连接，所述的扭矩信号耦合器和第二电机固定在所述的支座上，支座固定在所述的支架上，所述的密封筒也固定在所述的支架上；所述的出水管的一端与所述的密封筒连接，另一端插入所述的水槽中。

进一步地，所述的密封筒通过所述的肋板固定在所述的支架上。

进一步地，所述的密封筒包括密封筒左端盖和密封筒右端盖，所述的密封筒右端盖上设置套筒，所述的动力轴的一端通过轴承支撑在所述的套筒中，另一端通过所述的第二联轴器与所述的扭矩信号耦合器连接。

本发明的有益效果如下：

本发明的带有可调式射流孔的水翼装置及射流表面阻力测试装置体积小、结构紧凑简单、所需成本低、操作简单、试验性能强以及方便水翼试验样件装卸；矩形、圆形射流筒制成标准件，方便更换；射流孔数量控制装置的加入只需要按两下移动板，就能实现射流孔数量的改变，简单方便。

附图说明

图1为本发明的射流表面阻力测试装置的主视图；

图2为水翼装置立体图；

图3为射流孔数量控制装置的立体图；

图4为水翼本体的剖视图；

图5为导向引导滑块108的立体图；

图6为圆形射流筒的立体图；

图7为射流孔数量控制装置的爆炸图。

具体实施方式

下面根据附图和优选实施例详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明白。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明的射流孔多参数可调式的射流表面阻力测试装置包括供水装置、测试装置、水翼装置，所述的供水装置连接所述的测试装置，所述的水翼装置安装在所述的测试装置中。

其中，供水装置包括第一电机1、第一联轴器2、泵3、第一球阀4、第二进水管5、流量计6、出水管21、水槽23、第一进水管24，所述的第一电机1通过所述的第一联轴器2与所述的泵3连接，所述的泵3的进水口与所述的第一进水管24连接，第一进水管24插入所述的水槽23，所述的泵3的出水口连接所述的第二进水管5的一端，第二进水管5上依次设置所述的第一球阀4、流量计6，所述的出水管21的一端插入所述的水槽23中。

所述的水槽23提供流体，可以适用于各种流体用于试验，所述的第一球阀4用于控制整个测试装置流体的流通，所述的流量计6用于测量流体的速度。

所述的测试装置包括带有左端盖7和右端盖10的密封筒9、动力轴12、第二联轴器14、扭矩信号耦合器15、第三联轴器16、第二电机17、支座18、支架19，密封筒左端盖7上连接所述的水翼装置8，所述的水翼装置8的尾端与所述的动力轴12通过螺纹连接，所述的动力轴12穿过密封筒右端盖10、套筒11和轴承端盖13，与所述的扭矩信号耦合器15通过第二联轴器14连接，套筒11内部有两个轴承起到固定作用，所述的扭矩信号耦合器15通过第三联轴器16与第二电机17连接，扭矩信号耦合器15和第二电机17固定在支座18上，支座18安装在支架19上，密封筒9通过肋板20固定在支架19上。

如图2-7所示，所述的水翼装置包括水翼本体101和嵌套在水翼本体101内部的射流孔数量控制装置，所述的水翼本体101表面设置若干个射流孔，所述的水翼本体101的内部设置进水通道，所述的进水通道与所述的射流孔连通，所述的射流孔数量控制装置设置在垂直于射流孔的凹槽中；水翼本体101头端与供水装置的第二进水管5连接，流体通过第二进水管5流入水翼本体101内部，形成射流，最终流入密封筒内，完成回路。

所述的射流孔数量控制装置包括卡座105、移动板104、复位弹簧106、锁止钩107、导向引导滑块108、锁止拉杆109，所述的卡座105为抽屉状，其上设置有第一滑槽和第二滑槽，所述的移动板104沿所述的第一滑槽移动，所述的移动板104与所述的卡座105对应位置均开设有与所述的射流孔对应的通孔，且所述的移动板104的侧面设置第一缺口和第二缺口，所述的导向引导滑块108抵接在所述的第一缺口；

所述的锁止钩107一端卡接在所述的第二缺口，另一端与所述的导向引导滑块108固定连接；所述的复位弹簧106设置在所述的第二滑槽，且其一端与所述的卡座105固连，另一端与所述的导向引导滑块108上的柱形安装处相连；所述的导向引导滑块108的下表面设置有用于滑行的滑行槽，用于卡接在所述的第一滑槽和第二滑槽之间的壁面上滑动；所述的导向引导滑块108的上表面的锁止槽，所述的锁止拉杆109一端沿着所述的锁止槽滑动，另一端设置在所述的第二滑槽内；

所述的锁止槽包括依次连接的第一段槽108-1、第二段槽108-2、第三段槽108-3、第四段槽108-4、第五段槽108-5、第六段槽108-6，所述的第一段槽108-1的深度最深，整个深度不变，第二段槽108-2的深度沿所述的第一段槽108-1逐渐变小，所述的第三段槽108-3的整个深度不变，所述的第四段槽108-4的深度大于所述的第三段槽108-3的深度，且整个深度不变，所述的第五段槽108-5与所述的第四段槽108-4接触处的深度比所述的第四段槽108-4的深度大，后逐渐变小，所述的第六段槽108-6的深度从所述的第五段槽108-5连接处逐渐变小；所述的锁止拉杆109的一端依次在所述的锁止槽中的六段槽中移动，其运动轨迹为108-1、108-2、108-3、108-4、108-5、108-6、108-1，第一段槽108-1一开始的深度是一样的，直到第二段槽108-2深度开始变小，直到第三段槽108-3深度，第四段槽108-4、第五段槽108-5都比前一区域深度大，呈现两个阶梯式，在最后第六段槽108-6的深度是逐渐变小，其槽的深度远小于第一段槽108-1槽深度，这样的作用在于实现限制移动板104的锁止，安装过过程极其简单，无需制作不同流量孔数量的水翼101，节约成本。

另外，为了便于实现不同射流孔直径、形状下的阻力测试，在所述的水翼本体101表面设置的射流孔的侧壁开设两条平行的竖直凹槽以及与所述的竖直凹槽连通的环形槽，所述的射流孔中安装不同孔径的射流套筒，所述的射流套筒的外侧壁也设置有用于与所述的环形槽卡接的凸起，从而将各种射流孔的形状以及大小制作成标准件，更换简单，成本低。例如，第一射流套筒102为圆形套筒，第二射流套筒103为方形套筒，其内部的贯通孔为方形孔。

射流孔数量控制装置的工作原理是：当需要改变射流孔数量的时候，只需要更换移动板104即可，装入时将移动板104塞入卡座105中，移动板104推动导向引导滑块108，复位弹簧106被拉长，锁止拉杆109在导向引导滑块108的槽内滑行，锁止钩107通过限制铁片104上的卡槽以及锁止拉杆109在导向引导滑块108不同深度的槽中将限制铁片104固定在安装处，更换时只需要按一下限制铁片104，导向引导滑块108中的锁止拉杆109在不同深度的槽的引导下重新回到开始的位置，复位弹簧106变短将导向引导滑块108拉回原处，与导向引导滑块108接触的移动板104弹出卡座105，完成整个更换过程。

当需要改变射流孔的形状或大小时，只需要更换各种形状、不同大小的射流孔。

测试装置的工作原理是：打开第一球阀4，再打开第一电机1，第一电机1的输出轴带动泵3，泵3的进水口通过压力将水槽23中的水带入第一进水管24，通过泵3的出水口将水通入第二进水管5，最后水进入水翼装置8，再打开第二电机17，带动水翼装置8旋转，在水翼装置8与第二电机17之间的扭矩信号耦合器15在射流作用与第二电机17的共同作用下，会有动态扭矩信号，由此可以测量出其减阻效果。

本发明的有益效果是：体积小、结构紧凑简单、所需成本低、操作简单、试验性能强以及方便水翼试验样件装卸等优点；矩形、圆形射流套筒制成标准件，方便更换；射流孔数量控制装置的加入只需要按两下移动板，就能实现射流孔数量的改变，简单方便。

本领域普通技术人员可以理解，以上所述仅为发明的优选实例而已，并不用于限制发明，尽管参照前述实例对发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在发明的精神和原则之内，所做的修改、等同替换等均应包含在发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种带有可调式射流孔的水翼装置，其特征在于，该水翼装置包括水翼本体(101)和嵌套在水翼本体(101)内部的射流孔数量控制装置，所述的水翼本体(101)表面设置若干个射流孔，所述的水翼本体(101)的内部设置进水通道，所述的进水通道与所述的射流孔连通，所述的射流孔数量控制装置设置在垂直于射流孔的凹槽中；

所述的射流孔数量控制装置包括卡座(105)、移动板(104)、复位弹簧(106)、锁止钩(107)、导向引导滑块(108)、锁止拉杆(109)，所述的卡座(105)为抽屉状，其上设置有第一滑槽和第二滑槽，所述的移动板(104)沿所述的第一滑槽移动，所述的移动板(104)与所述的卡座(105)对应位置均开设有与所述的射流孔对应的通孔，且所述的移动板(104)的侧面设置第一缺口和第二缺口，所述的导向引导滑块(108)抵接在所述的第一缺口；所述的锁止钩(107)一端卡接在所述的第二缺口，另一端与所述的导向引导滑块(108)固定连接；所述的复位弹簧(106)设置在所述的第二滑槽，且其一端与所述的卡座(105)固连，另一端与所述的导向引导滑块(108)相连。

所述的导向引导滑块(108)的下表面设置有用于滑行的滑行槽，用于卡接在所述的第一滑槽和第二滑槽之间的壁面上滑动；所述的导向引导滑块(108)的上表面的锁止槽，所述的锁止拉杆(109)一端沿着所述的锁止槽滑动，另一端设置在所述的第二滑槽内；

所述的锁止槽包括依次连接的第一段槽(108-1)、第二段槽(108-2)、第三段槽(108-3)、第四段槽(108-4)、第五段槽(108-5)、第六段槽(108-6)，所述的第一段槽(108-1)的深度最深，整个深度不变，第二段槽(108-2)的深度沿所述的第一段槽(108-1)逐渐变小，所述的第三段槽(108-3)的整个深度不变，所述的第四段槽(108-4)的深度大于所述的第三段槽(108-3)的深度，且整个深度不变，所述的第五段槽(108-5)与所述的第四段槽(108-4)接触处的深度比所述的第四段槽(108-4)的深度大，后逐渐变小，所述的第六段槽(108-6)的深度从所述的第五段槽(108-5)连接处逐渐变小；所述的锁止拉杆(109)的一端依次在所述的锁止槽中的六段槽中移动。

2.根据权利要求1所述的带有可调式射流孔的水翼装置，其特征在于，所述的水翼本体(101)表面设置的射流孔的侧壁开设两条平行的竖直凹槽以及与所述的竖直凹槽连通的环形槽，所述的射流孔中安装不同孔径的射流套筒，所述的射流套筒的外侧壁也设置有用于与所述的环形槽卡接的凸起。

3.一种射流孔多参数可调式的射流表面阻力测试装置，其特征在于，该装置包括第一电机(1)、第一联轴器(2)、泵(3)、第一球阀(4)、第二进水管(5)、流量计(6)、密封筒(9)、动力轴(12)、第二联轴器(14)、扭矩信号耦合器(15)、第三联轴器(16)、第二电机(17)、支座(18)、支架(19)、出水管(21)、水槽(23)、第一进水管(24)以及上述任意一项权利要求的带有可调式射流孔的水翼装置(8)；

所述的第一电机(1)通过所述的第一联轴器(2)与所述的泵(3)连接，所述的泵(3)的进水口与所述的第一进水管(24)连接，第一进水管(24)插入所述的水槽(23)，所述的泵(3)的出水口连接所述的第二进水管(5)的一端，第二进水管(5)上依次设置所述的第一球阀(4)、流量计(6)，第二进水管(5)的另一端连接所述的密封筒(9)，所述的水翼装置(8)固定在所述的密封筒(9)内，所述的密封筒(9)、动力轴(12)、第二联轴器(14)、扭矩信号耦合器(15)、第三联轴器(16)、第二电机(17)依次连接，所述的扭矩信号耦合器(15)和第二电机(17)固定在所述的支座(18)上，支座(18)固定在所述的支架(19)上，所述的密封筒(9)也固定在所述的支架(19)上；所述的出水管(21)的一端与所述的密封筒(9)连接，另一端插入所述的水槽(23)中。

4.根据权利要求3所述的射流孔多参数可调式的射流表面阻力测试装置，其特征在于，所述的密封筒(9)通过所述的肋板(20)固定在所述的支架(19)上。

5.根据权利要求3所述的射流孔多参数可调式的射流表面阻力测试装置，其特征在于，所述的密封筒(9)包括密封筒左端盖(7)和密封筒右端盖(10)，所述的密封筒右端盖(10)上设置套筒(11)，所述的动力轴(12)的一端通过轴承支撑在所述的套筒(11)中，另一端通过所述的第二联轴器(14)与所述的扭矩信号耦合器(15)连接。