CN112623144A - 一种用于分层流体中的自推进模型 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于分层流体中的自推进模型，由模型主体、外置电源及细导线组成，模型主体包括主壳体、螺旋桨、电机、传动轴、配重块及挂环。所述外置电源，置于模型外部甚至分层流水槽外部，一般为电压可调节的直流电源，通过细导线与所述模型内电机相连接，通过调节电压大小和改变电压正负级，实现所述模型不同速度前进或后退。所述细导线一般为双股细导线，要尽量细且下沉在水槽底部，以防止其对密度跃层产生额外扰动。采用外置的电压可调的直流电源与特制自推进模型主体有线连接的方式，其优点和有益效果是：在不引入额外扰动密度跃层前提下实现自推进模型的多速度可控运动；自推进模型的运动控制方法简单且易操作，效率高、成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于分层流体中的自推进模型，属于水下航行器内波尾迹及非声探测技术领域。
背景技术
在水下航行器生成内波的实验研究中，大多采用无螺旋桨的拖曳模型来等效水下航行器。但这类传统拖曳模型生成内波的机理与水下航行器尾部螺旋桨产生的旋涡和湍流等扰动生成内波的机理是不同的，因此采用自推进模型更具有实际意义。
目前鲜有研究采用自推进模型，其技术难点是螺旋桨的驱动问题。一种解决方式是采用无线遥控技术控制螺旋桨转动，然而由于分层流体下层盐水层为可电导介质，必须在模型上加装一根天线且伸出到上层淡水层来解决信号传输问题，而这又带来了新问题，即加装的天线穿过了密度跃层，在模型运动时直接对密度跃层进行扰动，其扰动强度甚至与模型本身间接对密度跃层的扰动相当，使得实验结果失真。另一种解决方式是采用外置开关方式，即将控制开关安装在实验模型上，实验时用手伸到密度跃层下方的模型上打开开关，而这同样带来了额外扰动，尤其是模型到达水槽另一端时无法及时停止而产生的额外扰动，且模型速度单一，无法实现模型不同速度下的多工况实验。
因此，在水下航行器生成内波的实验研究中，迫切需要一种速度可调节的且对密度跃层无额外扰动的自推进模型。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于分层流体中的自推进模型，实现自推进模型的运动可控和速度可调节，且对分层流体不引入额外干扰扰动，提高实验效率和实验结果可信度。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下的技术方案实现：
一种用于分层流体中的自推进模型，由模型主体、外置电源及细导线组成，所述模型主体通过细导线与外置电源连接，在不引入额外扰动密度跃层前提下实现自推进模型的多速度可控的运动。
优选的，所述主壳体一般为内部中空的回转体，以玻璃钢或环氧树脂等耐腐蚀、易加工的材质为宜；主壳体通常为前后两段，便于内部电机、配重块等的安装与更换，前后两段壳体采用螺纹连接，且保证螺纹连接处的水密性。
优选的，所述螺旋桨为不锈钢材质，桨叶数可任意选取，通常为五叶，桨直径与所述模型大小要匹配，即缩尺比大致相同。
优选的，所述电机一般为直流电机，直径要小于主壳体回转内径，以能安装在主壳体内部为原则。
优选的，所述传动轴为细不锈钢轴，其作用是连接壳体外部螺旋桨和内部电机，起传动作用。
优选的，所述挂环是挂在引导线上的，以前后两个为宜，保证所述模型按引导线直线航行。
优选的，所述配重块一般为铅块，通过配重使所述模型重力略大于其在盐水中的浮力，再配合所述挂环，使模型恰悬挂在引导线上。
优选的，所述外置电源，置于模型外部甚至分层流水槽外部，一般为电压可调节的直流电源，通过细导线与所述模型内电机相连接，通过调节电压大小和改变电压正负级，实现所述模型不同速度前进或后退。
优选的，所述细导线一般为双股细导线，要尽量细且下沉在水槽底部，以防止其对密度跃层产生额外扰动。
本发明采用外置的电压可调的直流电源与特制自推进模型主体有线连接的方式，与现有技术相比，其优点和有益效果是：
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是本发明实施例的实验系统示意图(侧视)。
图2是本发明实施例的自推进模型示意图(剖视)。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细的说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示，图中，1是分层流水槽、2是内波测量系统、3是自推进模型主体、4是垂直升降装置、5是引导线、6是外置电源、7是细导线。是本发明装置所处的实验系统示意图，实验系统由分层流水槽1、内波测量系统2、自推进模型(模型主体3、外置电源6、细导线7)、垂直升降装置4、引导线5等组成。自推进模型(模型主体3、外置电源6、细导线7)的设计是本发明的核心，其他系统和装置仅为辅助说明本发明装置的使用环境。本发明设计要考虑模型主体3的速度可控、深度可调、不引入额外干扰、水密性、配重等因素，使模型主体3满足不同工况下的实验要求。如图2所示，图中，6是外置电源、7是细导线、8是主壳体、9是螺旋桨、10是电机、11是传动轴、12是配重块、13是挂环、14是主壳体前后段螺纹连接处。是本发明的自推进模型示意图，该装置由模型主体3(简称模型3)、外置电源6、细导线7组成，模型3由主壳体8、螺旋桨9、电机10、传动轴11、配重块12和挂环13组成。模型3通过挂环13悬挂在引导线5上，引导线5固定在水槽两端的垂直升降装置4上，随升降装置4一起整体垂向调节，可实现模型3的深度可调。螺旋桨9与电机10通过传动轴11连接，电机10通过细导线7与外置电源6连接。外置电源6一般为电压可调节的直流电源，通过调节电压大小和改变正负级，实现模型3不同速度前进或后退。传动轴11与主壳体8之间需采用黄油等措施密封，细导线7与主壳体8之间需采用密封措施，以防止外部盐水渗透进入模型3而对电机10产生短路和侵蚀。
此外，为防止引入的细导线对密度跃层产生额外扰动，细导线7需从模型3下方沉到水槽1底部并从水槽某一端伸出水面，使细导线7在模型3运动过程中始终处在密度跃层下方。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (12)
1.一种用于分层流体中的自推进模型，其特征在于，由模型主体、外置电源及细导线组成，所述模型主体通过细导线与外置电源连接，在不引入额外扰动密度跃层前提下实现自推进模型的多速度可控的运动。
2.根据权利要求1所述的一种用于分层流体中的自推进模型，其特征在于，所述模型主体包括主壳体、螺旋桨、电机、传动轴、配重块及挂环；
所述主壳体为内部中空的回转体，主壳体为前后两段，前后两段壳体采用螺纹连接，且保证螺纹连接处的水密性；
所述螺旋桨的桨叶数可任意选取，螺旋桨的桨直径与所述模型大小相匹配，即缩尺比大致相同；
所述电机直径要小于主壳体回转内径，能安装在主壳体内部；
所述传动轴连接壳体外部螺旋桨和内部电机，起传动作用；
所述挂环是挂在引导线上的；
所述配重块通过配重使所述模型重力略大于其在盐水中的浮力，再配合所述挂环，使模型恰悬挂在引导线上。
3.根据权利要求1所述的一种用于分层流体中的自推进模型，其特征在于，所述主壳体采用玻璃钢或环氧树脂。
4.根据权利要求1所述的一种用于分层流体中的自推进模型，其特征在于，所述螺旋桨为不锈钢材质。
5.根据权利要求4所述的一种用于分层流体中的自推进模型，其特征在于，所述螺旋桨的桨叶数为五叶。
6.根据权利要求1所述的一种用于分层流体中的自推进模型，其特征在于，所述电机为直流电机。
7.根据权利要求1所述的一种用于分层流体中的自推进模型，其特征在于，所述传动轴为细不锈钢轴。
8.根据权利要求1所述的一种用于分层流体中的自推进模型，其特征在于，所述挂环采用前后两个挂在引导线上，保证所述模型按引导线直线航行。
9.根据权利要求1所述的一种用于分层流体中的自推进模型，其特征在于，所述配重块为铅块。
10.根据权利要求1所述的一种用于分层流体中的自推进模型，其特征在于，所述外置电源置于模型外部甚至分层流水槽外部，通过细导线与所述模型内电机相连接。
11.根据权利要求1所述的一种用于分层流体中的自推进模型，其特征在于，所述外置电源为电压可调节的直流电源，通过调节电压大小和改变电压正负级，实现所述模型不同速度前进或后退。
12.根据权利要求1所述的一种用于分层流体中的自推进模型，其特征在于，所述细导线为双股细导线，要尽量细且下沉在水槽底部，以防止其对密度跃层产生额外扰动。
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| CA2003796A1 (en) * | 1988-11-30 | 1990-05-31 | Makoto Takahashi | Continuous casting method and apparatus for implementing same method |
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2020
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