CN114464071B - 一种仿生蝠鲼模型的稳定释放装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种仿生蝠鲼模型的稳定释放装置，包括蝠鲼模型和用于固定或释放蝠鲼模型的释放组件；所述蝠鲼模型尾部的腹面和/或背面设有第一夹持件，且所述第一夹持件紧贴蝠鲼模型的腹面和/或背面设置；所述释放组件上设有第二夹持件，所述第二夹持件与蝠鲼模型尾部的第一夹持件磁吸连接，用于在试验前通过磁吸力固定蝠鲼模型，或在试验时解除磁吸力释放蝠鲼模型。本技术方案中，释放组件设置于蝠鲼模型的尾部并与之外形完美贴合，这样在释放蝠鲼模型时，能避免蝠鲼模型与释放组件间单侧平面贴合或局部贴合带来的局部流动效应所产生的误差，从而可以提高试验的精准度。

Description

一种仿生蝠鲼模型的稳定释放装置

技术领域

本发明涉及仿生释放装置的技术领域，更具体地，涉及一种仿生蝠鲼模型的稳定释放装置。

背景技术

在水上试验技术中，有时需要研究水中物体在水中垂直跌落水底的受力状态。但现有的垂直跌落试验主要应用在陆地上，鲜有进行水中跌落的试验。

目前对仿生蝠鲼模型水中滑行的水动力学性能研究，主要是通过水平弹射试验或头部朝下垂直自由跌落试验来实现，后者可通过铁片与电磁铁磁吸的原理实现固定和释放蝠鲼模型。然而，蝠鲼模型的表面是曲面，而铁片是平面，因此很难将蝠鲼模型与电磁铁贴合。而由于铁片无法紧贴电磁铁，则难以发挥电磁铁的最大吸力，从而导致安装或试验时的所产生的误差较大。

试验时，由于蝠鲼模型的中间部位较为平整，为尽可能地减小误差，现有的实验一般选择在蝠鲼模型的中间部位选取一近似平面的一小面积安装铁片，但将铁片安装于蝠鲼模型的中间部位时，在释放瞬间，蝠鲼模型与电磁铁所在的释放组件间会产生壁面效应，从而影响了蝠鲼模型下落初期的流场，进而影响蝠鲼模型的下落轨迹，导致下落轨迹出现偏差，从而使试验的可重复性较差。

发明内容

本发明旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷(不足)，提供一种仿生蝠鲼模型的稳定释放装置，用于解决现有的蝠鲼模型释放试验误差大的问题。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：

一种仿生蝠鲼模型的稳定释放装置，包括蝠鲼模型和用于固定或释放蝠鲼模型的释放组件；

所述蝠鲼模型尾部的腹面和/或背面设有第一夹持件，且所述第一夹持件紧贴蝠鲼模型的腹面和/或背面设置；

所述释放组件上设有第二夹持件，所述第二夹持件与蝠鲼模型尾部的第一夹持件磁吸连接，用于在试验前通过磁吸力固定蝠鲼模型，或在试验时解除磁吸力释放蝠鲼模型。

本技术方案中，释放组件设置于蝠鲼模型的尾部，这样在释放蝠鲼模型时，能尽可能地减少蝠鲼模型与释放组件间产生的壁面效应，进而能有效减小固定装置对下落初期流场的影响；从而可以缩小误差的发生，进而可以提高试验的精准度，有利于进行重复性试验。

本技术方案中，第一夹持件和第二夹持件之间通过磁吸的方式固定/释放，能实现有效固定蝠鲼模型的同时，还能保证蝠鲼模型由静止状态瞬间被释放，周围的流场无初始扰动，进而可以有效降低实验的误差。而且，磁吸的方式可以使蝠鲼模型在同一工况下，选择单侧(背面或腹面)或双侧固定/释放的方式进行固定/释放，以便进行更精准的实验，也能有效验证实验的可重复性。而机械夹持的方式，如通过机械爪的开合来释放/固定蝠鲼模型时，由于在释放时，机械的运动会扰乱蝠鲼模型周围的流场，进而影响模型的运动，从而增大了实验的误差。且机械夹持的方式，无法单侧固定或释放，只能进行双侧同时固定/释放的实验，实验的可重复性较差，不满足实验的要求。

在其中一个实施例中，所述释放组件包括安装槽，所述第二夹持件设置于安装槽内，所述蝠鲼模型的尾部落入安装槽内，且所述第二夹持件在所述安装槽内与第一夹持件磁吸连接。

在其中一个实施例中，所述安装槽为弧形安装槽，所述弧形安装槽的内部弧面与蝠鲼模型的尾部曲面贴合匹配。

通过在释放组件上设置安装槽，安装槽可以容纳蝠鲼模型的尾部，以使蝠鲼模型尾部的第一夹持件在安装槽内与第二夹持件贴合的接触面积更大，有利于发挥第二夹持件的磁吸力最大功效。

在其中一个实施例中，所述弧形安装槽的内部弧面与蝠鲼模型的尾部曲面贴合匹配。

当弧形安装槽的内部曲面与蝠鲼性的尾部曲面贴合匹配，保证了蝠鲼模型的尾部在弧形安装槽内并与之外形完美贴合，同时也保证了第二夹持件和第一夹持件之间的接触面积最大，有利于发挥第二夹持件的磁力最大化，也能避免蝠鲼模型与释放组件间只有单侧平面或局部贴合而导致局部流动效应所产生的误差，从而有利于在磁力消失时，蝠鲼模型的自由释放，有利于缩小误差，提高实验的精准度，以及进行重复性试验。

在其中一个实施例中，所述蝠鲼模型的尾部朝上设置，所述释放组件设置于蝠鲼模型的上方，所述安装槽设置于释放组件的底部，且所述弧形安装槽的开口朝下设置，以与蝠鲼模型的尾部嵌合匹配；

所述安装槽的两侧内壁开设有用于放置和固定第二夹持件的开孔槽，所述开孔槽与所述第一夹持件一一对应设置，所述第二夹持件在所述开孔槽内与所述第一夹持件磁吸连接，且所述第二夹持件的外表面与所述安装槽的表面齐平。

本技术方案中，释放组件和蝠鲼模型为上下设置的方式，且蝠鲼模型的尾部在弧形安装槽内，这样的设置以便于垂直释放蝠鲼模型，以减少蝠鲼模型与释放组件之间产生的壁面效应，且有利于释放组件的内表面与蝠鲼模型的曲面贴合，以便缩小误差和进行重复性试验。

进一步地，第二夹持件固定于安装槽两侧内壁的开孔槽内，既有利于固定第二夹持件，以减小误差，也有利于保证每次试验时，第二夹持件的位置都是固定的，以进行重复性试验。而且，开孔槽的设置，还可以保证第二夹持件的外表面与弧形安装槽的表面齐平，以便于在断开电磁作用时，蝠鲼模型在无其他外力干扰下进行自由落体试验，进而可以减小误差。

在其中一个实施例中，所述开孔槽的轴线方向与所述第一夹持件的法线方向平行。

在其中一个实施例中，所述释放组件垂直设置于蝠鲼模型的尾部上。

这样设置同时也保证了释放组件上的第二夹持件和蝠鲼模型尾部的第一夹持件垂直，有利于第二夹持件发挥最大吸力。

在其中一个实施例中，所述第一夹持件为铁片，所述第二夹持件为电磁铁，所述电磁铁和铁片一一对应，且独立与所对应的铁片进行磁吸连接；当所述电磁铁通电时，产生磁吸力，吸住铁片，以固定蝠鲼模型；当所述电磁铁断电时，失去磁吸力，断开与铁片的连接，以释放蝠鲼模型。

本技术方案中，电磁铁与铁片之间可以通过电磁作用，形成良好的磁吸作用，有利于固定、支撑蝠鲼模型；且电磁铁与铁片还可以通过断开电磁作用，进而释放蝠鲼模型，电磁释放能够保证仿生蝠鲼由静止状态瞬间被释放，没有任何初始扰动，有利于对蝠鲼模型进行自由落体试验的研究。

另外，电磁铁一一独立控制其所对应的铁片，有利于对蝠鲼模型进行不同方位固定和释放的研究。具体地，可以开启蝠鲼模型腹面或背面的铁片以及电磁铁，以进行腹面或背面固定和释放的实验；也可以同时开启蝠鲼模型腹面和背面的铁片及电磁铁，以进行腹面和背面同时固定和释放的实验研究，从而可以验证实验的可重复性，减小误差。

进一步地，蝠鲼模型同一侧的电磁铁和铁片可以进行同时固定/释放；这样可以使蝠鲼模型在同一工况下以单侧(背面或腹面)或双侧固定/释放的方式进行固定/释放。

在其中一个实施例中，所述铁片为四片，分别设置于蝠鲼模型尾部的腹面和背面，且沿蝠鲼模型的中轴线对称设置。

将铁片均匀设置于蝠鲼模型尾部的腹面和背面，既有利于进行重复性实验，也有利于使铁片在蝠鲼模型的尾部贴合更平整，使实验的误差更小。

在其中一个实施例中，所述蝠鲼模型上还设有用于嵌合安装第一夹持件的凹槽，所述第一夹持件的外表面与蝠鲼模型的表面齐平。

本技术方案，第二夹持件和第一夹持件的位置固定，进行固定了蝠鲼模型与释放组件之间的固定位置，进而有利于进行重复性试验。

在其中一个实施例中，所述蝠鲼模型和/或释放组件为一体成型结构。

在其中一个实施例中，所述蝠鲼模型和/或释放组件采用3D打印制作形成。

本技术方案中，一体成型和3D打印制作的结构均有利于保证蝠鲼模型与释放组件的内部曲面完美贴合，避免局部贴合带来的局部流动效应所产生的误差，进而有利于减小误差；也有利于第一夹持件和第二夹持件更好地固定与蝠鲼模型和释放组件上。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供的仿生蝠鲼模型稳定释放装置，通过在蝠鲼模型的尾部设置第一夹持件，有利于避免蝠鲼模型与释放组件之间的壁面效应；通过在释放组件内设置弧形安装槽容纳蝠鲼模型的尾部，有利于弧形安装槽内的第二夹持件与第一夹持件贴合，实现接触面积最大化；本发明还通过在蝠鲼模型的尾部设置凹槽放置第一夹持件，以及在弧形安装槽的两侧设置开孔槽放置第二夹持件，以保证蝠鲼模型的尾部弧面与弧形安装槽内表面完美贴合，从而有利于避免局部贴合带来的局部流动效应所产生的误差，因此具有误差小和有利于进行重复性试验的效果。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的蝠鲼模型结构示意图。

图3为本发明的释放组件结构示意图。

具体实施方式

本发明附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例1

如图1所示，本实施例公开了一种仿生蝠鲼模型100的稳定释放装置，包括蝠鲼模型100和用于固定或释放蝠鲼模型100的释放组件200。其中，蝠鲼模型100的尾部设有第一夹持件，优选地，该第一夹持件为铁片，且该铁片包括四块铁片，分两组，分别设于蝠鲼模型100尾部的腹面和背面，分别为背面铁片11和腹面铁片12。其中，背面两块铁片11和腹面两块铁片12分别以蝠鲼模型100的中轴线为中心轴对称设置，这样设置有利于研究不同方位固定蝠鲼模型100的受力和释放情况，以便验证实验的可重复性。

如图1和图2所示，具体地，该背面铁片11和腹面铁片12设置于蝠鲼模型100的尾部，且紧贴蝠鲼模型100的尾部设置，这样使得背面铁片11和腹面铁片12与蝠鲼模型100尾部更好地贴合，有利于减小误差；且背面铁片11和腹面铁片12设置于蝠鲼模型100的尾部，还可以有效避免蝠鲼模型100释放时，与释放组件200产生壁面效应影响实验结果。

如图1和图3所示，进一步地，释放组件200包括弧形安装槽21，弧形安装槽21内设有第二夹持件，优选地，该第二夹持件为电磁铁，弧形安装槽21内设有四块电磁铁，分两组，分别为对应蝠鲼模型背部铁片11的第一组电磁铁22和对应腹部铁片12的第二组电磁铁23，其中，蝠鲼模型100的尾部落入弧形安装槽21内，且第一组电磁铁22和第二组电磁铁23分别在所述弧形安装槽21内与背面铁片11和腹面铁片12磁吸连接。这样设置有利于第一组电磁铁22和第二组电磁铁23分别与背面铁片11和腹面铁片12独立固定，进而实现第一组电磁铁22和/或第二组电磁铁23在试验前通过磁吸力固定蝠鲼模型100，而试验时解除磁吸力释放蝠鲼模型100。

具体地，为保证蝠鲼模型100尾部的曲面平滑效果，蝠鲼模型100的尾部设置有用于放置背面铁片11和腹面铁片12的凹槽，背面铁片11和腹面铁片12放置在凹槽内后，背面铁片11和腹面铁片12的外表面与蝠鲼模型100的尾部曲面齐平，进而可以避免在释放蝠鲼模型100时，背面铁片11和腹面铁片12影响蝠鲼模型100的释放效果，从而可以缩小误差。且由于背面铁片11和腹面铁片12在蝠鲼模型100尾部的位置固定，还有利于进行重复性实验，缩小误差。

具体地，蝠鲼模型100的尾部朝上设置，弧形安装槽21的开口朝下设置，以便将蝠鲼模型100的尾部套入弧形安装槽21内。优选地，释放组件200垂直设置于蝠鲼模型100的尾部上，以便进行蝠鲼模型100的垂直落下实验。具体地，弧形安装槽21的开口深度和宽度均与蝠鲼模型100尾部的弧度和厚度匹配，以便于使蝠鲼模型100的尾部表面与弧形安装槽21的内表面完美匹配，以更好地进行磁吸或非磁吸。

具体地，弧形安装槽21的两侧设置有开孔槽，用于放置第一组电磁铁22和第二组电磁铁23，其中开孔槽的位置与蝠鲼模型100上的凹槽位置一一对应，从而使背面铁片11和腹面铁片12与第一组电磁铁22和第二组电磁铁23分别一一对应。第一组电磁铁22和第二组电磁铁23分别放置在开孔槽上后，第一组电磁铁22和第二组电磁铁23的外表面与弧形安装槽21的表面弧度一致，从而是弧形安装槽21的内表面与蝠鲼模型100的尾部弧面匹配，具有既能保证第一组电磁铁22和第二组电磁铁23分别与背面铁片11和腹面铁片12的接触面积最大，又有利于发挥第一组电磁铁22和第二组电磁铁23的最大磁吸功效的效果，因此，在磁吸力作用时，第一组电磁铁22和第二组电磁铁23分别与背面铁片11和腹面铁片12具有良好的磁吸效果；在磁吸作用消失时，也能保证蝠鲼模型100无其他外力阻挡，从而有利于保证试验的精准度。另外，由于开孔槽的设置，使第一组电磁铁22和第二组电磁铁23的位置固定，也有利于验证试验的可重复性，进一步提高试验的准确度。

优选地，蝠鲼模型100及释放组件200均通过3D打印制得，这样可以保证蝠鲼模型100的尾部与弧形安装槽21的内表面曲面完美贴合，进而避免局部贴合带来的局部流动效应所产生的误差；也可以使蝠鲼模型100的完整性更好、结构更简单。

具体地，本技术方案中，将蝠鲼模型100的尾部套入释放组件200的弧形安装槽21内，从而使弧形安装槽21内的第一组电磁铁22和第二组电磁铁23分别与蝠鲼模型100的背面铁片11和腹面铁片12一一对应；在对蝠鲼模型100进行稳定性释放试验时，至少包括了以下三种固定和释放模式：

第一种为：只开启与蝠鲼模型100背面铁片11对应的两个电磁铁，即第一组电磁铁22，进而通过背面固定的方式固定蝠鲼模型100；然后再对应地断开第一组电磁铁22对背面铁片11的作用，使蝠鲼模型100释放，以进行背面固定和释放的实验；

第二种为：只开启与蝠鲼模型100腹面铁片12对应的两个电磁铁，即第二组电磁铁23，进而通过腹面固定的方式固定蝠鲼模型100；然后再对应断开电磁铁23对蝠鲼模型100腹面铁片12的作用，使蝠鲼模型100释放，以进行腹面固定和释放的实验；

第三种为：同时开启背面铁片11和腹面铁片12上对应的电磁铁，即同时开启第一组电磁铁22和第二组电磁铁23，以同时对蝠鲼模型100的背面铁片11和腹面铁片12进行固定，然后再同时断开第一组电磁铁22和第二组电磁铁23对背面铁片11和腹面铁片12的作用，使蝠鲼模型100释放，以进行背腹双侧固定的实验。

通过分别以背面固定、腹面固定以及背腹两侧同时固定三种方式进行实验，可验证实验的可重复性，减小误差，提高实验准确性。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明技术方案所作的举例，而并非是对本发明的具体实施方式的限定。凡在本发明权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种仿生蝠鲼模型的稳定释放装置，其特征在于，包括蝠鲼模型和用于固定或释放蝠鲼模型的释放组件；

所述蝠鲼模型尾部的腹面和/或背面设有第一夹持件，且所述第一夹持件紧贴蝠鲼模型的腹面和/或背面设置；

所述释放组件上设有第二夹持件，所述第二夹持件与蝠鲼模型尾部的第一夹持件磁吸连接，用于在试验前通过磁吸力固定蝠鲼模型，或在试验时解除磁吸力释放蝠鲼模型；

所述释放组件包括安装槽，所述第二夹持件设置于安装槽内，所述蝠鲼模型的尾部落入安装槽内，且所述第二夹持件在所述安装槽内与第一夹持件磁吸连接；

所述安装槽为弧形安装槽，所述弧形安装槽的内部弧面与蝠鲼模型的尾部曲面贴合匹配；

所述蝠鲼模型的尾部朝上设置，所述释放组件设置于蝠鲼模型的上方，所述安装槽设置于释放组件的底部，且所述安装槽的开口朝下设置，以与蝠鲼模型的尾部嵌合匹配。

2.根据权利要求1所述的一种仿生蝠鲼模型的稳定释放装置，其特征在于，

所述安装槽的两侧内壁开设有用于放置和固定第二夹持件的开孔槽，所述开孔槽与所述第一夹持件一一对应设置，所述第二夹持件在所述开孔槽内与所述第一夹持件磁吸连接，且所述第二夹持件的外表面与所述安装槽的表面齐平。

3.根据权利要求2所述的一种仿生蝠鲼模型的稳定释放装置，其特征在于，所述开孔槽的轴线方向与所述第一夹持件的法线方向平行。

4.根据权利要求1所述的一种仿生蝠鲼模型的稳定释放装置，其特征在于，所述第一夹持件为铁片，所述第二夹持件为电磁铁，所述电磁铁和铁片一一对应，且独立与所对应的铁片进行磁吸连接；当所述电磁铁通电时，产生磁吸力，吸住铁片，以固定蝠鲼模型；当所述电磁铁断电时，失去磁吸力，断开与铁片的连接，以释放蝠鲼模型。

5.根据权利要求4所述的一种仿生蝠鲼模型的稳定释放装置，其特征在于，所述铁片为四片，分别设置于蝠鲼模型尾部的腹面和背面，且沿蝠鲼模型的中轴线对称设置。

6.根据权利要求1所述的一种仿生蝠鲼模型的稳定释放装置，其特征在于，所述蝠鲼模型上还设有用于嵌合安装第一夹持件的凹槽，所述第一夹持件的外表面与蝠鲼模型的表面齐平。

7.根据权利要求1所述的一种仿生蝠鲼模型的稳定释放装置，其特征在于，所述蝠鲼模型和/或释放组件为一体成型结构。

8.根据权利要求1所述的一种仿生蝠鲼模型的稳定释放装置，其特征在于，所述蝠鲼模型和/或释放组件采用3D打印制作形成。

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