CN203259327U

CN203259327U - 一种约束型实验超空泡发生装置

Info

Publication number: CN203259327U
Application number: CN 201320263894
Authority: CN
Inventors: 彭立兵; 陈波; 施红辉; 黄保乾; 王昀; 谢凯
Original assignee: Zhejiang Sci Tech University ZSTU
Current assignee: Zhejiang Sci Tech University ZSTU; Zhejiang University of Science and Technology ZUST
Priority date: 2013-05-15
Filing date: 2013-05-15
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2023-05-15

Abstract

本实用新型公开了一种约束型实验超空泡发生装置。水箱前后面装有机玻璃视窗，水箱上面沿长度方向正中间开有通槽，并装有两根相对布置的“Z”字型导轨，承载滑块与导轨构成滑动副，连接杆的一端与承载滑块连接，另一端安装有实验模型伸入实验水箱内，钢丝的一端与承载滑块连接，另一端与拖拽装置中的卷扬轮连接；靠近拖拽装置一侧的两根导轨上面分别装有滑条，滑条的一端经旋转轴与各自的导轨构成转动副，两根导轨侧面分别装有调整螺钉，两个压力传感器分别装在各自导轨上；一个视窗前安放高速摄影仪和照明灯，高速摄影仪与工控计算机相连。本实用新型通过高速摄影仪拍摄实验模型周围超空泡产生及发展过程，为不同模型提供精确稳定和一定范围的实验速度。

Description

一种约束型实验超空泡发生装置

技术领域

本实用新型涉及一种超空泡发生装置，尤其是涉及一种约束型实验超空泡发生装置。

背景技术

当航行体在流体中高速运动时，航行体表面的流体压力就会降低，当航行体的速度增加到某一临界值时，流体的压力将达到汽化压，此时流体就会发生相变，由液相转变为汽相,这就是空化现象。随着航行体速度的不断增加，空化现象沿着航行体表面不断后移、扩大、进而发展成超空化形成超空泡。由于航行体在水中的摩擦阻力约为在空气中摩擦阻力的850倍，因此超空泡技术的应用可以使水下航行体的摩擦阻力大幅减小。

超空泡减阻技术已经对海战武器的研制和新型船体减阻技术产生了巨大的影响，目前，美，德，英，法等国都在进行超空泡减阻技术的基础与应用研究因此具有十分重要的军事意义和社会经济效益。目前，国外对于此方面的研究技术比国内先进很多，由于诸多因素的限制。20世纪八、九十年代，开始研究水下物体局部空泡的稳定性和升、阻力特性，以及出水冲击等问题。以上研究主要针对局部空泡，而超空泡技术的研究最近几年刚刚起步，目前主要在空泡水洞、拖曳水池和射弹实验水槽中进行模型实验，通过水洞研究超空泡因实验成本高一般科研机构无法进行实验，拖曳水池由于实验速度低实验模型周围无法产生空泡或者产生的空泡不稳数据不精确，弹射实验水槽由于实验的随机性给实验结果带了很大的误差。

发明内容

针对上述背景技术中所存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种约束型实验超空泡发生装置，能够给实验模型提供准确稳定的速度，增加实验的重复性，准确性。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：

本实用新型将实验水箱水平固定在实验支架上，实验水箱前后面安装有机玻璃视窗，实验水箱上面沿长度方向正中间装有两根相对布置的“Z”字型导轨，实验水箱上面沿长度方向正中间开有长通槽，承载滑块与两根相对布置的“Z”字型导轨构成滑动副，连接杆的一端与承载滑块中心连接，连接杆的另一端穿过实验水箱经中间长通槽伸入实验水箱内，连接杆的另一端头部安装有实验模型，钢丝的一端与露出“Z”字型导轨外的承载滑块的牵引立柱连接，钢丝的另一端与拖拽装置中的卷扬轮连接；靠近拖拽装置一侧的两根“Z”字型导轨上面分别装有摩擦条，两条摩擦条的一端经旋转轴与各自的“Z”字型导轨构成转动副，两根“Z”字型导轨侧面分别装有调整螺栓，两个调整螺栓分别顶在各自摩擦条的外侧面，两个调整螺栓靠近拖拽装置的“Z”字型导轨上；，两个压力传感器分别安装在远离拖拽装置的旋转轴一侧的两根“Z”字型导轨上；其中一个有机玻璃视窗前安放高速摄影仪，高速摄影仪的两侧安放照明灯，高速摄影仪的摄像头垂直对准实验模型的水平中心轴，高速摄影仪与工控计算机相连。

所述的拖拽装置包括伺服电机、第一套筒联轴器、电磁离合器、第二套筒联轴器和卷扬轮；在伺服电机支架上，伺服电机经第一套筒联轴器、电磁离合器、第二套筒联轴器与卷扬轮相连，卷扬轮与钢丝的另一端连接。

靠近拖拽装置一端的长通槽端面装有缓冲的牛筋垫。

本实用新型具有的有益效果是：

本实用新型中的伺服电机通过改变其通电频率来为实验模型提供准确稳定和一定范围的实验速度，对实验模型产生空泡时的临界速度可以直观准确的设定和测量，使产生的空泡稳定，电磁离合器收到承载滑块给压力传感器的触发信号后能够使卷扬轮和伺服电机快速准确的断开，阻停装置通过调节调整螺栓来控制摩擦条的开口大小从而控制滑块的停止时间和距离，承载滑块设计小巧自身重量轻而使其得到更大的滑动速度，实验模型表面所产生的空泡配合使用各种高级光学仪器可以清晰的观察其产生及发展。

附图说明

图1是约束型超空泡发生装置的总体布置图。

图2是图1的俯视图。

图3是承载滑块剖视图。

图4是摩擦条装配示意图。

图5是拖拽装置结构图。

图中：1、实验支架，2、实验模型，3、连接杆，4、承载滑块，5、牵引立柱，6、“Z”字型导轨，7、钢丝，8、实验水箱，9、有机玻璃视窗，10、螺栓，11、伺服电机支架，12、伺服电机，13、螺钉，14、长通槽，15、压力传感器，16、旋转轴，17、摩擦条，18、调整螺栓，19、牛筋垫，20、卷扬轮，21、第二套筒联轴器，22、电磁离合器，23、第一套筒联轴器，24、工控计算机，25、照明灯，26、高速摄影仪。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1、图2、图3所示，本实用新型将实验水箱8用螺栓10水平固定在实验支架1上，实验水箱8前后面安装有机玻璃视窗9，两根相对布置的“Z”字型导轨6用螺钉13固定在实验水箱8上面沿长度方向的正中间，实验水箱8上面沿长度方向正中间开有4mm的长通槽14，承载滑块4与两根相对布置的“Z”字型导轨6构成滑动副，连接杆3的一端与承载滑块4中心连接，连接杆3的另一端穿过实验水箱8经中间长通槽14伸入实验水箱8内，连接杆3的另一端头部安装有实验模型2，钢丝7的一端与露出“Z”字型导轨6外的承载滑块4的牵引立柱5连接，钢丝7的另一端与拖拽装置中的卷扬轮20连接；

如图2、图4所示，靠近拖拽装置一侧的两根“Z”字型导轨6上面分别装有摩擦条17，两条摩擦条17的一端经旋转轴16与各自的“Z”字型导轨6构成转动副，两根“Z”字型导轨6侧面分别装有调整螺栓18，两个调整螺栓18分别顶在各自摩擦条17的外侧面，两个调整螺栓18靠近拖拽装置的“Z”字型导轨上；两个压力传感器15分别安装在远离拖拽装置的旋转轴16一侧的两根“Z”字型导轨6上，通过调节调整螺栓18使摩擦条17张开合适的角度靠摩擦使承载滑块4安全快速的停下来；

如图2、图5所示，其中一个有机玻璃视窗9前安放高速摄影仪26，高速摄影仪26的两侧安放照明灯25，高速摄影仪26的摄像头垂直对准实验模型2的水平中心轴，高速摄影仪26与工控计算机24相连,另一个有机玻璃视窗9用白色纸遮盖。

所述的拖拽装置包括伺服电机12、第一套筒联轴器23、电磁离合器22、第二套筒联轴器21和卷扬轮20；在伺服电机支架11上，伺服电机12经第一套筒联轴器23、电磁离合器22、第二套筒联轴器21与卷扬轮20相连，卷扬轮20与钢丝7的另一端连接。伺服电机12能够为实验模型2提供精确稳定和一定范围的实验速度；电磁离合器22收到承载滑4块给压力传感器15的触发信号后，能够使卷扬轮20和伺服电机12快速准确的断开。

靠近拖拽装置一端的长通槽14端面装有缓冲的牛筋垫19，牛筋垫19防止滑块速度过大冲过摩擦条17撞击到伺服电机支架11。

本实用新型的工作原理如下：

固定好装置，实验水箱装满水，实验水箱一侧的有机玻璃视窗用白色纸遮盖，另一侧有机玻璃视窗，放置照明灯和高速摄影仪，高速摄影仪与工控计算机相连，实验模型通过连接杆与承载滑块连接经长通槽伸入实验水箱，承载滑块安放在“Z”型导轨的起始位置，连接钢丝的一端与承载滑块的连接立柱相连，另一端与卷扬轮相连，卷扬轮、电磁离合器、伺服电机两两在轴线方向上通过第一套筒联轴器、第二套筒联轴器相连，“Z”型导轨上的调整螺栓旋到合适的位置，使摩擦条的开口适当，准备好一切，启动伺服电机，伺服电机通过套筒联轴器带动电磁离合器和卷扬轮转动，通过拖拽钢丝使承载滑块达到一定的实验速度，高速摄影仪录下实验模型周围空泡的产生和发展，来研究物体在水中的阻力系数、自由面与超空泡的相互作用、汽液界面的不稳定性、湍流边界层的发展等复杂的水动力学过程。

Claims

1.一种约束型实验超空泡发生装置，其特征在于：将实验水箱（8）水平固定在实验支架（1）上，实验水箱（8）前后面安装有机玻璃视窗（9），实验水箱（8）上面沿长度方向正中间装有两根相对布置的“Z”字型导轨（6），实验水箱（8）上面沿长度方向正中间开有长通槽（14），承载滑块（4）与两根相对布置的“Z”字型导轨（6）构成滑动副，连接杆（3）的一端与承载滑块（4）中心连接，连接杆（3）的另一端穿过实验水箱（8）经中间长通槽（14）伸入实验水箱（8）内，连接杆（3）的另一端头部安装有实验模型（2），钢丝（7）的一端与露出“Z”字型导轨（6）外的承载滑块（4）的牵引立柱（5）连接，钢丝（7）的另一端与拖拽装置中的卷扬轮（20）连接；靠近拖拽装置一侧的两根“Z”字型导轨（6）上面分别装有摩擦条（17），两条摩擦条（17）的一端经旋转轴（16）与各自的“Z”字型导轨（6）构成转动副，两根“Z”字型导轨（6）侧面分别装有调整螺栓（18），两个调整螺栓（18）分别顶在各自摩擦条（17）的外侧面，两个调整螺栓（18）靠近拖拽装置的“Z”字型导轨上；两个压力传感器（15）分别安装在远离拖拽装置的旋转轴（16）一侧的两根“Z”字型导轨（6）上；其中一个有机玻璃视窗（9）前安放高速摄影仪（26），高速摄影仪（26）的两侧安放照明灯（25），高速摄影仪（26）的摄像头垂直对准实验模型（2）的水平中心轴，高速摄影仪（26）与工控计算机（24）相连。

2.根据权利要求1所述的一种约束型实验超空泡发生装置，其特征在于：所述的拖拽装置包括伺服电机（12）、第一套筒联轴器（23）、电磁离合器（22）、第二套筒联轴器（21）和卷扬轮（20）；在伺服电机支架（11）上，伺服电机（12）经第一套筒联轴器（23）、电磁离合器（22）、第二套筒联轴器（21）与卷扬轮（20）相连，卷扬轮（20）与钢丝（7）的另一端连接。

3.根据权利要求1所述的一种约束型实验超空泡发生装置，其特征在于：靠近拖拽装置一端的长通槽（14）端面装有缓冲的牛筋垫（19）。