CN208422205U - 用于物理实验的小型演示船结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于物理实验的小型演示船结构，包括演示船壳体、扰流尾翼、左右稳定舵、分水刀、螺旋桨叶片、螺旋桨轴、变速电机和中央处理器；所述演示船壳体尾部顶端安装有扰流尾翼；所述演示船壳体尾部底端安装有左右稳定舵；所述分水刀顶端安装有螺旋桨叶片；所述螺旋桨叶片通过螺旋桨轴连接变速电机；所述变速电机安装固定于演示船壳体中后方；所述中央处理器通过导线连接信号收发器；所述信号收发器通过导线连接传输天线。本实用新型的传感器的设置，有利于针对演示船在水中行进产生的三个轴移动和三个轴转动的应力情况进行单独的分析。

Description

用于物理实验的小型演示船结构

技术领域

本实用新型属于物理实验器械技术领域，尤其涉及用于物理实验的小型演示船结构。

背景技术

在物理实验中，涉及流体静力学的部分；

船舶可以浮在水面上的原因有以下三种：

1.大部分的船舶称为排水型船舶，船舶的重量因为被船壳排开的水产生的浮力所平衡。

2.对于平底的船只，例如水翼船，升力是因为船的速度变快，和水相对运动时其升力会增加，直到水翼航行状态为止。

3.像气垫船等非排水型船舶，船只是因为船只产生的高压空气(气垫)支持其重量，因此可以和水面保持一定距离。

其中涉及流体动力学的部分：船在水中航行时，其前缘会受到水的阻力，阻力可以分为许多成分，主要的是水作用在船壳的阻力及波阻力。若降低了阻力，速度自然会提升，需要降低湿润表面，没水部分船体也要改用产生水波振幅较小的外形。为了达到此一目的，高速的船舶一般会较细长，其附属物较小或是较少。若定期的清理船壳上寄生的生物及藻类，也可以减少船的阻力，防污油漆也可以减少船壳上的生物。像球状船首等较先进的设计也可以减少波浪的阻力。考虑波阻力的一个简单方法是看船壳和其产生船波的关系。若船的速度比船波传播的速度慢，船波会快速的在船的两侧消散。不过若船的速度和船波传播的速度相等，船波能量增加的速度会比能量消散的速度快，因此船波振幅会增加。船必须从船波中穿过或是越过船波，其阻力会随速度，以指数形式上升。

基于上述，本发明人发现，在进行上述的物理实验中，现有技术中的实验演示船结构，存在几个问题有待解决，如：不能够针对演示船在水中行进产生的三个轴移动和三个轴转动，即横移、横摆、纵移、纵摆、垂荡和平摆的应力情况进行单独的分析；不能够控制船体速度这一变量，从而研究不同速度下，船体各方面的应力情况；缺乏应对船体因速度过高而产生的撞击损坏，在突发情况下不能够保护船体。

于是，有鉴于此：针对现有的结构及缺失予以研究改良，提供用于物理实验的小型演示船结构，以期达到更具有更加实用价值性的目的。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供用于物理实验的小型演示船结构，以解决上述背景技术中，不能够针对演示船在水中行进产生的三个轴移动和三个轴转动，即横移、横摆、纵移、纵摆、垂荡和平摆的应力情况进行单独的分析；不能够控制船体速度这一变量，从而研究不同速度下，船体各方面的应力情况；缺乏应对船体因速度过高而产生的突发情况的应对方案，在突发情况下不能够保护船体的问题。

本实用新型用于物理实验的小型演示船结构的目的与功效，由以下具体技术手段所达成：

用于物理实验的小型演示船结构，包括演示船壳体、扰流尾翼、左右稳定舵、分水刀、螺旋桨叶片、螺旋桨轴、变速电机、中央处理器、信号收发器、传输天线、横移检测位移传感器、横摆旋转扭矩传感器、垂荡检测位移传感器、纵移检测位移传感器、纵摆旋转扭矩传感器、空气仓、平摆旋转扭矩传感器和内部导线管；所述演示船壳体尾部顶端安装有扰流尾翼；所述演示船壳体尾部底端安装有左右稳定舵；所述分水刀顶端安装有螺旋桨叶片；所述螺旋桨叶片通过螺旋桨轴连接变速电机；所述变速电机安装固定于演示船壳体中后方；所述演示船壳体顶端，尾端，左端，右端，底端和内部中心分别安装有纵移检测位移传感器、纵摆旋转扭矩传感器、横移检测位移传感器、横摆旋转扭矩传感器、垂荡检测位移传感器和平摆旋转扭矩传感器；所述纵移检测位移传感器、纵摆旋转扭矩传感器、横移检测位移传感器、横摆旋转扭矩传感器、垂荡检测位移传感器和平摆旋转扭矩传感器通过导线相互连接并最终连接到中央处理器上；所述中央处理器通过导线连接信号收发器；所述信号收发器通过导线连接传输天线。

进一步的，所述纵移检测位移传感器、纵摆旋转扭矩传感器、横移检测位移传感器、横摆旋转扭矩传感器、垂荡检测位移传感器和平摆旋转扭矩传感器的正前方与空气仓相连通。

进一步的，所述中央处理器由CPU、储存器、控制器、电池共同组成。

进一步的，所述演示船壳体整体为流线型结构。

进一步的，所述内部导线管包裹船体内部所有连接元器件的导线。

进一步的，所述中央处理器、信号收发器和传输天线组成信号收发系统。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果。

本实用新型的纵移检测位移传感器、纵摆旋转扭矩传感器、横移检测位移传感器、横摆旋转扭矩传感器、垂荡检测位移传感器、平摆旋转扭矩传感器、中央处理器、信号收发器和变速电机的设置，有利于针对演示船在水中行进产生的三个轴移动和三个轴转动，即横移、横摆、纵移、纵摆、垂荡和平摆的应力情况进行单独的分析，有利于能够控制船体速度这一变量，能够研究不同速度下，船体各方面的应力情况。

本实用新型的扰流尾翼和左右稳定舵的设置，有利于在行进过程中起到稳定船体的作用。

本实用新型的演示船壳体的设置，流线型的船体有利于提高行进速度，同时船体各处棱角采用橡胶材质，与现有技术相比，有利于在船体因速度过高而产生撞击的情况下，给予保护，在突发情况下能够保护船体。

附图说明

图1是本实用新型的俯视示意图。

图2是本实用新型的主视示意图。

图3是本实用新型的俯视内部结构示意图。

图4是本实用新型的主视内部结构示意图。

图5是本实用新型的左视示意图。

图6是本实用新型的系统流程电路框图。

图中：1-演示船壳体、2-扰流尾翼、3-左右稳定舵、4-分水刀、5-螺旋桨叶片、6-螺旋桨轴、7-变速电机、8-中央处理器、9-信号收发器、10- 传输天线、11-横移检测位移传感器、12-横摆旋转扭矩传感器、13-垂荡检测位移传感器、14-纵移检测位移传感器、15-纵摆旋转扭矩传感器、16- 空气仓、17-平摆旋转扭矩传感器、18-内部导线管。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型做进一步描述：

实施例：

如附图1至附图6所示：

本实用新型提供用于物理实验的小型演示船结构，包括演示船壳体1、扰流尾翼2、左右稳定舵3、分水刀4、螺旋桨叶片5、螺旋桨轴6、变速电机7、中央处理器8、信号收发器9、传输天线10、横移检测位移传感器 11、横摆旋转扭矩传感器12、垂荡检测位移传感器13、纵移检测位移传感器14、纵摆旋转扭矩传感器15、空气仓16、平摆旋转扭矩传感器17和内部导线管18；所述演示船壳体1尾部顶端安装有扰流尾翼2；所述演示船壳体1尾部底端安装有左右稳定舵3；所述分水刀4顶端安装有螺旋桨叶片5；所述螺旋桨叶片5通过螺旋桨轴6连接变速电机7；所述变速电机7 安装固定于演示船壳体1中后方；所述演示船壳体1顶端，尾端，左端，右端，底端和内部中心分别安装有纵移检测位移传感器14、纵摆旋转扭矩传感器15、横移检测位移传感器11、横摆旋转扭矩传感器12、垂荡检测位移传感器13和平摆旋转扭矩传感器17；所述纵移检测位移传感器14、纵摆旋转扭矩传感器15、横移检测位移传感器11、横摆旋转扭矩传感器 12、垂荡检测位移传感器13和平摆旋转扭矩传感器17通过导线相互连接并最终连接到中央处理器8上；所述中央处理器8通过导线连接信号收发器9；所述信号收发器9通过导线连接传输天线10，所述的传感器可采用 PX709GW系列的相关产品，由于演示船在水中行进产生的三个轴移动和三个轴转动，即横移、横摆、纵移、纵摆、垂荡和平摆是同时发生的，因此单个传感器不能够仅受一个作用力，为了能够分别测得三个轴移动和三个轴转动产生的应力情况，本产品将6个传感器放置于船体的不同方位，通过对各个传感器应力差距的计算，计算出三个轴移动和三个轴转动所产生的不同的应力情况。

其中，所述纵移检测位移传感器14、纵摆旋转扭矩传感器15、横移检测位移传感器11、横摆旋转扭矩传感器12、垂荡检测位移传感器13和平摆旋转扭矩传感器17的正前方与空气仓16相连通，空气仓的空气为传感器提供一定的保护，有利于针对演示船在水中行进产生的三个轴移动和三个轴转动，即横移、横摆、纵移、纵摆、垂荡和平摆的应力情况进行单独的分析。

其中，所述中央处理器8由CPU、储存器、控制器、电池共同组成。通过这些组件，中央处理器得以控制变速电机和信号收发器，以及采集各个传感器的数据，能够控制船体速度这一变量，从而研究不同速度下，船体各方面的应力情况。

其中，所述演示船壳体1整体为流线型结构，且船体各个棱角为橡胶材质，给予船体因速度过高而产生的突发情况的应对方案，在突发情况下能够保护船体。

其中，所述内部导线管18包裹船体内部所有连接元器件的导线，为各处导线提供保护，同时避免因船体进水而产生对电器元件的损坏。

其中，所述中央处理器8、信号收发器9和传输天线10组成信号收发系统。可以接收外来的控制信号，并反馈给中央处理器进行处理。

本实施例的具体使用方式与作用：

本实用新型中，将演示船放入到一个足够宽敞的水池中，给予传输天线10一个开始运作的电信号，经由信号收发器9反馈给中央处理器8，在中央处理器8的作用下变速电机7带动螺旋桨轴6，螺旋桨轴6带动螺旋桨叶片5开始运作，演示船壳体1、开始运动，同时中央处理器8启动纵移检测位移传感器14、纵摆旋转扭矩传感器15、横移检测位移传感器11、横摆旋转扭矩传感器12、垂荡检测位移传感器13和平摆旋转扭矩传感器17，对船体运动中产生的应力数据进行收集，并反馈给中央处理器8，中央处理器8将数据传输给信号收发器9，并经由传输天线10传递到接收方 (计算机或其它移动设备，需进行蓝牙连接配对)，如果需要测量其它速度的数据，则给与传输天线10一个变速的信号，经由信号收发器9反馈给中央处理器8，在中央处理器8的作用下变速电机7改变运转速度，重复上述测量步骤即可。

利用本实用新型所述技术方案，或本领域的技术人员在本实用新型技术方案的启发下，设计出类似的技术方案，而达到上述技术效果的，均是落入本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.用于物理实验的小型演示船结构，其特征在于：该用于物理实验的小型演示船结构，包括演示船壳体(1)、扰流尾翼(2)、左右稳定舵(3)、分水刀(4)、螺旋桨叶片(5)、螺旋桨轴(6)、变速电机(7)、中央处理器(8)、信号收发器(9)、传输天线(10)、横移检测位移传感器(11)、横摆旋转扭矩传感器(12)、垂荡检测位移传感器(13)、纵移检测位移传感器(14)、纵摆旋转扭矩传感器(15)、空气仓(16)、平摆旋转扭矩传感器(17)和内部导线管(18)；所述演示船壳体(1)尾部顶端安装有扰流尾翼(2)；所述演示船壳体(1)尾部底端安装有左右稳定舵(3)；所述分水刀(4)顶端安装有螺旋桨叶片(5)；所述螺旋桨叶片(5)通过螺旋桨轴(6)连接变速电机(7)；所述变速电机(7)安装固定于演示船壳体(1)中后方；所述演示船壳体(1)顶端，尾端，左端，右端，底端和内部中心分别安装有纵移检测位移传感器(14)、纵摆旋转扭矩传感器(15)、横移检测位移传感器(11)、横摆旋转扭矩传感器(12)、垂荡检测位移传感器(13)和平摆旋转扭矩传感器(17)；所述纵移检测位移传感器(14)、纵摆旋转扭矩传感器(15)、横移检测位移传感器(11)、横摆旋转扭矩传感器(12)、垂荡检测位移传感器(13)和平摆旋转扭矩传感器(17)通过导线相互连接并最终连接到中央处理器(8)上；所述中央处理器(8)通过导线连接信号收发器(9)；所述信号收发器(9)通过导线连接传输天线(10)。

2.如权利要求1所述用于物理实验的小型演示船结构，其特征在于，所述纵移检测位移传感器(14)、纵摆旋转扭矩传感器(15)、横移检测位移传感器(11)、横摆旋转扭矩传感器(12)、垂荡检测位移传感器(13)和平摆旋转扭矩传感器(17)的正前方与空气仓(16)相连通。

3.如权利要求1所述用于物理实验的小型演示船结构，其特征在于，所述中央处理器(8)由CPU、储存器、控制器、电池共同组成。

4.如权利要求1所述用于物理实验的小型演示船结构，其特征在于，所述演示船壳体(1)整体为流线型结构。

5.如权利要求1所述用于物理实验的小型演示船结构，其特征在于，所述内部导线管(18)包裹船体内部所有连接元器件的导线。

6.如权利要求1所述用于物理实验的小型演示船结构，其特征在于，所述中央处理器(8)、信号收发器(9)和传输天线(10)组成信号收发系统。