CN220230772U - 一种马格努斯升力测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种马格努斯升力测量装置，包括工作架，其特征在于：所述工作架内壁的一端固定设有舵机，所述舵机的输出轴活动设有马格努斯升力测量圆筒，且马格努斯升力测量圆筒转动设置在工作架的顶部，所述工作架的底部活动搭接有用于工作架重量的电子秤。本实用新型通过将该装置置于不同风速和风向环境下进行测量，并通过风速测量仪算风速，同时改变舵机的驱动功率，并通过光电转速测量仪计算马格努斯升力测量圆筒的转动，通过将根据测量结果并带入相关数据即可得出马格努斯效应产生的升力大小，从而实现了便于将马格努斯效应产生的升力大小直观地测出来并推进马格努斯效应升力在实际生活中的应用。

Description

一种马格努斯升力测量装置

技术领域

本实用新型涉及马格努斯升力测量领域，具体为一种马格努斯升力测量装置。

背景技术

马格努斯效应：旋转的圆柱体将带动周围的粘性空气旋转，即它将在自身周围形成边界层，产生诱导速度场。如果有自由来流在圆柱上流动，其速度场通过圆柱的旋转叠加到诱导速度场上。在圆柱体上两个速度场方向相反的一侧，由于附加速度场的停滞，流动速度减小。在圆柱体的另一侧，由于两个速度场相互增强，流动速度增大。根据伯努利定理，在圆柱体的两侧将形成压力差，从而产生侧向力，这个力与来流方向和圆柱体旋转方向均垂直。

然而由于马格努斯产生升力在实际应用中并不大，因而还没有一种装置能直观地测出马格努斯升力的装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种马格努斯升力测量装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：包括工作架，其特征在于：所述工作架内壁的一端固定设有舵机，所述舵机的输出轴活动设有马格努斯升力测量圆筒，且马格努斯升力测量圆筒转动设置在工作架的顶部，所述工作架的底部活动搭接有用于工作架重量的电子秤，且电子秤的底部固定连接有支撑板，所述工作架相对应马格努斯升力测量圆筒位置顶部的两端固定设有用于检测马格努斯升力测量圆筒表面空气流速的风速测量仪，所述工作架相对应马格努斯升力测量圆筒中部位置的顶部固定安装有光电转速测量仪，所述支撑板中部的一端均分别设有用于向马格努斯升力测量圆筒产生气流的风机组。

优选的，所述舵机的输出轴固定连接有驱动头，所述马格努斯升力测量圆筒相对应驱动头位置的一端开设有驱动槽，所述驱动头为多棱锥型结构，且驱动头的大小与驱动槽的大小相适配。

优选的，所述工作架远离舵机位置内壁的一端固定设有用于提供夹紧压力的复位组件；

所述复位组件包括伸缩杆，且伸缩杆固定连接在工作架远离舵机位置内壁的一端，所述伸缩杆的表面固定连接有阻尼弹簧。

优选的，所述阻尼弹簧相对应马格努斯升力测量圆筒位置的一端固定设有稳定支撑组件；

所述稳定支撑组件包括螺纹杆，且螺纹杆固定连接在伸缩杆远离工作架位置的一端，所述螺纹杆的表面螺纹连接有螺纹管，所述螺纹管表面的中部通过轴承转动连接有阻挡盘。

优选的，所述螺纹杆的表面活动贯穿有活动盘，且活动盘活动连接在螺纹管的一端，所述螺纹杆远离伸缩杆位置的一端表面固定连接有固定盘，所述固定盘和活动盘相对面的一端均分别铰接有铰接臂，两个所述铰接臂远离螺纹杆位置的一端铰接有铰接柱。

优选的，所述铰接柱的表面转动连接有滚珠，所述活动盘相对应固定盘位置的一端固定连接有导向杆，且导向杆活动贯穿并延伸至固定盘的两端，所述活动盘和固定盘相对应导向杆位置的一端均固定连接有复位弹簧。

优选的，所述工作架的中部开设有多个空腔，以使减少工作架的重量，所述支撑板的两端均分别固定连接有风机固定座，所述风机组远离马格努斯升力测量圆筒位置的一端固定连接有安装板，且安装板远离风机组位置的一端固定连接有插接板，所述安装板活动插接在其中一个风机固定座的内壁。

优选的，所述工作架顶部的两端均分别固定连接有风速仪安装座，且风速测量仪活动插接在其中一个风速仪安装座的内壁。

优选的，所述工作架的两端均分别固定连接有定位环，且定位环的内壁活动插接有定位柱，所述定位柱固定连接在支撑板的顶部。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型通过将该装置置于不同风速和风向环境下进行测量，并通过风速测量仪算各个环境的风速，同时改变舵机的驱动功率，并通过光电转速测量仪计算不同舵机功率下马格努斯升力测量圆筒的转动，通过将根据测量结果并带入相关数据即可得出马格努斯效应产生的升力大小，从而实现了便于将马格努斯效应产生的升力大小直观地测出来并推进马格努斯效应升力在实际生活中的应用；

2、本实用新型同时还通过手动转动螺纹管，并使得螺纹管与螺纹杆螺纹连接，并使得螺纹管驱动活动盘向固定盘的一端移动，从而为活动盘和固定盘的相互靠近并带动铰接柱支撑马格努斯升力测量圆筒进行驱动，通过伸缩杆配合阻尼弹簧和螺纹杆可将阻挡盘稳稳地贴合在马格努斯升力测量圆筒的一端，并对马格努斯升力测量圆筒起到稳定支撑的作用。

附图说明

图1为本实用新型一种马格努斯升力测量装置整体结构示意图；

图2为本实用新型一种马格努斯升力测量装置整体结构正视图；

图3为本实用新型一种马格努斯升力测量装置马格努斯升力测量圆筒结构局部正剖图；

图4为本实用新型一种马格努斯升力测量装置螺纹杆结构正剖图；

图5为本实用新型一种马格努斯升力测量装置活动盘结构示意图；

图6为本实用新型一种马格努斯升力测量装置驱动头结构示意图。

图中：1、工作架；2、舵机；3、马格努斯升力测量圆筒；4、驱动头；5、驱动槽；6、伸缩杆；7、阻尼弹簧；8、螺纹杆；9、活动盘；10、固定盘；11、铰接臂；12、铰接柱；13、滚珠；14、导向杆；15、复位弹簧；16、螺纹管；17、阻挡盘；18、支撑板；19、风机固定座；20、风速仪安装座；21、插接板；22、安装板；23、风机组；24、风速测量仪；25、电子秤；26、定位环；27、定位柱；28、光电转速测量仪。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-6，本实用新型提供一种技术方案：包括工作架1，在工作架1的一端将舵机2安装，然后将马格努斯升力测量圆筒3活动套在舵机2输出轴的表面，同时使得舵机2的输出轴能够带动马格努斯升力测量圆筒3转动，并使得马格努斯升力测量圆筒3可以稳定地转动在工作架1的顶部，之后在工作架1的底部活动搭接有用于工作架1重量的电子秤25，且电子秤25的底部固定安装有支撑板18，工作架1相对应马格努斯升力测量圆筒3位置顶部的两端固定设有用于检测马格努斯升力测量圆筒3表面空气流速的风速测量仪24，工作架1相对应马格努斯升力测量圆筒3中部位置的顶部固定安装有光电转速测量仪28，支撑板18中部的一端均分别设有用于向马格努斯升力测量圆筒3产生气流的风机组23，且风机组23可在支撑板18的两端任意一端进行安装，其中风机组23的中部与马格努斯升力测量圆筒3的中部位于同一水平线，其中风机组23为变速风机，进而改变马格努斯升力测量圆筒3表面的风速环境，其中舵机2为变速舵机，通过将该装置置于不同转速环境下进行测量，并通过风速测量仪24算各个环境的风速，同时改变舵机2的驱动功率，并使得光电转速测量仪28计算不同舵机2功率下马格努斯升力测量圆筒3的转动，由于当一个旋转物体的旋转角速度矢量与物体飞行速度矢量不重合时，在与旋转角速度矢量和移动速度矢量组成的平面相垂直的方向上将产生一个横向力。在这个横向力的作用下物体飞行轨迹发生偏转的现象称作马格努斯效应。旋转物体之所以能在横向产生力的作用，从物理角度分析，是由于物体旋转可以带动周围流体旋转，使得物体一侧的流体速度增加，另一侧流体速度减小，由于角速度矢量和速度矢量/>的对象，产生的力/>可使用下列公式计算：/>其中，S是由整个物体表面决定的空气阻力平均系数。表示矢量的交叉乘积，其中在圆柱中马格努斯的计算公式为F＝2πkρv₁ωR²h，其中，ρ是空气密度，v₁是风速，ω是圆筒的半径，h是圆筒的高度，k是比例系数，0＜k≤1。

该式是由有环量圆柱定常绕流升力公式：

F＝ρV_∞Γ得到的，ρ表示流体密度，v_∞表示无穷远处来流速度，即风速，Γ表示流体速度环量，根据测量结果并带入相关数据即可得出马格努斯效应产生的升力大小，同时可以通过电子秤25的测量结果进一步验证，同时也将升力大小直观的表现出，从而实现了便于将马格努斯效应产生的升力直观地测出来并推进马格努斯效应升力在实际生活中的应用。

进一步的在舵机2的输出轴上焊接有驱动头4，并在马格努斯升力测量圆筒3相对应驱动头4位置的一端开设有驱动槽5，驱动头4为多棱锥型结构，且驱动头4的大小与驱动槽5的大小相适配，这就使得驱动头4可以对不同型号的马格努斯升力测量圆筒3进行驱动，同时可以对马格努斯升力测量圆筒3起到一个限定的作用。

工作架1远离舵机2位置内壁的一端固定设有用于提供夹紧压力的复位组件，其中复位组件包括伸缩杆6，且伸缩杆6焊接在工作架1远离舵机2位置内壁的一端，伸缩杆6的表面焊接有阻尼弹簧7。

阻尼弹簧7相对应马格努斯升力测量圆筒3位置的一端固定设有稳定支撑组件，其中稳定支撑组件包括螺纹杆8，且螺纹杆8固定安装在伸缩杆6远离工作架1位置的一端，螺纹杆8的表面螺纹连接有螺纹管16，螺纹管16表面的中部通过轴承转动连接有阻挡盘17，可以通过手动转动螺纹管16，并使得螺纹管16与螺纹杆8螺纹连接，并使得螺纹管16驱动活动盘9向固定盘10的一端移动，从而为活动盘9和固定盘10的相互靠近并带动铰接柱12支撑马格努斯升力测量圆筒3进行驱动，通过伸缩杆6配合阻尼弹簧7和螺纹杆8可将阻挡盘17稳稳地贴合在马格努斯升力测量圆筒3的一端，并对马格努斯升力测量圆筒3起到稳定支撑的作用。

螺纹杆8的表面活动贯穿有活动盘9，且活动盘9活动连接在螺纹管16的一端，螺纹杆8远离伸缩杆6位置的一端表面固定安装有固定盘10，固定盘10和活动盘9相对面的一端均分别铰接有铰接臂11，两个铰接臂11远离螺纹杆8位置的一端铰接有铰接柱12，其中铰接柱12相对应铰接臂11位置的两端均分别开设有铰接槽，且铰接臂11的一端与铰接槽的内壁铰接，使得当活动盘9与固定盘10相互靠近时，可以配合铰接臂11带动铰接柱12向远离螺纹杆8的一端移动，进而使得铰接柱12与马格努斯升力测量圆筒3的内壁贴合，并为马格努斯升力测量圆筒3的转动提供稳定的支撑作用。

铰接柱12的表面转动连接有滚珠13，其中铰接柱12相对应滚珠13的表面开设有转动槽，且滚珠13转动连接在转动槽的内壁，活动盘9相对应固定盘10位置的一端固定安装有导向杆14，且导向杆14活动贯穿并延伸至固定盘10的两端，活动盘9和固定盘10相对应导向杆14位置的一端均固定安装有复位弹簧15，通过滚珠13转动在铰接柱12的表面，同时当铰接柱12与马格努斯升力测量圆筒3的内壁贴合时，滚珠13会与马格努斯升力测量圆筒3的内壁转动连接，进而使得在对滚珠13起到稳定支撑的同时，可以降低与马格努斯升力测量圆筒3之间的摩擦，通过设置导向杆14和复位弹簧15可以对活动盘9和固定盘10的相对移动起到导向的作用，同时当螺纹管16反向转动时，活动盘9和固定盘10又能在复位弹簧15弹力作用下恢复至初始距离。

工作架1的中部开设有多个空腔，以使减少工作架1的重量，支撑板18的两端均分别固定安装有风机固定座19，风机组23远离马格努斯升力测量圆筒3位置的一端固定安装有安装板22，且安装板22远离风机组23位置的一端固定安装有插接板21，安装板22活动插接在其中一个风机固定座19的内壁，工作架1顶部的两端均分别固定安装有风速仪安装座20，且风速测量仪24活动插接在其中一个风速仪安装座20的内壁，工作架1的两端均分别固定安装有定位环26，且定位环26的内壁活动插接有定位柱27，定位柱27固定安装在支撑板18的顶部，通过设置定位环26和定位柱27，使得定位环26配合定位柱27可以对工作架1和支撑板18的相对移动起到导向的作用，通过设置风机固定座19和插接板21，通过设置两个风机固定座19，使得插接板21可以插接在任意一个风机固定座19的内壁，从而改变马格努斯升力测量圆筒3表面风流的风向，其中风机组23为变速风机，进而改变马格努斯升力测量圆筒3表面的风速环境，同时通过设置风速测量仪24可以检测马格努斯升力测量圆筒3表面的风速情况，并通过光电转速测量仪28无接触的检测马格努斯升力测量圆筒3的转动，同时通过电子秤25工作架1的重量，检测工作架1重量在马格努斯升力测量圆筒3转动的过程中是否发生改变。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种马格努斯升力测量装置，包括工作架(1)，其特征在于：所述工作架(1)内壁的一端固定设有舵机(2)，所述舵机(2)的输出轴活动设有马格努斯升力测量圆筒(3)，且马格努斯升力测量圆筒(3)转动设置在工作架(1)的顶部，所述工作架(1)的底部活动搭接有用于工作架(1)重量的电子秤(25)，且电子秤(25)的底部固定连接有支撑板(18)，所述工作架(1)相对应马格努斯升力测量圆筒(3)位置顶部的两端固定设有用于检测马格努斯升力测量圆筒(3)表面空气流速的风速测量仪(24)，所述工作架(1)相对应马格努斯升力测量圆筒(3)中部位置的顶部固定安装有光电转速测量仪(28)，所述支撑板(18)中部的一端均分别设有用于向马格努斯升力测量圆筒(3)产生气流的风机组(23)。

2.根据权利要求1所述的一种马格努斯升力测量装置，其特征在于：所述舵机(2)的输出轴固定连接有驱动头(4)，所述马格努斯升力测量圆筒(3)相对应驱动头(4)位置的一端开设有驱动槽(5)，所述驱动头(4)为多棱锥型结构，且驱动头(4)的大小与驱动槽(5)的大小相适配。

3.根据权利要求1所述的一种马格努斯升力测量装置，其特征在于：所述工作架(1)远离舵机(2)位置内壁的一端固定设有用于提供夹紧压力的复位组件；

所述复位组件包括伸缩杆(6)，且伸缩杆(6)固定连接在工作架(1)远离舵机(2)位置内壁的一端，所述伸缩杆(6)的表面固定连接有阻尼弹簧(7)。

4.根据权利要求3所述的一种马格努斯升力测量装置，其特征在于：所述阻尼弹簧(7)相对应马格努斯升力测量圆筒(3)位置的一端固定设有稳定支撑组件；

所述稳定支撑组件包括螺纹杆(8)，且螺纹杆(8)固定连接在伸缩杆(6)远离工作架(1)位置的一端，所述螺纹杆(8)的表面螺纹连接有螺纹管(16)，所述螺纹管(16)表面的中部通过轴承转动连接有阻挡盘(17)。

5.根据权利要求4所述的一种马格努斯升力测量装置，其特征在于：所述螺纹杆(8)的表面活动贯穿有活动盘(9)，且活动盘(9)活动连接在螺纹管(16)的一端，所述螺纹杆(8)远离伸缩杆(6)位置的一端表面固定连接有固定盘(10)，所述固定盘(10)和活动盘(9)相对面的一端均分别铰接有铰接臂(11)，两个所述铰接臂(11)远离螺纹杆(8)位置的一端铰接有铰接柱(12)。

6.根据权利要求5所述的一种马格努斯升力测量装置，其特征在于：所述铰接柱(12)的表面转动连接有滚珠(13)，所述活动盘(9)相对应固定盘(10)位置的一端固定连接有导向杆(14)，且导向杆(14)活动贯穿并延伸至固定盘(10)的两端，所述活动盘(9)和固定盘(10)相对应导向杆(14)位置的一端均固定连接有复位弹簧(15)。

7.根据权利要求1所述的一种马格努斯升力测量装置，其特征在于：所述工作架(1)的中部开设有多个空腔，以使减少工作架(1)的重量，所述支撑板(18)的两端均分别固定连接有风机固定座(19)，所述风机组(23)远离马格努斯升力测量圆筒(3)位置的一端固定连接有安装板(22)，且安装板(22)远离风机组(23)位置的一端固定连接有插接板(21)，所述安装板(22)活动插接在其中一个风机固定座(19)的内壁。

8.根据权利要求7所述的一种马格努斯升力测量装置，其特征在于：所述工作架(1)顶部的两端均分别固定连接有风速仪安装座(20)，且风速测量仪(24)活动插接在其中一个风速仪安装座(20)的内壁。

9.根据权利要求8所述的一种马格努斯升力测量装置，其特征在于：所述工作架(1)的两端均分别固定连接有定位环(26)，且定位环(26)的内壁活动插接有定位柱(27)，所述定位柱(27)固定连接在支撑板(18)的顶部。