一种适用于楔形体加速倾斜入水的试验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种适用于楔形体加速倾斜入水的试验装置，包括：框架、放置于框架下方的水箱、安装在框架上方的加速装置、与框架相连的倾斜装置、与倾斜装置相连的楔形体和观测系统，所述框架上设有竖直滑轨和横向滑轨；所述加速装置主要包括气缸和空压机；所述楔形体为柔性楔形体或刚性楔形体；所述观测系统包括压力传感器、应变传感器、速度传感器、加速度传感器和粒子图像测速装置。本实用新型专利技术布置紧凑、易于实现、节省成本，通过对气缸的输出压力的控制可保证试验过程的可重复性。本实用新型专利技术较传统入水装置能够在较短的楔形体运动行程内实现更精确更大的入水速度，观测方式较多。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于楔形体加速倾斜入水的试验装置
本技术涉及船舶工程
，具体而言，尤其涉及一种适用于楔形体加速倾斜入水的试验装置。
技术介绍
入水问题在船舶与海洋工程领域中广泛存在，如风浪中航行运行船体所受砰击力与砰击后变形的预测、鱼雷弹体等入水后的运动的精确判断与追踪。对于入水问题的研究无论是在民用还是军工方面都具有着重要的意义。然而，由于入水问题常常会伴有流体的剧烈扰动与物体形变，且二者互相影响，给研究带来了一定的难度。为了解决上述难点采用试验的方法，模型试验作为工程领域一种有力的研究方式，同样适用于入水问题。而现有技术中存在入水试验采用自由落体的方式时速度较低，试验装置整体尺寸较大，进行试验所需条件较高造成实施不方便等问题。
技术实现思路
根据上述提出的入水试验试验装置整体尺寸较大、入水速度较低以及进行试验所需条件较高造成实施不方便的技术问题，而提供一种适用于楔形体加速倾斜入水的试验装置。本技术主要通过空压机带动气缸产生推力从而推动横向滑轨的紧固滑块以实现楔形体与倾斜装置的加速，使楔形体以要求的角度与速度落入水中，从而观察此过程中局部压力、形变值与流场的变化情况；可简化观测实际入水问题的各种物理现象；通过气缸推力给楔形体加速使其以一定倾角与要求速度落入水中，可保证整个装置的稳定性与可重复性。本技术采用的技术手段如下：一种适用于楔形体加速倾斜入水的试验装置，包括框架、放置于框架下方的水箱、安装在框架上方的加速装置、与框架相连的倾斜装置、与倾斜装置相连的楔形体和观测系统；所述框架由支架和置于支架上的直线滑轨组成，所述支架为由铝型材制作成的矩形框架，所述矩形框架为由顶型材和垂直于顶型材的支撑型材组成的中空结构；所述顶型材的下方置有所述水箱，所述水箱放置于可移动底座上；两侧所述长型材上均设有竖直滑轨，两侧所述竖直滑轨对称设置，所述竖直滑轨与所述长型材共同连接有局部加强结构，添加局部加强结构，可使竖直滑轨更加稳固；两侧所述竖直滑轨上对称设有滑块，两侧所述滑块分别连接在设置的横向滑轨的两端，所述横向滑轨上设有紧固滑块，所述紧固滑块固定连接有所述倾斜装置；两侧所述竖直滑轨的上端共同连接有垫板，所述垫板的中部开有通孔，用于固定所述加速装置；所述加速装置主要包括气缸和空压机，通过所述空压机带动气缸产生推力推动横向滑轨的紧固滑块以实现楔形体与倾斜装置的加速，通过控制所述空压机不同的输出压力使得所述气缸产生不同的推力以实现楔形体不同的入水速度；所述气缸的活塞杆头部设有与横向滑轨的紧固滑块上部面积相同的平板，可增加头部与滑块的接触面积，提供更加稳定均匀的力；所述倾斜装置包括支撑杆，所述支撑杆的上端与所述紧固滑块相连，所述支撑杆的下端连接有定位块，所述定位块的一侧连接有调角半圆，所述定位块与所述调角半圆上开有相通的螺纹孔，两个所述螺纹孔内共同连接有连接螺栓，所述定位块、所述调角半圆与所述连接螺栓的相对位置通过在螺纹中的旋转调整，出现间隙则在需要部位加装垫片以限制沿连接螺栓轴方向的位移；所述连接螺栓的头部为长方体块，所述长方体块上开有第一通孔，所述第一通孔的轴线与所述调角半圆的半圆面平行；所述第一通孔内连接有伸杆，所述伸杆的中部连接有调角小块，所述调角小块与所述调角半圆相连；所述伸杆的下端连接有所述楔形体，通过整个倾斜装置即可实现楔形体以想要的角度倾斜下落的功能；所述楔形体为柔性楔形体或刚性楔形体；所述观测系统包括压力传感器、应变传感器、速度传感器、加速度传感器和粒子图像测速装置(piv)；所述压力传感器置于所述楔形体尖点与中点，用于测得特定点的压力；所述应变传感器置于所述楔形体尖点与中点，用于测得特定点的形变；所述速度传感器置于所述楔形体尖点上部的板上，用于测量楔形体入水时速度；所述加速度传感器置于楔形体上部，用于求得楔形体所受合力；所述粒子图像测速装置中的示踪粒子置于水中，激光灯放置于水箱架中，高速摄像机放置于水箱前面，用于监测楔形体下流体速度变化；所述试验装置上可放置多种传感器来观察试验过程中不同的物理量，各种传感器与高速摄像机的影像构成了整个装置完备的观测系统；工作过程中，所述试验装置经由三个过程，分别是平衡状态、加速过程以及缓冲过程；所述平衡状态为：电磁铁安装于两边竖直滑轨伸出的平台上，吸附横向滑轨的两端，空压机不工作，横向滑轨在行程最上端平衡准备下落；其中，电磁铁通过吸附横向滑轨使得楔形体与倾斜装置处于平衡状态；所述加速过程为：加速过程分为两步，分别为气缸行程内通过气缸推力产生较大加速度的加速过程与气缸行程以外横向滑轨自由落体的加速过程；所述缓冲过程为：在楔形体装置触水观测完毕后，竖直导轨的滑块运动到装弹簧的位置，在弹簧作用下减速，整个行程到柔性绳的绳长后在柔性绳拉力作用下停止。进一步地，两侧所述竖直滑轨的下方均设有缓冲弹簧，用于缓冲整个横向滑轨高速下落的冲击力。进一步地，所述垫板在水平方向的位置可调，垫板沿与所述顶型材的长型材垂直的方向左右移动，所述垫板位置调整后通过c形卡与所述竖直滑轨固定连接，通过调整垫板的位置以使气缸活塞杆能精准地与横向滑轨的紧固滑块平面对接。进一步地，所述支撑杆包括第二铝型材和安装在所述第二铝型材上下两端的具有平面的套筒，位于上端的套筒与所述紧固滑块相连，位于下端的套筒与所述定位块相连。进一步地，所述调角半圆的边缘开有间隔5°的一圈第一螺纹孔，所述调角小块的两边开有角度间隔10°的两个第二螺纹孔，所述调角小块与所述调角半圆通过所述第二螺纹孔与所述第一螺纹孔内共同连接的螺栓固定连接，其中，所述第二螺纹孔的曲率与所述第一螺纹孔到调角半圆圆心的距离相同。因此，要使伸杆达到想要的倾斜角度，则把调角小块的两个第二螺纹孔对应到调角半圆对应角度加减5°的第一螺纹孔，用螺栓将两装置的螺纹孔拧到一起固定，即可实现。进一步地，所述连接螺栓与所述伸杆连接处的上下两侧至少设有两个螺帽，所述调角小块与所述伸杆连接处的上下两侧至少设有两个螺帽，所述伸杆与所述连接螺栓和所述调角小块连接处均设有外螺纹，通过在所述连接螺栓与调角小块的上下两侧设置螺帽，用于限制伸杆的纵向位移。进一步地，所述横向滑轨两端连接有柔性绳，两个所述柔性绳的另一端连接在所述垫板的两端，用于缓冲高速下落的冲击力，保护装置。进一步地，所述框架的设计主要满足两点要求：1)能够安置水箱，并可装配加速装置(气缸和空压机)、各种传感器、倾斜装置(角度调整装置)、楔形体固定装置、高速摄像机以及piv用激光灯等；2)能承受高速下落的楔形体等装置的冲击力。基于上述两点要求，采用大尺寸的6060型铝型材搭建整个框架，并在局部位置增加必要的加强装置和缓冲装置，所述加强装置即为稳固竖直滑轨的局部加强结构，所述缓冲装置即为所述竖直滑轨下方装有的所述缓冲弹簧以及所述横向滑轨两端系柔性绳连接上垫板，用于缓冲高速下落的冲击力，保护装置。进一步地，所述柔性楔形体为使用厚度为5mm、长度为600mm和宽度为300mm的板，且从所述板的长边中点处分别本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于楔形体加速倾斜入水的试验装置，其特征在于，包括：框架、放置于框架下方的水箱、安装在框架上方的加速装置、与框架相连的倾斜装置、与倾斜装置相连的楔形体和观测系统；/n所述框架由支架和置于支架上的直线滑轨组成，所述支架为由铝型材制作成的矩形框架，所述矩形框架为由顶型材和垂直于顶型材的支撑型材组成的中空结构；所述顶型材的下方置有所述水箱，所述水箱放置于可移动底座上；两侧长型材上均设有竖直滑轨，两侧所述竖直滑轨对称设置，所述竖直滑轨与所述长型材共同连接有局部加强结构；两侧所述竖直滑轨上对称设有滑块，两侧所述滑块分别连接在设置的横向滑轨的两端，所述横向滑轨上设有紧固滑块，所述紧固滑块固定连接有所述倾斜装置；两侧所述竖直滑轨的上端共同连接有垫板，所述垫板的中部开有通孔，用于固定所述加速装置；/n所述加速装置主要包括气缸和空压机，通过所述空压机带动气缸产生推力推动横向滑轨的紧固滑块以实现楔形体与倾斜装置的加速，通过控制所述空压机不同的输出压力使得所述气缸产生不同的推力以实现楔形体不同的入水速度；所述气缸的活塞杆头部设有与横向滑轨的紧固滑块上部面积相同的平板，用于增加头部与滑块的接触面积，提供更加稳定均匀的力；/n所述倾斜装置包括支撑杆，所述支撑杆的上端与所述紧固滑块相连，所述支撑杆的下端连接有定位块，所述定位块的一侧连接有调角半圆，所述定位块与所述调角半圆上开有相通的螺纹孔，两个所述螺纹孔内共同连接有可旋转连接螺栓；所述连接螺栓的头部为长方体块，所述长方体块上开有第一通孔，所述第一通孔的轴线与所述调角半圆的半圆面平行；所述第一通孔内连接有伸杆，所述伸杆的中部连接有调角小块，所述调角小块与所述调角半圆相连；所述伸杆的下端连接有所述楔形体，通过整个倾斜装置实现楔形体以想要的角度倾斜下落的功能；/n所述楔形体为柔性楔形体或刚性楔形体；/n所述观测系统包括压力传感器、应变传感器、速度传感器、加速度传感器和粒子图像测速装置；所述压力传感器置于所述楔形体尖点与中点，用于测得特定点的压力；所述应变传感器置于所述楔形体尖点与中点，用于测得特定点的形变；所述速度传感器置于所述楔形体尖点上部的板上，用于测量楔形体入水时速度；所述加速度传感器置于楔形体上部，用于求得楔形体所受合力；所述粒子图像测速装置中的示踪粒子置于水中，激光灯放置于水箱架中，高速摄像机放置于水箱前面，用于监测楔形体下流体速度变化。/n...

【技术特征摘要】
1.一种适用于楔形体加速倾斜入水的试验装置，其特征在于，包括：框架、放置于框架下方的水箱、安装在框架上方的加速装置、与框架相连的倾斜装置、与倾斜装置相连的楔形体和观测系统；
所述框架由支架和置于支架上的直线滑轨组成，所述支架为由铝型材制作成的矩形框架，所述矩形框架为由顶型材和垂直于顶型材的支撑型材组成的中空结构；所述顶型材的下方置有所述水箱，所述水箱放置于可移动底座上；两侧长型材上均设有竖直滑轨，两侧所述竖直滑轨对称设置，所述竖直滑轨与所述长型材共同连接有局部加强结构；两侧所述竖直滑轨上对称设有滑块，两侧所述滑块分别连接在设置的横向滑轨的两端，所述横向滑轨上设有紧固滑块，所述紧固滑块固定连接有所述倾斜装置；两侧所述竖直滑轨的上端共同连接有垫板，所述垫板的中部开有通孔，用于固定所述加速装置；
所述加速装置主要包括气缸和空压机，通过所述空压机带动气缸产生推力推动横向滑轨的紧固滑块以实现楔形体与倾斜装置的加速，通过控制所述空压机不同的输出压力使得所述气缸产生不同的推力以实现楔形体不同的入水速度；所述气缸的活塞杆头部设有与横向滑轨的紧固滑块上部面积相同的平板，用于增加头部与滑块的接触面积，提供更加稳定均匀的力；
所述倾斜装置包括支撑杆，所述支撑杆的上端与所述紧固滑块相连，所述支撑杆的下端连接有定位块，所述定位块的一侧连接有调角半圆，所述定位块与所述调角半圆上开有相通的螺纹孔，两个所述螺纹孔内共同连接有可旋转连接螺栓；所述连接螺栓的头部为长方体块，所述长方体块上开有第一通孔，所述第一通孔的轴线与所述调角半圆的半圆面平行；所述第一通孔内连接有伸杆，所述伸杆的中部连接有调角小块，所述调角小块与所述调角半圆相连；所述伸杆的下端连接有所述楔形体，通过整个倾斜装置实现楔形体以想要的角度倾斜下落的功能；
所述楔形体为柔性楔形体或刚性楔形体；
所述观测系统包括压力传感器、应变传感器、速度传感器、加速度传感器和粒子图像测速装置；所述压力传感器置于所述楔形体尖点与中点，用于测得特定点的压力；所述应变传感器置于所述楔形体尖点与中点，用于测得特定点的形变；所述速度传感器置于所述楔形体尖点上部的板上，用于测量楔形体入水时速度；所述加速度传感器置于楔形体上部，用于求得楔形体所受合力；所述粒子图像测速装置中的示踪粒子置于水中，激光灯放置于水箱架中，高速摄像机放置于水箱前面，用于监测楔形体下流体速度变化。


2.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张桂勇，施书文，孙铁志，高英杰，胡泰安，田晨睿，孙哲，姜宜辰，裴玉国，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：新型
国别省市：辽宁;21