[发明专利]汽车在水流中受到的作用力的测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽车在水流中受到的作用力的测量装置。

背景技术

随着全球气候变化和城市化进程加快，由突发性极端暴雨引起的城市洪涝灾害频繁发生。而随着经济的发展和人民生活水平的不断提高，汽车保有量不断增长。在路面上或正在行驶的汽车，在突发性暴雨水流中很容易失去稳定。

汽车在车头或车尾正对水流时，将受到重力、地面支持力、水流浮力、汽车与地面之间的摩擦力及水流绕流阻力等作用力的共同作用。当汽车受到的水流浮力与绕流阻力过大时，汽车将失稳从而被水流冲走。目前，国内外学者大多采用起动流速的大小来判断暴雨水流中汽车的稳定性，缺少汽车本身在水流中受到的水流作用力的研究，没有相应的测量装置。由于汽车外形复杂，很难通过流体力学的相关理论直接求解汽车在水流中受到的作用力。同时，在测量汽车在水流中受到的水流作用力和汽车与地面之间的最大静摩擦力时，测量装置不能干扰水流流动。因此，研究如何有效地测量汽车在水流中受到的作用力，分析在不同水流条件下汽车在水流中的稳定性，对于保护人民生命和财产安全都具有重要的作用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种汽车在水流中受到的作用力的测量装置，该装置可用于测量汽车在水流中受到的绕流阻力和汽车与地面之间的最大静摩擦力。

本发明解决其技术问题所采取的技术手段是：该装置包括拉力传感器、第一定滑轮、第一绳子、第二绳子、第二定滑轮、加重物、伸缩装置和位置调节装置。所述拉力传感器的一端与所述位置调节装置固定连接，所述伸缩装置的一端与所述拉力传感器的另一端固定连接，所述第一绳子绕经所述第一定滑轮，所述第一绳子的一端与所述伸缩装置的另一端固定连接，当所述第一绳子的另一端与汽车的车头固定连接时，所述第二绳子绕经所述第二定滑轮，所述第二绳子的一端与汽车的车尾固定连接，所述第二绳子的另一端加载有所述加重物，所述伸缩装置与第一绳子的连接点、第一绳子与汽车的车头的连接点、第二绳子与汽车的车尾的连接点以及第二绳子与加重物的连接点位于同一水流流向平面内；所述第一绳子位于第一定滑轮与汽车的车头之间的部分Ⅰ与所述第二绳子位于第二定滑轮与汽车的车尾之间的部分Ⅱ共线且与地面平行。当所述第一绳子的另一端与汽车的车尾固定连接时，所述第二绳子绕经所述第二定滑轮，所述第二绳子的一端与汽车的车头固定连接，所述第二绳子的另一端加载有所述加重物，所述伸缩装置与第一绳子的连接点、第一绳子与汽车的车尾的连接点、第二绳子与汽车的车头的连接点以及第二绳子与加重物的连接点位于同一水流流向平面内；所述第一绳子位于第一定滑轮与汽车的车尾之间的部分Ⅲ与所述第二绳子位于第二定滑轮与汽车的车头之间的部分Ⅳ共线且与地面平行。

进一步地，本发明所述第一定滑轮处于汽车的上游，所述第二定滑轮处于汽车的下游。

进一步地，本发明还包括显示器，所述显示器的输入端与所述拉力传感器的输出端电连接。

对于汽车在水流中受到的作用力的测量，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明装置在测量时利用在汽车下游加载加重物使汽车达到最大静摩擦力，利用位置调节装置改变最大静摩擦力的方向，可得到汽车在水流中受到的绕流阻力及汽车与地面之间的最大静摩擦力；

（2）本发明装置利用拉力传感器、定滑轮和绳子测量汽车在水中受到的作用力，可减少测量装置对水流的干扰，保证测量结果的精度；

（3）本发明装置加工制作简单，造价低廉，安装方便。

附图说明

图1为本发明装置在汽车的车头正对水流来流时的使用状态示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为本发明装置在汽车的车尾正对水流来流时的使用状态示意图；

图4为图3的俯视图；

图5是汽车与地面之间在水流方向的反方向上达到最大静摩擦力时受力分析图；

图6是汽车与地面之间在水流方向上达到最大静摩擦力时受力分析图；

图中，1.拉力传感器、2.第一定滑轮、3.第一绳子、4.汽车、5.第二绳子、6.第二定滑轮、7.伸缩装置、8.导线、9.显示器、10.加重物、11.第一绳子与伸缩装置的连接点、12.第一绳子与汽车车头的连接点、13.第二绳子与汽车车尾的连接点、14.第二绳子与加重物的连接点、15.第一绳子与汽车车尾的连接点、16.第二绳子与汽车车头的连接点、17.位置调节装置。

具体实施方式