[发明专利]物体稳定多角度入水实验装置

说明书

本发明属于水力学实验模型设施，具体涉及一种物体稳定多角度入水实验装置，包括透明水箱、电磁释放装置以及数据采集系统，电磁释放装置包括支撑柱和竖直杆，竖直杆的一端通过第一铰接头与横向支撑杆铰接连接，另一端通过第二铰接头与底部吸附有入水物体的电磁铁块铰接连接。横向入水角度调节指针和纵向入水角度调节指针均竖直固定在竖直杆不同侧面上，横向入水角度量角器固定设置在横向支撑杆上，纵向入水角度量角器固定设置在电磁铁块上，电磁释放装置通过电缆与工控计算机相连。数据采集系统包括由工控计算机控制的同步仪、激光发射器、高速摄像仪和高速照相机。本发明可稳定释放不同形状的入水物体，且可精确控制物体的入水角度。

技术领域

本发明属于水力学实验模型设施，具体涉及一种物体稳定多角度入水实验装置。

背景技术

物体出入水问题广泛存在于军事、工程、日常生活等众多领域，如潜射导弹、反潜导弹、高速鱼雷、返回舱入水、潜艇入水、飞机水面迫降、运动员跳水等，在理论研究和实际应用方面均具有重要价值，一直以来都是船舶和海洋工程领域中十分重要的研究课题。出入水过程虽然只是一个非常短暂的瞬态过程，但这个短暂的过程特点明显，涉及强非线性自由面运动及破碎、湍流与漩涡、物体的运动与变形、物体与水的耦合相互作用等，在很大程度上决定了运动体是否能稳定的从一种介质进入到另一种介质，使得此过程在运动体整个运动过程中占有极其重要的地位。由于出入水问题涉及到的运动十分复杂，现有的理论分析方法不能很好地对此物理过程准确分析，因此目前主要采用大量实验研究数据和数值模拟技术来获得近似数据。实验研究所得数据常常被用来与数值模拟结果对比，以验证数值模拟技术的准确性。因此对出入水问题的实验室实验研究对出入水过程的研究来说具有不可取代的作用。1983年，Greenhow和Lin等利用机械夹持装置进行了水平圆柱入水和楔形体入水实验，1996年Glasheen和Mcmahon利用导轨开展了圆盘入水实验。然而，现有的物体入水实验装置大都采用简单的机械夹持装置而出水一般采用绳索牵引方式，在物体入水前的机械释放过程往往不可避免的伴随着机械振动，而此机械振动对物体入水的倾角将产生严重影响。为了减小震荡，每次实验前又要花费大量时间来降低入水物体的晃动，大大影响实验效率。此外，目前的实验装置仅针对单一形状物体入水，且物体的入水倾角往往是固定的，当需要研究不同形状的物体的入水问题或者需要改变物体的入水倾角时，往往只能更换实验装置，费时费力，大大影响实验效率。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种物体稳定多角度入水实验装置，其可稳定释放不同形状的入水物体，且可精确控制物体的入水角度。

为解决上述技术问题，本发明包括透明水箱、设置于透明水箱上方的电磁释放装置以及由工控计算机控制连接的数据采集系统，所述电磁释放装置包括固定设置于横向支撑杆上的横向入水角度量角器，所述横向支撑杆与竖直杆的一端活动连接，所述竖直杆的另一端与电磁铁块活动连接，电磁铁块上固定设置有纵向入水角度量角器。

进一步的，与所述横向入水角度量角器相配合的横向入水角度调节指针和与纵向入水角度量角器相配合的纵向入水角度调节指针竖直固定在竖直杆的不同侧面上。

进一步的，所述横向支撑杆的一端与竖直杆的一端通过第一铰接头铰接连接，竖直杆的另一端通过第二铰接头与电磁铁块铰接连接，横向支撑杆的另一端与可拆卸套接设置在支撑柱上的升降套筒固定连接。

进一步的，所述数据采集系统包括由工控计算机控制连接的同步仪、激光发射器、高速摄像仪和高速照相机。

进一步的，所述透明水箱放置在支架上，所述激光发射器通过激光导臂将激光发射头置于透明水箱正下方。

进一步的，所述电磁铁块吸附有入水物体，所述入水物体为铁质或者内部嵌有铁块的楔形体、柱体、球体、锥体或其他不规则形状的物体。

进一步的，所述透明水箱为玻璃水箱或者透明塑料水箱。

本发明的有益效果如下：