[发明专利]一种基于仿生设计的枪虾空化射流试验系统及其调试方法有效

专利信息
申请号: 201910708323.9 申请日: 2019-08-01
公开(公告)号: CN110514398B 公开(公告)日: 2021-08-03
发明(设计)人: 狄长安;韩浩亮 申请(专利权)人: 南京理工大学
主分类号: G01M10/00 分类号: G01M10/00;G01N23/046
代理公司: 南京理工大学专利中心 32203 代理人: 朱沉雁
地址: 210094 江*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 仿生 设计 枪虾空化 射流 试验 系统 及其 调试 方法
【权利要求书】:

1.一种基于仿生设计的枪虾空化射流试验系统,用于研究枪虾空化射流机理,其特征在于:包括

仿生装置,用于模拟枪虾夹螯的闭合过程及空化射流产生过程;

高能发生装置,连接仿生装置,作为仿生装置的驱动源;

水下压力测试模块,连接仿生装置,用于记录仿生装置模拟夹螯产生的空化射流引起的空化气泡压力脉冲的大小;

和高速摄影模块,高速摄影模块分别与水下压力测试模块和仿生装置连接,用于记录仿生装置模拟夹螯的闭合过程及气泡生成成长溃灭过程;

所述仿生装置包括模拟夹螯(10)、软铁丝(16)、增速杠杆(17)、转动轴(15)、杠杆支撑架(18)、试验支架(7)和透明水箱(20),模拟夹螯(10)、软铁丝(16)、增速杠杆(17)、转动轴(15)、杠杆支撑架(18)和试验支架(7)均设置在透明水箱(20)内,透明水箱(20)注水,水平面没过模拟夹螯(10),且位于增速杠杆(17)下方;试验支架(7)包括底板、竖板和试验台,竖板垂直固定在底板上,模拟夹螯(10)和试验台均固定在底板上,杠杆支撑架(18)固定在试验台顶面,增速杠杆(17)通过转动轴(15)与杠杆支撑架(18)转动连接,高能发生装置部分位于增速杠杆(17)一端上方,增速杠杆(17)另一端通过软铁丝(16)连接模拟夹螯(10),水下压力测试模块部分位于透明水箱(20)内。

2.根据权利要求1所述的基于仿生设计的枪虾空化射流试验系统,其特征在于:模拟夹螯(10)包括动螯(10-1)、定螯(10-2)、固定座(10-3)、动螯驱动臂(10-5)和两块侧板(10-4),固定座(10-3)固定在底板上,两块侧板(10-4)平行间隔固定在固定座(10-3)顶面,定螯(10-2)固定在两块侧板(10-4)之间,动螯(10-1)与驱动臂(10-5)固连,驱动臂(10-5)通过转轴与两块侧板(10-4)转动连接,驱动臂(10-5)通过软铁丝(16)与增速杠杆(17)连接,动螯(10-1)位于定螯(10-2)上方,当高能发生装置对增速杠杆(17)施加力时,增速杠杆(17)通过软铁丝(16)带动动螯(10-1)向定螯(10-2)运动,实现闭合。

3.根据权利要求2所述的基于仿生设计的枪虾空化射流试验系统,其特征在于:通过CT扫描枪虾夹螯获得枪虾夹螯的3D模型,再通过3D打印技术获得模拟夹螯(10)。

4.根据权利要求1所述的基于仿生设计的枪虾空化射流试验系统,其特征在于:所述高能发生装置包括空气压缩机(1)、电磁阀(3)和冲击气缸(6),冲击气缸(6)固定在试验支架(7)的竖板上,且位于增速杠杆(17)上方,冲击气缸(6)的冲击杆对准增速杠杆(17)的一端,空气压缩机(1)通过电磁阀(3)控制冲击气缸(6)工作,冲击增速杠杆(17)。

5.根据权利要求1所述的基于仿生设计的枪虾空化射流试验系统,其特征在于:所述水下压力测试模块包括依次连接的水下压力传感器(9)、数据采集仪(11)和第一计算机(12),其中水下压力传感器(9)位于透明水箱(20)内,且位于模拟夹螯(10)前方。

6.根据权利要求1所述的基于仿生设计的枪虾空化射流试验系统,其特征在于:所述高速摄影模块包括高速摄像机(14)、同步触发器(13)、第二计算机(19)和两个补光灯(8),其中高速摄像机(14)设置在透明水箱(20)的侧方,对准模拟夹螯(10),一个补光灯(8)位于模拟夹螯(10)的正上方,另一个补光灯(8)位于模拟夹螯(10)的正前方,高速摄像机(14)通过同步触发器(13)连接数据采集仪(11),高速摄像机(14)连接第二计算机(19)。

7.一种基于权利要求1-6中任意一项所述的基于仿生设计的枪虾空化射流试验系统的调试方法,其特征在于,调试步骤如下:

步骤1、将冲击气缸(6)固定在试验支架(7)竖板上,杠杆支撑架(18)固定在试验台上,通过转动轴(15)将增速杠杆(17)设置在杠杆支撑架(18)上,模拟夹螯(10)固定在底板上,模拟夹螯(10)通过软铁丝(16)连接增速杠杆(17);

步骤2、将透明水箱(20)放在水平台上,通过软气管连接电磁阀(3)与空气压缩机(1)、电磁阀(3)与冲击气缸(6),确定软气管无漏气现象;

步骤3、将水下压力传感器(9)设置在模拟夹螯(10)前端,将水下压力传感器(9)连接到数据采集仪(11)上,数据采集仪(11)连接到第一计算机(12)上;将高速摄像机(14)设置在模拟夹螯侧方一定距离,并连接第二计算机(19);将同步触发器(13)与数据采集仪(11)和高速摄像机(14)连接;将两个补光灯(8)分别通过三角支架设置在模拟夹螯(10)的正上方和正前方;

步骤4、设置数据采集仪(11)采样率、灵敏度、量程,调整到前触发模式;设置高速摄像机(14)的Fps、Resolution、Exposure time,调整到前触发模式;调整模拟夹螯(10)张开角度,打开补光灯(8),调节高速摄像机(14)的镜头光圈和补光灯,使高速摄像机(14)视野明亮,微调焦距使图像清晰,使用标准物标定图像,保存标定图像;

步骤5、检查数据采集仪(11)与高速摄像机(14)是否处于待触发状态,以及空气压缩机(1)的输出压力,确认无误后,通过电磁阀(3)触发仿生装置工作,同时触发高速摄像机(14)和数据采集仪(11)采集数据,保存数据,准备下一次试验。

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