[发明专利]结构物斜向出入水实验装置

说明书

本发明涉及结构物斜向出入水实验装置，包括水槽、支撑架和倾斜角度可调地安装在支撑架上的滑轨，滑轨上安装有可在滑轨上滑动的电磁吸附器，电磁吸附器包括用于吸住实验物件的电磁体，结构物斜向出入水实验装置还包括能够控制电磁体得电/失电的控制器、用于在实验物体下滑到位时向控制器发出信号以使电磁体失电的信号器、用于牵引电磁吸附器沿着滑轨移动的起重装置。物体释放时沿滑轨下落，到达信号器处，触发电磁铁断电，释放物体实现自由下落，物体同时具有横向速度和倾斜角的斜向自由入水。若取消信号器，物体与电磁吸附器沿导轨下落，实现斜向强迫入水。若初始时物体在水面以下，起重装置吊起物体沿滑轨上行，实现结构物斜向出水。

技术领域

本发明属于流体动力学实验装置领域，具体涉及一种结构物斜向出入水实验装置。

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。

本发明的技术方案涉及一种结构物斜向出入水实验装置，针对斜向出入水过程中伴随着横向速度和倾斜角两种因素，而目前存在的几类实验装置大多仅考虑了一种因素，造成实验条件的局限性。本发明能够同时考虑这两种因素，有效地丰富了实验工况，而且实验结构相对简单，可同时布局自由入水、强迫入水和强迫出水等实验，操作性强，机械结构可承受较大外力而不变形，保证测量的准确性。设计模式丰富了鱼雷入水，海上救生艇投放，潜射导弹等斜向入水砰击问题的实验条件，而且多因素的综合考虑为实验的科学性提供了保障，具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构物斜向出入水实验装置，满足斜向出入水实验中横向速度和倾斜角度的同时精确控制。

为实现上述目的，本发明的结构物斜向出入水实验装置采用以下的技术方案：结构物斜向出入水实验装置包括水槽、支撑架和倾斜角度可调地安装在支撑架上的滑轨，滑轨上安装有可在滑轨上滑动的电磁吸附器，电磁吸附器包括用于吸住实验物件的电磁体，结构物斜向出入水实验装置还包括能够控制电磁体得电/失电的控制器、用于在实验物体下滑到位时向控制器发出信号以使电磁体失电的信号器、用于牵引电磁吸附器沿着滑轨移动的起重装置。

有益效果：电磁体通电时，物体被吸附到电磁吸附器上，物体从高处释放时沿滑轨下落，到达信号器处，触发电磁铁断电，释放物体实现自由下落。由于滑轨的倾斜，物体下落中存在倾斜角度，并同时产生相应的横向速度，从而实现物体同时具有横向速度和倾斜角的斜向自由入水。与之相似，当不使用信号器时，物体和电磁吸附器同时沿导轨下落，可实现强迫入水。当物体初始在水面以下时，通过起重装置可实现物体与电磁吸附器一起沿导轨上行，实现强迫出水。

装置结构简单，可同时布局自由入水、强迫入水和强迫出水等，可操作性强，而且机械结构可承受较大外力而不变形，保证测量的准确性。设计模式丰富了鱼雷入水，海上救生艇投放、潜射导弹等斜向入水砰击问题的实验条件，而且多因素、多种出入水形式的综合考虑为实验的科学性提供了保障。

进一步的，支撑架包括供滑轨安装的滑轨架，滑轨架为矩形结构，滑轨有两根，两滑轨并列间隔设置在滑轨架上，电磁体为杆状结构，电磁吸附器还包括两个分设在电磁体两端的滑座，两滑座分别安装在对应的滑轨上。