[发明专利]一种用于分层流体中的自推进模型

说明书

本发明公开了一种用于分层流体中的自推进模型，由模型主体、外置电源及细导线组成，模型主体包括主壳体、螺旋桨、电机、传动轴、配重块及挂环。所述外置电源，置于模型外部甚至分层流水槽外部，一般为电压可调节的直流电源，通过细导线与所述模型内电机相连接，通过调节电压大小和改变电压正负级，实现所述模型不同速度前进或后退。所述细导线一般为双股细导线，要尽量细且下沉在水槽底部，以防止其对密度跃层产生额外扰动。采用外置的电压可调的直流电源与特制自推进模型主体有线连接的方式，其优点和有益效果是：在不引入额外扰动密度跃层前提下实现自推进模型的多速度可控运动；自推进模型的运动控制方法简单且易操作，效率高、成本低。

技术领域

本发明涉及一种用于分层流体中的自推进模型，属于水下航行器内波尾迹及非声探测技术领域。

背景技术

在水下航行器生成内波的实验研究中，大多采用无螺旋桨的拖曳模型来等效水下航行器。但这类传统拖曳模型生成内波的机理与水下航行器尾部螺旋桨产生的旋涡和湍流等扰动生成内波的机理是不同的，因此采用自推进模型更具有实际意义。

目前鲜有研究采用自推进模型，其技术难点是螺旋桨的驱动问题。一种解决方式是采用无线遥控技术控制螺旋桨转动，然而由于分层流体下层盐水层为可电导介质，必须在模型上加装一根天线且伸出到上层淡水层来解决信号传输问题，而这又带来了新问题，即加装的天线穿过了密度跃层，在模型运动时直接对密度跃层进行扰动，其扰动强度甚至与模型本身间接对密度跃层的扰动相当，使得实验结果失真。另一种解决方式是采用外置开关方式，即将控制开关安装在实验模型上，实验时用手伸到密度跃层下方的模型上打开开关，而这同样带来了额外扰动，尤其是模型到达水槽另一端时无法及时停止而产生的额外扰动，且模型速度单一，无法实现模型不同速度下的多工况实验。

因此，在水下航行器生成内波的实验研究中，迫切需要一种速度可调节的且对密度跃层无额外扰动的自推进模型。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于分层流体中的自推进模型，实现自推进模型的运动可控和速度可调节，且对分层流体不引入额外干扰扰动，提高实验效率和实验结果可信度。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下的技术方案实现：

一种用于分层流体中的自推进模型，由模型主体、外置电源及细导线组成，所述模型主体通过细导线与外置电源连接，在不引入额外扰动密度跃层前提下实现自推进模型的多速度可控的运动。

优选的，所述主壳体一般为内部中空的回转体，以玻璃钢或环氧树脂等耐腐蚀、易加工的材质为宜；主壳体通常为前后两段，便于内部电机、配重块等的安装与更换，前后两段壳体采用螺纹连接，且保证螺纹连接处的水密性。

优选的，所述螺旋桨为不锈钢材质，桨叶数可任意选取，通常为五叶，桨直径与所述模型大小要匹配，即缩尺比大致相同。

优选的，所述电机一般为直流电机，直径要小于主壳体回转内径，以能安装在主壳体内部为原则。

优选的，所述传动轴为细不锈钢轴，其作用是连接壳体外部螺旋桨和内部电机，起传动作用。

优选的，所述挂环是挂在引导线上的，以前后两个为宜，保证所述模型按引导线直线航行。

优选的，所述配重块一般为铅块，通过配重使所述模型重力略大于其在盐水中的浮力，再配合所述挂环，使模型恰悬挂在引导线上。

优选的，所述外置电源，置于模型外部甚至分层流水槽外部，一般为电压可调节的直流电源，通过细导线与所述模型内电机相连接，通过调节电压大小和改变电压正负级，实现所述模型不同速度前进或后退。

优选的，所述细导线一般为双股细导线，要尽量细且下沉在水槽底部，以防止其对密度跃层产生额外扰动。