[发明专利]洛伦兹力浮态空间轨迹变换装置

权利要求书

1.一种洛伦兹力浮态空间轨迹变换装置，其特征在于，其包括：箱盖(1)、箱体(3)、成对布置的电极板(4)、阀门组(5)、螺堵(6)、液流管(7)、液压泵(8)、电机(9)、海底地质特征模拟元件(10)、观察窗(11)；

所述箱体(3)背面上布置电磁铁，箱盖(1)顶部和箱体(3)底部布置成对的电极板(4)，箱体(3)左右两个侧面布置成对的电极板(4)；由此，箱体(3)上下、左右方向加上电场，前后方向加上磁场；

所述观察窗(11)为透明窗体，开设于箱体(3)的一个侧面板上；

所述箱体(3)上设有所述阀门组(5)，螺堵(6)用于与阀门组(5)配合使用，所述阀门组(5)、液流管(7)、液压泵(8)、电机(9)依次连接；

所述箱体(3)内注入透明液体，把电荷球(12)放入液体中，盖上箱盖(1)；

从观察窗(11)中观察电荷球(12)，电荷球(12)受到浮力和重力作用，通过改变箱盖(1)顶部和箱体(3)底部成对布置的电极板(4)的电压，调节上下电场强度或方向，使电荷球(12)悬浮于液体内；

通过改变箱体(3)左右两个侧面成对布置的电极板(4)的电场强度，观察电荷球(12)的运动过程，当电荷球(12)获得一定初速后，关闭左右电场，同时开启前后由电磁铁产生的磁场；

观察电荷球(12)的运动过程，由于液体阻力作用，电荷球(12)并非作圆周运动，而是半径逐渐减小的螺旋线运动，流体阻力越小，螺旋线半径衰减越慢，电荷球(12)速度越大，螺旋线半径衰减越快。

2.如权利要求1所述的洛伦兹力浮态空间轨迹变换装置，其特征在于，所述电荷球(12)的外形设置为潜水器形状，可以考察其流体阻力作用下的加速特性，或者偏航、俯仰动作的机动性能，从而为其性能优化提供基础认识。

3.如权利要求1所述的洛伦兹力浮态空间轨迹变换装置，其特征在于，在箱体(3)底部设置海底地质特征模拟元件(10)，并通过阀门组(5)、液流管(7)、液压泵(8)、电机(9)配合工作来模拟海底洋流。

4.如权利要求3所述的洛伦兹力浮态空间轨迹变换装置，其特征在于，所述阀门组(5)不同阀门的切换可以实现不同形态的洋流，通过模拟海洋地质环境和洋流，考察潜航器在复杂水文环境下的行为表现，从而提高其适应海洋环境的能力。

5.如权利要求4所述的洛伦兹力浮态空间轨迹变换装置，其特征在于，所述螺堵(6)用于把暂时不用的阀门堵住。

6.如权利要求4所述的洛伦兹力浮态空间轨迹变换装置，其特征在于，根据实际需要，所述电荷球(12)所设置的形状还包括：球形，椭球形，水滴形。

7.如权利要求1所述的洛伦兹力浮态空间轨迹变换装置，其特征在于，所述装置还包括设置于箱体(3)壁面上的面阵传感器(2)，面阵传感器(2)通过感知电荷球(12)反射的光线以及计算机处理不同反射光线之间的夹角从而实时捕捉电荷球(12)的空间位置，利用计算机对电荷球(12)的位置信息进行标定和解算，从而可以计算出其实时速度、加速度，这为研究其电磁场、流体中的运动特性提供了量化手段。

8.如权利要求1所述的洛伦兹力浮态空间轨迹变换装置，其特征在于，所述电磁铁为板式电磁铁。

9.如权利要求1所述的洛伦兹力浮态空间轨迹变换装置，其特征在于，如果电荷球(12)运动平面垂直于磁场方向，其运动轨迹为平面螺旋线，如果电荷球(12)运动平面不垂直于磁场方向，而是在磁场平行方向和垂直方向均有速度分量，则其运动轨迹为空间锥形螺旋线。

10.如权利要求1所述的洛伦兹力浮态空间轨迹变换装置，其特征在于，所述电场强度的变化通过调节电极板电压的变化来实现，磁场强度的变化通过调节电磁铁电流的大小来实现。