[发明专利]一种航行体可旋转可变角度出入水实验装置及方法

说明书

本发明属于船舶与海洋工程实验技术领域，具体涉及一种航行体可旋转可变角度出入水实验装置及方法。本发明可以模拟航行体在运动过程中变角度出入水、航行体自身旋转、由水流作用而导致的航行体整体偏转以及在出入水过程中同时出现以上几种情况的复杂情况，使模拟实验的环境更能接近真实的航行体出入水环境，并且通过反复实验能够比较不同航行体运动环境对出入水实验的影响。

技术领域

本发明属于船舶与海洋工程实验技术领域，具体涉及一种航行体可旋转可变角度出入水实验装置及方法。

背景技术

航行体出水或入水实验装置是一种可以模拟航行体高速出水或入水，记录航行体表面物面压力以及航行体穿过自由面面时自由面变化的实验装置。出水实验装置与入水实验装置原理十分相似，出水实验是航行体从水中向上穿过自由面进入空气中，而入水实验则是航行体从空气中向下穿过自由面进入水中，出水与入水只是相反的过程。为了节省实验费用，本实验装置将出水装置和入水装置结合为出入水装置，既可以进行出水实验，也可以进行入水实验。

目前的出水或入水实验装置只能进行航行体的垂直出水或入水模拟实验，也有一些出水或入水实验装置可以实现以一定角度斜向直线的出入水实验，但无法让航行体在实验过程中进行变角度。而实际情况下的航行体出水与入水需要面对相当复杂的问题，航行体在实际运动过程中往往需要按照一些特殊的需要进行角度的调整，且在海洋环境下，洋流作用不可避免，这往往会导致航行体在运动过程中有小幅度的偏转。因此可以看出，现有的出入水装置可以模拟的出入水环境与海洋中出入水的环境还有一定差距，从而如何使实验环境与实际海洋环境更相似，及如何将出入水中涉及到的问题尽可能考虑进实验中成为出入水实验的一大课题。

为针对随着对出入水的研究不断深入而出现的更多问题，研发一种更能够模拟真实海洋情况下航行体出入水的实验装置，可以解决航行体在运动过程中不可变角度以及不可旋转的问题，以推动航行体的出入水研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种航行体可旋转可变角度出入水实验装置。

本发明的目的通过如下技术方案来实现：包括实验罐、竖直滑台、伸缩杆和航行体模型滑台；所述的实验罐整体呈圆柱形，在实验罐表面开设有观察窗，在实验罐上部内壁上安装有上圆形轨道，在实验罐下部内壁上安装有下圆形轨道；所述的上圆形轨道与下圆形轨道上均设有两组轨道电机，四组轨道电机分别位于上圆形轨道、下圆形轨道的左右两端，且上圆形轨道上的电机与下圆形轨道上的轨道电机位于同一竖直线；所述的竖直滑台有两个，两个竖直滑台相对布置，每个竖直滑台分别与上圆形轨道、下圆形轨道上的两组轨道电机刚性固定，在每个竖直滑台上均设有一组竖直电机；所述的伸缩杆包括固定杆与滑动杆，固定杆的一端与滑动杆的一端分别通过铰链与两个竖直滑台上的竖直电机连接，滑动杆的另一端开设有矩形开口，固定杆的另一端伸入滑动杆内部；所述的滑动杆内部布置有滑轮，滑轮与固定杆外表面相切，使滑动杆可以沿着固定杆滑动；所述的固定杆中空，在固定杆顶面与底面分别开设有细长型长圆孔，在固定杆内部设有航行体模型滑台轨道；所述的航行体模型滑台包括滑台电机、转动轴和模型安装台；所述的滑台电机布置在固定杆内部的航行体模型滑台轨道上；所述的转动轴安装在滑台电机上，并从固定杆顶面与底面的细长型长圆孔伸出；所述的模型安装台分别安装在转动轴两端；所述的四组轨道电机、两组竖直电机和一组滑台电机分别通过信号控制线缆与控制箱连接，控制箱控制所有电机的运动状态。

本发明还可以包括：

所述的实验罐底部安装有四个支座，用于支撑整个实验装置；所述的实验罐上开设有两个长圆孔开口，均为竖直开口，其中实验罐的前长圆孔开口大而长，实验罐的后长圆孔开口小而短，两个长圆孔开口处均安装与开口相对应大小的高强度钢化玻璃，钢化玻璃外侧贴曲面弧形安装板，利用螺栓将玻璃窗口与钢制罐连接，实验罐正面的观察窗大且长，便于观察实验现象，通过高速摄像机可以记录整个实验过程，实验罐后面的观察窗用于补光，在玻璃窗上贴毛玻璃纸，采用黄头灯为玻璃窗打光，以达到最好的拍摄效果。

本发明的目的还在于提供一种航行体可旋转可变角度出入水实验方法。