一種水平超空泡與自由面相互作用的實驗裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術公開了一種水平超空泡與自由面相互作用的實驗裝置。水箱內的一側放置橡膠擋板，發射管的一端穿過水箱，發射管另一端經電磁閥與高壓氣缸連接，高壓氣瓶經減壓閥、針閥與氣缸進氣接口連接；發射管和高壓氣缸均能在在小車移動；高速攝影儀的攝像頭正對水箱觀測窗口，高速攝影儀與工控計算機相連。實驗鈍體在高壓氣體的驅動下，在發射管中加速，破膜，射入水中，其周圍逐步出現了伴隨超空泡產生的三維流場。采用高速攝影技術，拍攝到高速鈍體入水時超空泡的形成、發展和潰滅的過程以及超空泡與自由面的相互作用過程，以便研究水中穩態與非穩態超空泡運動規律和水彈道研究等問題?？梢杂糜谘芯坎煌疃取⒉煌嵌认滤纬傻某张萑^程。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及流體力學領域水中航行體的加速發射裝置，尤其是涉及ー種水平超空泡與自由面相互作用的實驗裝置。
技術介紹
水下航行體受到的阻カ約是空中飛行器受到的阻力的80(Γ1000倍，導致傳統水下兵器普遍存在速度慢、航程短、精度低的缺陷。為了提高水下航行體的航速，改善水下兵器的作戰性能，目前一般采用增大推動力和降低航行阻カ這兩種技術途徑。由于在常規情況下，推力増加8倍才能將水下航行體的航速提高I倍。于是，各國進行了大量研究工作來尋求降低水下航行體阻力的方法，超空泡現象就是在這個途中逐漸被發現的。所謂“超空泡”就是物體在水中運動吋，自行或人為地沿運動物體的表面產生的空 氣包層，即在運動物體周圍形成一種類似于可與流體隔離開的“空氣環境”，使之如同在空氣中飛行一般。超空泡技術的出現源自空化理論，即當液體流動在一定壓カ和一定溫度下，液體內部局部壓カ降到一定程度時，在液體或固體與液體交界面上會形成蒸汽或氣體的空穴，即空泡。超空泡技術是ー種革命性的減阻方法，它可以使水下高速運動的航行體獲得90%的減阻量，基于這種新概念、新原理研制的水下超空泡射彈，可以突破常規水下射彈的運動的極限，顯著提高其速度，使其達到1000m/S的量級，大大増加射彈的行程和殺傷力，提聞進攻和防御的能力，使運動在水中的物體實現超聞速的“飛行”。我國在聞速物體出入水誘導產生自然超空泡的基礎試驗研究方面剛剛起步不久，相關的研究単位大多是在水洞中進行，大部分的研究均停留在基本的理論和小型實驗階段，對于準確測量空泡形態、實驗觀察空化器對空泡形成的影響以及超空泡與自由面的相互作用等方面研究很少且不夠深入，并且，多數水洞試驗受弗魯德數/^的影響較大，空泡變形較嚴重，難以準確分析空泡的形態特性。特別是在淺水區發射超空泡武器，還沒有確切的技術論證。目前，超空泡兵器的設計理論都基于經典的空泡獨立膨脹原理，而此原理又基于深水區的超空泡實驗結果。在深水區，因為周圍水體質量很大，空泡無法拖動水介質，于是獨立前行，在水中留下的空泡就“獨立”膨脹。然而，當水層較薄時，存在著空泡與水層的相互作用，空泡獨立膨脹原理不再成立。因此，開發相應的實驗裝置是十分必須的。
技術實現思路
針對上述
技術介紹
中所存在的問題，本技術的目的在于提供ー種水平超空泡與自由面相互作用的實驗裝置，可開展近水自由面或水深度不同時高速物體的出入水誘導超空泡實驗，同時可以開展不同角度下高速物體的出入水誘導超空泡實驗，其速度增加迅速，實驗速度范圍可以達到100m/s至500m/s。為實現上述目的，本技術采取的技術方案是—種研究水平超空泡與自由面相互作用的實驗裝置，包括エ控計算機、高速攝影儀、橡膠擋板、水箱、水箱法蘭、水箱法蘭蓋板、發射管卡環、發射管、兩條軌道、發射管法蘭、管閥連接器、電磁閥、閥缸連接器、高壓氣缸、針閥、氣缸法蘭蓋板、小車支撐架和高壓氣瓶；水箱正面設有觀測窗ロ，水箱內的ー側放置橡膠擋板，水箱的另ー側開有圓管ロ，圓管口上焊有水箱法蘭，水箱法蘭向外依次安裝水箱密封圈和水箱法蘭蓋板；發射管的一端穿過水箱法蘭蓋板，套在發射管外的發射管卡環固定在水箱法蘭蓋板上，發射管另一端內裝有鈍體，發射管另一端與發射管法蘭連接，發射管法蘭經發射管密封圈與管閥連接器一端的法蘭相連接，管閥連接器的另一端與電磁閥出口連接，電磁閥進ロ與閥缸連接器的一端連接，閥缸連接器的另一端與高壓氣缸的一端連接，高壓氣缸的另一端與氣缸法蘭蓋板通過法蘭連接；氣缸壓力表接ロ與氣缸壓カ表連接，高壓氣瓶經減壓閥與針閥相連，針閥與氣缸進氣接ロ連接；發射管安裝在結構相同的兩個小車上，高壓氣缸安裝在另ー小車上，三個小車均能在兩條軌道上滾動，兩條軌道水平放置在小車支撐座上面；高速攝影儀的攝像頭正對水箱觀測窗ロ，高速攝影儀與エ控計算機相連。所述的結構相同的兩個小車，均包括四個小車車輪、小車小托板、小車螺母、四根小車螺柱、發射管托塊和發射管壓蓋；小車小托板下部安裝四個小車車輪，小車小托板上部經小車螺母和小車螺柱與發射管托塊連接，發射管安放在發射管托塊凹槽中，發射管壓蓋蓋在發射管托塊上。所述的另ー小車包括小車大托板、小車螺母、小車螺柱、氣缸托塊、氣缸壓蓋和小車車輪；小車大托板下部安裝四個小車車輪，小車大托板上部經小車螺母和小車螺柱與氣缸托塊連接，高壓氣缸安放在氣缸托塊凹槽中，氣缸壓蓋蓋在氣缸托塊上。本技術具有的有益效果是本技術采用高壓氣源所釋放的氮氣(或其他氣體，如氦氣、壓縮空氣等)來驅動試驗物體加速、發射，實現試驗物體以100m/s至500m/s的速度出入水誘導產生三維自然超空泡流。第一，可以靈活控制水位，實現不同深度下高速物體的出入水誘導超空泡實驗，尤其是實現近液面物體高速運動時其周圍所產生的超空泡與自由面相互的過程；第二，通過調節小車的高度，以實現不同角度下高速物體的出水誘導超空泡實驗，研究功角對于超空泡形成過程的影響；第三，感測窗大，配合使用各種光學儀器和高速攝影技術，可以拍攝到高速鈍體出水時超空泡的形成、發展和潰滅的全過程以及超空泡與自由面的相互作用過程，這樣，就可以研究高速物體出水誘導產生超空泡與自由面的相互作用機理、出水時物體周圍空化氣泡的潰滅機理以及小攻角出水過程中所涉及到的液面和空泡面兩個非線性自由邊界之間的復雜的流體力學行為，同時研究水中準穩態超空泡運動規律和水弾道研究等問題。采用本技術觀察超空泡流方便且直觀，第四，由于發射管水平或者接近水平放置，這使得可根據需要加長或縮短其長度，以使航行體充分加速或達到所需的速度。另外，本技術結構簡單，成本較低，易于推廣。附圖說明圖I是本技術的結構示意圖。圖2是發射段結構圖。圖3是高壓氣缸段結構圖。圖4是發射管底部小車結構主視圖。圖5是發射管底部小車結構側視圖。圖6是氣缸底部小車結構主視圖。圖7是氣缸底部小車結構側視圖。圖中1、エ控計算機，2、高速攝影儀，3、橡膠擋板，4、水箱，5、鈍體，6、水箱法蘭，7、水箱密封圏，8、水箱法蘭蓋板，9、發射管卡環，10、發射管，11、小車車輪，12、小車小托板，13、小車螺母，14、小車螺柱，15、鎖緊夾，16、發射管托塊，17、發射管壓蓋，18、兩條軌道，19、發射管法蘭，20、發射管密封圏，21、管閥連接器，22、電磁閥，23、閥缸連接器，24、高壓氣缸，25、氣缸壓蓋，26、針閥，27、氣缸托塊，28、小車大托板，29、氣缸壓力表，30、氣缸壓力表接ロ，31、氣缸法蘭蓋板，32、氣缸進氣接ロ，33、第二氣體導管，34、小車支撐座，35、第一氣體導管，36、減壓閥，37、高壓氣瓶，38、第一螺栓，39、第一螺母，40、第一墊圈，41、第二螺栓，42、第二螺母，43、第二墊圈，44、第一氣缸密封圏，45、第二氣缸密封圏，46、第四螺栓，47、 第五螺栓，48、第三墊圈，49、第三螺母，50、第三螺栓，27-1、第一氣缸托板，27-2、第二氣缸托板，28-1、第一小車大托板，28-2、第二小車大托板，12-1、第一小車小托板，12-2、第二小車小托板，16-1、第一發射管托板，16-2、第二發射管托板。具體實施方式以下結合附圖和實施例對本技術做進ー步說明。如圖I、圖2、圖3所示，本技術包括エ控計算機I、高速攝影儀2、橡膠擋板3本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種水平超空泡與自由面相互作用的實驗裝置，包括工控計算機（1）、高速攝影儀（2）、橡膠擋板（3）、水箱（4）、水箱法蘭（6）、水箱法蘭蓋板（8）、發射管卡環（9）、發射管（10）、兩條軌道（18）、發射管法蘭（19）、管閥連接器（21）、電磁閥（22）、閥缸連接器（23）、高壓氣缸（24）、針閥（26）、氣缸法蘭蓋板（31）、小車支撐架（34）和高壓氣瓶（37）；水箱（4）正面設有觀測窗口，水箱（4）內的一側放置橡膠擋板（3），水箱（4）的另一側開有圓管口，圓管口上焊有水箱法蘭（6），水箱法蘭（6）向外依次安裝水箱密封圈（7）和水箱法蘭蓋板（8）；發射管（10）的一端穿過水箱法蘭蓋板（8），套在發射管（10）外的發射管卡環（9）固定在水箱法蘭蓋板（8）上，發射管（10）另一端內裝有鈍體（5），發射管（10）另一端與發射管法蘭（19）連接，發射管法蘭（19）經發射管密封圈（20）與管閥連接器（21）一端的法蘭連接，管閥連接器（21）的另一端與電磁閥（22）出口連接，電磁閥（22）進口與閥缸連接器（23）的一端連接，閥缸連接器（23）的另一端與高壓氣缸（24）的一端連接，高壓氣缸（24）的另一端與氣缸法蘭蓋板（31）通過法蘭連接；氣缸壓力表接口（30）與氣缸壓力表（29）連接，高壓氣瓶（37）經減壓閥（36）與針閥（26）相連，針閥（26）與氣缸進氣接口（32）連接；發射管（10）安裝在結構相同的兩個小車上，高壓氣缸（24）安裝在另一小車上，三個小車均能在兩條軌道（18）上滾動，兩條軌道（18）水平放置在小車支撐座（34）上面；高速攝影儀（2）的攝像頭正對水箱（4）觀測窗口，高速攝影儀（2）與工控計算機（1）相連。...

【技術特征摘要】
1.一種水平超空泡與自由面相互作用的實驗裝置，包括工控計算機(I)、高速攝影儀(2)、橡膠擋板(3)、水箱(4)、水箱法蘭(6)、水箱法蘭蓋板(8)、發射管卡環(9)、發射管(10)、兩條軌道(18)、發射管法蘭(19)、管閥連接器(21)、電磁閥(22)、閥缸連接器(23)、高壓氣缸(24)、針閥(26)、氣缸法蘭蓋板(31)、小車支撐架(34)和高壓氣瓶(37);水箱(4)正面設有觀測窗口，水箱(4)內的一側放置橡膠擋板(3)，水箱(4)的另一側開有圓管口，圓管口上焊有水箱法蘭(6)，水箱法蘭(6)向外依次安裝水箱密封圈(7)和水箱法蘭蓋板(8);發射管(10)的一端穿過水箱法蘭蓋板(8)，套在發射管(10)外的發射管卡環(9)固定在水箱法蘭蓋板(8)上，發射管(10)另一端內裝有鈍體(5)，發射管(10)另一端與發射管法蘭(19)連接，發射管法蘭(19)經發射管密封圈(20)與管閥連接器(21) —端的法蘭連接，管閥連接器(21)的另一端與電磁閥(22)出口連接，電磁閥(22)進口與閥缸連接器(23)的一端連接，閥缸連接器(23)的另一端與高壓氣缸(24)的一端連接，高壓氣缸(24)的另一端與氣缸法蘭蓋板(31)通過法蘭連接；氣缸壓力表接口(30)與氣缸壓力表(29)連接，高壓氣瓶(37)經減壓閥(36 )與針閥(26 )相連，針閥(26 ...

【專利技術屬性】
技術研發人員：施紅輝，周素云，胡俊輝，胡青青，
申請(專利權)人：浙江理工大學，
類型：實用新型
國別省市：