一種無干擾空泡流產生的水下超空泡發生裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種無干擾空泡流產生的水下超空泡發生裝置。水箱設有觀測視窗，側壁法蘭孔外裝有密封軟管，發射管一端通過密封軟管插入水箱中后安裝在消音筒內的排氣筒一端，消音筒頂部出氣孔連接排氣管，前端下部開有排水孔，前部開有彈體射出孔，可調消音筒高度的支架固定在水箱里；發射管另一端通過管閥連接器、電磁閥、缸閥連接器、高壓氣缸連接高壓氣源，定位磁鐵置于發射管的另一端外圓柱面上，與定位磁鐵對應的發射管另一端孔內裝有彈體，可調發射管角度支架和可調高壓氣缸高度支架均固定在地面上。調節彈體不同角度入水、調節水箱不同水位和配合流場可視化儀器進行不同水深及發射角度條件下的無擾動段產生的空泡發展過程機理研究。
【專利說明】一種無干擾空泡流產生的水下超空泡發生裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及流體動力學行為及特性的實驗裝置，尤其是涉及一種無干擾空泡流產生的水下超空泡發生裝置。
【背景技術】
[0002]航行體在水中水平高速運行時，航行體周圍的液體將氣化，從而產生覆蓋航行體表面的空泡，當航行體處于整個氣體的包圍之中時，我們把這一氣體區域稱為自然超空泡，此時航行體在空泡內運行，航行體運行的阻力大大減少。隨著社會的發展和科學技術的進步，超空泡相關的研究成果在海洋運輸工業領域以及自然科學領域，尤其是在軍事國防技術中得到了廣泛重要的應用。
[0003]自然超空泡和通氣超空泡是超空泡存在的兩種主要形式。兩者的主要區別是，自然超空泡依靠提高航行體的速度產生，通氣超空泡依靠人工通氣增加空泡內壓強生成。目前對于超空泡的基礎實驗研究主要在水洞中進行，但是水洞存在流速低，容易生成局部空泡的特點，通常需要借助人工通氣生成通氣超空泡來進行研究。然而，高速射彈實驗能獲得高速的彈體運動，容易生成自然超空泡，且實驗成本較低、周期較短，可以作為研究自然超空泡的有效手段，
[0004]高速射彈實驗發生裝置在實驗過程中，由于發射管內彈體前部的氣體在彈體高速驅動作用下較彈體先進入水中，從而產生干擾流場的擾動段，影響超空泡初始發展狀態的觀察研究，摻雜有空氣射流的擾動流暢致使超空泡流場更為復雜，彈體入水后的彈道也容易受到這一擾流段的影響，不利于自然空泡發生過程的研究。因此，解決彈體前部空氣產生擾流段這一問題，對于研究自然超空泡的發展、形成全過程有非要重要的意義，對于提高高速射彈發生裝置的實驗精確性也有很好的幫助。
【發明內容】
[0005]針對上述【背景技術】中所存在的問題，本實用新型的目的在于提供一種無干擾空泡流產生的水下超空泡發生裝置，可實現在不同水位下，以及不同發射角度下，無擾流段空泡產生的高速入水射彈發生實驗研究。
[0006]為實現上述目的，本實用新型采取的技術方案是:
[0007]本實用新型包括消音筒，排氣管，排氣筒，緊定螺釘，密封軟管，發射管，定位磁鐵，彈體，管閥連接器，電磁閥，缸閥連接器，高壓氣缸，高壓氣源，氣缸支架，發射管支架，水箱，消音筒支架；水箱正面和背面設有機玻璃的觀測視窗，水箱側壁開有法蘭孔，法蘭孔外裝有密封軟管，發射管的一端通過密封軟管插入水箱中安裝在消音筒內的排氣筒的一端，通過緊定螺釘連接消音筒和排氣筒，消音筒的頂部開有出氣孔，出氣孔連接排氣管，消音筒的前端下部開有排水孔，消音筒的前部開有彈體射出孔，可調消音筒高度的消音筒支架固定在水箱里；發射管的另一端通過管閥連接器、電磁閥、缸閥連接器，與高壓氣缸相連，高壓氣缸連接高壓氣源，定位磁鐵置于發射管的另一端的外圓柱面上，與定位磁鐵對應的發射管的另一端孔內裝有彈體，可調發射管角度的發射管支架和可調高壓氣缸高度的氣缸支架均固定在地面上。
[0008]所述的排氣筒為階梯狀筒體，排氣筒大端筒體與消音筒緊密配合，大端筒體上下各開一螺紋孔，排氣筒與消音筒尾部的螺紋孔用緊定螺釘連接發射管，排氣筒小端筒體上開有四排沿圓周等分分布的排氣孔。
[0009]所述的氣缸支架包括:兩顆銷釘、兩根上連接桿、兩個鎖緊螺母、兩根下連接桿、底座、四個滑輪；高壓氣缸底面分別通過各自銷釘與各自上連接桿的一端連接，兩個上連接桿有外螺紋，通過各自的鎖緊螺母固緊上連接桿，兩根下連接桿垂直固定在底座上，底座下面安裝有四個滑輪。
[0010]所述的發射管支架包括:兩顆銷釘、支撐桿、固定桿、定位銷、底座；發射管底面分別通過銷釘與固定桿的一端和支撐桿的一端連接，固定桿的另一端與底座(連接，支撐桿的另一端上開有等間距的小孔，支撐桿的另一端插入并穿過固定桿，定位銷通過固定桿孔和支撐桿上的小孔進行定位，選擇支撐桿上的不同孔的位置與定位銷配合，能使發射管實現不同角度的傾斜。
[0011]本實用新型具有的有益效果是:
[0012]本實用新型采用由排氣筒，排氣管，消音筒，緊定螺釘組成的排氣消音機構，通過對氣流的正確有效快速的導流，使彈體前部的壓縮氣體能夠很好的通過此排氣消音機構進入大氣，不會產生擾動前端流場的沖擊氣體，另外通過這種排氣方式，降低實驗中彈體運行過程產生的噪音；通過發射管支架，消音筒支架和氣缸支架的調節，可設定不同的射彈角度，進行不同的對比實驗；在不同水位及不同發射角度射彈實驗過程中，另外配合水位的調節可以進行彈體傾斜入水和出水空泡實驗。定位磁鐵可以保證鋼性彈體在發射管內的位置準確可靠，不會發生偏斜和滑落，使彈體在高壓驅動氣體作用下按正常的彈道軌跡運行，進行高速射彈的入水和出水實驗研究。本實用新型結構簡單，裝卸容易，方便實用，成本低廉，便于維護。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型整體結構示意圖。
[0014]圖2是彈體發射過程中氣流流向示意圖。
[0015]圖3是圖1中排氣筒的立體圖。
[0016]圖4是氣缸支架立體圖。
[0017]圖5是圖1A-A處的局部剖視圖。
[0018]圖6是發射管支架立體圖。
[0019]圖中:1.消音筒、2.排氣管、3.排氣筒、4.緊定螺釘、5.密封軟管、6.發射管、7.定位磁鐵、8.彈體、9.管閥連接器、10.電磁閥、11.缸閥連接器、12.高壓氣缸、13.高壓氣源、14.氣缸支架、15.發射管支架、16.水箱、17.消音筒支架、14-1.銷釘、14-2.上連接桿、
14-3.鎖緊螺母、14-4.下連接桿、14-5.底座、14-6.滑輪、15-1.銷釘、15-2.支撐桿、15-3.固定桿、15-4.定位銷、15-5.底座。
【具體實施方式】[0020]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。
[0021]如附圖1、圖2所示，本實用新型包括消音筒1，排氣管2，排氣筒3，緊定螺釘4，密封軟管5，發射管6，定位磁鐵7，彈體8，管閥連接器9，電磁閥10，缸閥連接器11，高壓氣缸12，高壓氣源13，氣缸支架14，發射管支架15，水箱16，消音筒支架17 ;水箱16正面和背面設有機玻璃的觀測視窗，透過視窗的有機玻璃可觀測到水箱16內的水位及彈體8發射后空泡產生和發展的過程；水箱16左側下方有水位調節裝置，通過控制水位調節裝置，可改變水箱16內水位；水箱16側壁開有法蘭孔，法蘭孔外裝有密封軟管5，發射管6的一端通過密封軟管5插入水箱16中后安裝在消音筒I內的排氣筒3的一端，通過緊定螺釘4連接消音筒I和排氣筒3，消音筒I的頂部開有出氣孔，出氣孔連接排氣管2，消音筒I的前端下部開有排水孔(排除消音筒I中的上次試驗所進入的水)，消音筒I的前部開有彈體射出孔，可調消音筒I高度的消音筒支架17固定在水箱16里；發射管6的另一端通過管閥連接器9、電磁閥10、缸閥連接器11，與高壓氣缸12相連，高壓氣缸12連接高壓氣源13，定位磁鐵7置于發射管6的另一端的外圓柱面上，與定位磁鐵7對應的發射管6的另一端孔內裝有彈體8，可調發射管6角度的發射管支架15和可調高壓氣缸12高度的氣缸支架14均固定在地面上。
[0022]如附圖2、圖3所示，所述的排氣筒3為階梯狀筒體，排氣筒3大端筒體與消音筒I緊密配合，大端筒體上下各開一螺紋孔，排氣筒3與消音筒I尾部的螺紋孔用緊定螺釘4連接發射管6，排氣筒3小端筒體上開有四排沿圓周等分分布的排氣孔。此部分形成的排氣消音機構，能對發射過程彈體8前部的氣體形成有效快速導流，將其排除到大氣中，從而在彈體8入水前，對流場不會產生擾流現象，對彈體8入水時的流場的觀測及分析研究提供很大幫助
[0023]如附圖4、圖5所示，所述的氣缸支架14包括:兩顆銷釘14-1、兩根上連接桿14-2、兩個鎖緊螺母14-3、兩根下連接桿14-4、底座14-5、四個滑輪14_6 ;高壓氣缸底面分別通過各自銷釘14-1與各自上連接桿14-2的一端連接，兩個上連接桿14-2的另一端分別裝在各自的下連接桿14-4孔中，兩根上連接桿14-2上端均有外螺紋，通過各自的鎖緊螺母14-3固緊上連接桿14-2，兩根下連接桿14-4垂直固定在底座14-5上，底座14_5下面安裝有四個滑輪14-6，可方便分離管閥連接器9，方便彈體8的裝填及設備移位、維修等。通過調節鎖緊螺母14-3，可調節氣缸支架14的高度，從而在通過調節發射管6支架調節發射角度時，同步調節高壓氣缸12的高度和消音筒I的高度，保持整個裝置的角度一致和穩定。
[0024]如附圖6所示，所述的發射管支架15包括:兩顆銷釘15-1、支撐桿15_2、固定桿15-3、定位銷15-4、底座15-5 ;發射管6底面分別通過銷釘15_1與固定桿15_3的一端和支撐桿15-2的一端連接，固定桿15-3的另一端與底座15-5連接，支撐桿15_2的另一端上開有等間距的小孔，支撐桿15-2的另一端插入并穿過固定桿15-3，定位銷15-4通過固定桿15-3孔和支撐桿15-2上的小孔進行定位，選擇支撐桿15-2上的不同孔的位置與定位銷
15-4配合，能使發射管6實現不同角度的傾斜，從而實現不同入水角度彈體發射實驗。
[0025]本實用新型的工作過程如下:
[0026]實驗開始前，移動氣缸支架14，打開管閥連接器9，將彈體8放入發射管6中，利用定位磁鐵7將彈體8固定到實驗所需位置，鎖緊管閥連接器9，然后用密封錫紙薄膜密封住消音筒I左端的彈體射出孔，再在水箱16內放入實驗所需的一定深度的水，打開高壓氣源13將高壓氮氣充入到高壓氣缸12中，使得高壓氣缸12的壓力達到實驗需要的壓力值，打開電磁閥10，高壓氣體推動彈體8高速運動，發射管6中彈體8前端氣體被驅動壓縮后進入排氣筒3內部，由排氣筒3管壁上的排氣孔到達消音筒I內部，然后通過消音筒I上部的排氣管2進入大氣中，隨后高速運動的彈體8沖破消音筒I前端的密封錫紙薄膜進入水箱16中，在70m/iTl00m/S高速運動的彈體8表面形成超空泡，進行無擾動段高速射彈超空泡流的實驗。
[0027]通過調整發射管支架15的角度，同時打開鎖緊螺母14-3，調節氣缸支架14和消音筒支架17的高度，可以調整發射管6及整個系統的發射角度，實現不同發射角度下水下彈體高速射彈產生超空泡的實驗研究。通過控制水箱16左下角的水位調節裝置，可改變水箱內水位，實現不同水位下高速射彈實驗研究。
[0028]經過上述方法，使用上述試驗裝置可實現不同傾斜角度水下發射彈體，用于前端無擾動流產生的高速入水射彈超空泡發生實驗研究。
【權利要求】
1.一種無干擾空泡流產生的水下超空泡發生裝置，其特征在于:包括消音筒(1)，排氣管(2)，排氣筒(3)，緊定螺釘(4)，密封軟管(5)，發射管(6)，定位磁鐵(7)，彈體(8)，管閥連接器(9)，電磁閥(10)，缸閥連接器(11)，高壓氣缸(12)，高壓氣源(13)，氣缸支架(14)，發射管支架(15)，水箱(16)，消音筒支架(17);水箱(16)正面和背面設有機玻璃的觀測視窗，水箱(16)側壁開有法蘭孔，法蘭孔外裝有密封軟管(5)，發射管(6)的一端通過密封軟管(5)插入水箱(16)中安裝在消音筒(I)內的排氣筒(3)的一端，通過緊定螺釘(4)連接消音筒(I)和排氣筒(3)，消音筒(I)的頂部開有出氣孔，出氣孔連接排氣管(2)，消音筒(I)的前端下部開有排水孔，消音筒(I)的前部開有彈體射出孔，可調消音筒(I)高度的消音筒支架(17)固定在水箱(16)里；發射管(6)的另一端通過管閥連接器(9)、電磁閥(10)、缸閥連接器(11)，與高壓氣缸(12)相連，高壓氣缸(12)連接高壓氣源(13)，定位磁鐵(7)置于發射管(6)的另一端的外圓柱面上，與定位磁鐵(7)對應的發射管(6)的另一端孔內裝有彈體(8)，可調發射管(6)角度的發射管支架(15)和可調高壓氣缸(12)高度的氣缸支架(14)均固定在地面上。
2.根據權利要求1所述的一種無干擾空泡流產生的水下超空泡發生裝置，其特征在于:所述的排氣筒(3)為階梯狀筒體，排氣筒(3)大端筒體與消音筒(I)緊密配合，大端筒體上下各開一螺紋孔，排氣筒(3)與消音筒(I)尾部的螺紋孔用緊定螺釘(4)連接發射管(6)，排氣筒(3)小端筒體上開有四排沿圓周等分分布的排氣孔。
3.根據權利要求1所述的一種無干擾空泡流產生的水下超空泡發生裝置，其特征在于，所述的氣缸支架(14)包括:兩顆銷釘(14-1)、兩根上連接桿(14-2)、兩個鎖緊螺母(14-3)、兩根下連接桿(14-4)、底座(14-5)、四個滑輪(14-6);高壓氣缸底面分別通過各自銷釘(14-1)與各自上連接桿(14-2)的一端連接，兩個上連接桿(14-2)的另一端分別裝在各自的下連接桿(14-4)孔中，兩根上連接桿(14-2)上端均有外螺紋，通過各自的鎖緊螺母(14-3 )固緊上連接桿(14-2 )，兩根下連接桿(14-4 )垂直固定在底座(14_5 )上，底座(14_5 )下面安裝有四個滑輪(14-6)。
4.根據權利要求1所述的一種無干擾空泡流產生的水下超空泡發生裝置，其特征在于，所述的發射管支架(15)包括:兩顆銷釘(15-1)、支撐桿(15-2)、固定桿(15-3)、定位銷(15-4)、底座(15-5);發射管(6)底面分別通過銷釘(15-1)與固定桿(15-3)的一端和支撐桿(15-2)的一端連接，固定桿(15-3)的另一端與底座(15-5)連接，支撐桿(15-2)的另一端上開有等間距的小孔，支撐桿(15-2)的另一端插入并穿過固定桿(15-3)，定位銷(15-4)通過固定桿(15-3)孔和支撐桿(15-2)上的小孔進行定位，選擇支撐桿(15-2)上的不同孔的位置與定位銷(15-4)配合，能使發射管(6)實現不同角度的傾斜。
【文檔編號】G01M10/00GK203385538SQ201320430706
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年7月17日 優先權日:2013年7月17日
【發明者】胡青青, 陳波, 施紅輝, 胡俊輝, 王昀 申請人:浙江理工大學
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
