潜射航行体的可变角度发射的超空泡实验发生装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种潜射航行体的可变角度发射的超空泡实验发生装置。包括用于倾斜向上发射航行体的发射部件和水箱体部件、用于调整发射部件角度和高度的升降旋转部件；高压气源依次经高压气缸、缸阀连接器、电磁阀后与管阀连接器连接，发射管密封连接在管阀连接器上；球阀安装在水箱朝下倾斜的一侧面上，水箱上设有可水平滑动的水箱盖，高压气缸固定在第一底座上，第一底座铰接在第二底座上，第一底座通过圆弧旋转机构固定在第二底座上；第二底座和第三底座上之间连接有可升降的机构。本发明可以实现不同角度与深度的发射，同时实现水外发射，避免产生水进入发射管增大阻力的情况，为研究潜射航行体超空泡的发生提供了实验基础。
【专利说明】潜射航行体的可变角度发射的超空泡实验发生装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种超空泡实验发生装置，尤其是涉及一种潜射航行体的可变角度发射的超空泡实验发生装置。
【背景技术】
[0002]空化泡是液体流动在一定压力和温度下发生的气化或汽化的现象。当水下航行体与周围液体相对运动速度增大，航行体周围压强将降低；速度增大到一定程度时，部分水体的压强将低于其饱和蒸汽压，从而变为汽态，称为空化现象。随着航行体速度的不断增加，空泡不断增大，当空泡将整个航行体包裹起来之后便形成超空泡。早期，由于空化腐蚀，空泡现象一直是人们想避免的，然而在20世纪60年代，前苏联科学家发现，运动物体的速度提高到一定程度时，物体表面会被一层气泡所包围，即产生“超空化现象”。此时，水的阻力会大大降低，气泡也不会因为爆裂而对运动物体表面产生冲击。此后，研究人员发现航行体在水中的摩擦阻力约为空气中阻力的850倍，而超空泡技术的应用可以使水下航行体的摩擦阻力大幅减小。超空泡航行体这一减阻特性在军事国防技术中得到了广泛的应用。
[0003]由于我国超空泡技术起步较晚，虽取得一定的理论和实践成果，但与国外技术相比还有一定的差距。目前我国对于超空泡技术的研究大都集中在入水和垂直出水方面，对于潜射航行体有角度出水研究较少，发射装置相对而言也比较不完善。对于有角度出水发射，把发射管深入水中会造成发射管内进水，致使阻力增大，不易产生超空泡；目前的超空泡发射装置大多是垂直发射和有角度入水发射，对于有角度的出水发射装置不易精确调节角度范围。
【发明内容】
[0004]针对上述【背景技术】中所存在的问题，本发明的目的在于提供一种潜射航行体的可变角度发射的超空泡实验发生装置，实现不同发射角度的潜射航行体出水实验研究。
[0005]为实现上述目的，本发明采取的而技术方案是:
本发明包括用于倾斜向上发射航行体的发射部件和水箱体部件、用于调整发射部件角度和高度的升降旋转部件，相对水箱体部件布置的发射部件固定在升降旋转部件上。
[0006]所述的发射部件:包括高压气源、高压气缸、缸阀连接器、电磁阀和管阀连接器；高压气缸输入端与高压气源相连，高压气缸输出端依次经缸阀连接器、电磁阀后与管阀连接器的一端连接，发射管密封连接在管阀连接器的另一端上；
所述的水箱体部件:包括水箱、软隔垫、水箱滚轮和球阀；球阀安装在水箱朝下倾斜的一侧面上，球阀法兰孔与水箱的法兰孔之间设有隔膜，球阀出口与法兰盘连接，球阀与法兰盘之间设有锡纸，水箱上设有可水平滑动打开的水箱盖，软隔垫粘在水箱盖上，水箱底部设有水箱滚轮；发射管朝向水箱的球阀的通道；
所述的升降旋转部件:包括第一底座、第二底座、第三底座上、第二底座支撑柱和第三底座支撑柱；高压气缸通过两个压紧块固定在第一底座上，第一底座一端铰接在第二底座的一端上，第一底座另一端连接在圆弧旋转机构上，圆弧旋转机构固定在第二底座的另一端上；第二底座和第三底座上均水平放置，第二底座下部的第二底座支撑柱与第三底座上上部的第三底座支撑柱相互套接，第二底座支撑柱上沿竖直方向间隔均布有固定孔，第三底座支撑柱上设有与固定孔对应且沿竖直方向的腰形槽，定位螺栓穿过固定孔和腰形槽将第二底座支撑柱和第三底座支撑柱定位。
[0007]所述的圆弧旋转机构包括弧形槽支架和弧形角度尺，弧形槽支架和弧形角度尺均呈1/4圆弧且圆弧相同，弧形槽支架固定在第二底座的另一端上，弧形角度尺安装在弧形槽支架的弧形槽上，弧形角度尺上沿圆弧方向间隔均布设有通孔，第二固定螺栓穿过弧形角度尺上的通孔与弧形槽将装置固定。
[0008]所述的缸阀连接器和管阀连接器均有两个法兰盘相连接组成，电磁阀两端分别连接在缸阀连接器和管阀连接器的法兰孔上，管阀连接器的两个法兰盘之间设有皮垫，皮垫的中心孔小于航行体的直径。
[0009]所述的水箱上设有滚动槽，水箱盖两侧下端连接有轮子，轮子位于滚动槽滚动。
[0010]所述的水箱下部设有用于充、放水的可调水阀。
[0011]所述的弧形角度尺上的通孔以户型角度尺圆弧的圆心为圆心并且沿弧形槽圆弧方向相邻间隔10度布置。
[0012]所述的弧形角度尺上设有以弧形角度尺圆弧的圆心为圆心并且沿弧形角度尺圆弧方向相邻间隔5度布置的角度刻度。
[0013]所述的第三底座底部设有底座滚轮。
[0014]本发明具有的有益效果是:
本发明通过设计铰链形成转动副，从而使整个发射装置能够转动；通过设计弧形槽和弧形角度尺，使发射装置能够实现精确角度发射；通过设计第二底座支撑柱和第三底座支撑柱实现发射装置在不同高度发射。本发明可以进行潜射航行体有角度出水发射，且发射角度可以相对精确调节，这对研究潜射航行体有角度出水形成的超空泡有非常重要的意义；另外，水箱左下方成一定角度倾斜，在开孔处焊接法兰孔，通过隔膜与球阀连接，可以实现发射管在水箱外发射，避免发射管内进水导致阻力变大速度减小以致无法产生超空泡的情况，大大提高了超空泡产生的成功率。本发明结构简洁，操作简单，拆装容易，易于推广，成本低廉，便于维护。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本发明的整体结构示意图。
[0016]图2是发射部件结构示意图。
[0017]图3是本发明旋转支架结构示意图。
[0018]图4是本发明升降支架结构示意图。
[0019]图5是图1中水箱上半部分及顶盖的右视图。
[0020]图6是图1中的A的放大图。
[0021]图中:1、高压气源，2、高压气缸，3、压力表，4、压紧块，5、紧固螺栓，6、弧形槽，7、弧形角度尺，8、第一固定螺栓，9、缸阀连接器，10、电磁阀，11、管阀连接器，12、皮垫，13、发射管，14、水箱，15、软隔垫，16、轮子，17、航行体，18、水箱滚轮，19、球阀，20、锡纸，21、第一底座，22、腰形槽，23、第二底座，24、底座滚轮，25、第三底座，26、定位螺栓，27、第二固定螺栓，28、销钉，29、法兰盘，19-1、隔膜，30、第二底座支撑柱，31、第三底座支撑柱，32、水箱盖，33、
第三固定螺栓。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。
[0023]如图1所示，本发明包括用于倾斜向上发射航行体的发射部件和用于下方倾斜接收航行体的水箱体部件、用于调整发射部件角度和高度的升降旋转部件，相对水箱体部件布置的发射部件固定在升降旋转部件上，发射部件可沿升降旋转部件在水平和竖直之间的90度范围内旋转。
[0024]如图2所示，发射部件:包括高压气源1、高压气缸2、缸阀连接器9、电磁阀10和管阀连接器11 ;高压气缸2输入端与高压气源I相连，高压气缸2上设有用于显示的压力表3，高压气缸2输出端依次经缸阀连接器9、电磁阀10后与管阀连接器11的一端连接，发射管13密封连接在管阀连接器11的另一端上；
如图1所示，水箱体部件:包括水箱14、软隔垫15、水箱滚轮18和球阀19 ;球阀19安装在水箱14朝下倾斜的一侧面上，如图6所示，球阀19法兰孔与水箱14的法兰孔之间设有隔膜19-1，球阀19出口与法兰盘29连接，球阀19与法兰盘29之间设有锡纸20，水箱14上设有可水平滑动打开的水箱盖32，软隔垫15粘在水箱盖32上，水箱14底部设有水箱滚轮18 ;发射管13朝向水箱14的球阀19的通道。
[0025]法兰盘29和球阀19出口不是密封的，因为每做一次实验后，锡纸被航行体穿破，下一次实验前需要更换锡纸，锡纸的作用是在球阀打开后可以在子弹发射前防止水流出。
[0026]如图3、图4所示，升降旋转部件包括旋转支架和升降支架:包括第一底座21、第二底座23、第三底座25、第二底座支撑柱30和第三底座支撑柱31 ;高压气缸2通过两个压紧块4固定在第一底座21上，两个压紧块4通过紧固螺栓5固定连接在高压气缸2两侧，第一底座21 —端通过销钉28铰接在第二底座23的一端上，第一底座21另一端通过销钉连接在圆弧旋转机构上，圆弧旋转机构通过第三固定螺栓33固定在第二底座23的另一端上；第二底座23和第三底座25上均水平放置,第二底座23下部四角上各设有第二底座支撑柱30，第三底座上25上部四角上各设有与第二底座支撑柱30对应的第三底座支撑柱31，第二底座23下部的第二底座支撑柱30与第三底座上25上部的第三底座支撑柱31相互套接，第二底座支撑柱30上沿竖直方向间隔均布有固定孔，第三底座支撑柱31上设有与固定孔对应且沿竖直方向的腰形槽22，定位螺栓26穿过固定孔和腰形槽22将第二底座支撑柱30和第三底座支撑柱31定位，达到调节高度的目的。
[0027]圆弧旋转机构包括弧形槽支架和弧形角度尺7，弧形槽支架和弧形角度尺7均呈1/4圆弧且圆弧相同，弧形槽支架固定在第二底座23的另一端上，弧形角度尺7安装在弧形槽支架的弧形槽6内，弧形角度尺7上沿圆弧方向间隔均布设有通孔，第二固定螺栓27穿过第一底座21另一端与通孔连接将第一底座21角度固定。
[0028]缸阀连接器9和管阀连接器11均有两个法兰盘相连接组成，两个法兰盘之间通过第一固定螺栓连接，电磁阀10两端分别连接在缸阀连接器9和管阀连接器11的法兰孔上，管阀连接器11的两个法兰盘之间设有皮垫12，皮垫12的中心孔小于航行体17的直径，防止航行体17进入管阀连接器11内，还可以防止漏气。
[0029]如图5所示，水箱14上设有滚动槽，水箱盖32两侧下端连接有轮子16，轮子16位于滚动槽滚动。
[0030]水箱14下部设有用于充、放水的可调水阀。
[0031]弧形角度尺7的通孔以弧形角度尺的圆心为圆心并且沿弧形槽圆弧方向相邻间隔10度布置。
[0032]弧形角度尺7上设有以弧形角度尺7圆弧的圆心为圆心并且沿弧形角度尺7圆弧方向相邻间隔5度布置的角度刻度，使发射装置不仅能够沿着弧形槽轨道旋转，还能精确调整角度。
[0033]第三底座25底部设有底座滚轮24，当调节到所需高度时，将底座滚轮固定，使发射部件固定，可以阻挡发射过程产生的反推力。
[0034]发射管13与管阀连接器11另一端通过螺纹密封连接。
[0035]如图1、图2、图3所示，将发射部件与水箱体部件置于地面，调节水箱滚轮18和底座滚轮24固定，航行体17放置在发射管13内，第一底座21 —端的通孔与第二底座23通过销钉28相连接形成转动副，另一端在弧形槽6轨道内转动，然后用固定螺栓通过弧形角度尺7上的通孔与槽道固定；管阀连接器11之间放置一块孔径小于航行体17直径的皮垫12，一方面可以放置航行体17进入管阀连接器11，另一方面还可以避免漏气现象发生。
[0036]如图4所示，第三底座25的底座滚轮24固定，调节两个支撑柱的高度，然后用两个定位螺栓26穿过通孔与腰形槽，用螺母拧紧固定的高度。
[0037]如图1、图5、图6所示，水箱前面和后面都设有机透明玻璃，可以看到水箱14内的水位高度，达到拍摄可视的效果；水箱14的水箱盖32和侧面有软隔垫15，可在航行体17出水后获取子弹；水箱盖有滑轮轨道，便于顶盖移动，另一侧有顶盖锁，水箱右上角有轮子16，左侧面有朝下倾斜，开口处焊接有法兰盘，通过隔膜19-1与球阀19的一侧法兰孔连接，球阀19另一侧的法兰孔装有锡纸20与法兰盘29连接。
[0038]本发明的具体实施工作过程如下:
开展实验之前，首先关闭球阀，通过水箱左下方的小孔将水箱充到所需要的水位，其次将升降支架的第二底座支撑柱套在第三底座支撑柱的上，调节到实验位置后，用定位螺栓穿过第二底座支撑柱的孔和第三底座支撑柱上的腰型槽固定，然后将弧形旋转支架通过第二固定螺栓固定在第二底座上，接着根据弧形角度尺转动第一底座，沿着弧形槽轨道转到实验要求的角度位置，将固定螺栓穿过弧形角度尺上的孔与弧形槽道，拧紧，使发射部件固定，接着推动装置直到发射管对准球阀通道，固定底座滚轮。然后将管阀连接器打开，安装好航行体后再连接管阀连接器；最后将高压气源阀门打开，将高压气体充入高压气缸内，待压力表上显示出实验所需的压力时，关上阀门，此时打开球阀和电磁阀，高压气体经过高压气缸，缸阀连接器，电磁阀，管阀连接器，进入到发射管内，推动发射管内的航行体，经过在发射管内一定长度的加速，到达发射管出口时速度增大，航行体从发射管内射出穿过锡纸，沿着球阀通道进入水箱，高速潜射航行体表面在水中形成超空泡，继续在水中运行，进行出水实验。关闭球阀，防止继续出水。实验完成一次后，可打开法兰盘更换锡纸，进行下一次实验。
[0039]通过调整旋转支架和升降支架，可以实现不同角度和高度的潜射航行体出水实验，另外，航行体水外发射避免了水进入发射管产生阻力的情况，大大提高了超空泡产生的成功率。做完一种航行体型号的实验后，可以通过更换不同直径的发射管来放置不同长径比的航行体，发射不同半径和长度的航行体，从而实现对不同航行体产生超空泡的情况进行详细的研究。
[0040]完成实验后，将水箱中的水从左侧小孔中排出，通过轮子将水箱盖推开，收取打到软隔垫上的航行体；将弧形槽，弧形角度尺等部件拆卸下来，放置收好待下一次使用。
[0041]上述【具体实施方式】用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种潜射航行体的可变角度发射的超空泡实验发生装置，其特征在于:包括用于倾斜向上发射航行体的发射部件和水箱体部件、用于调整发射部件角度和高度的升降旋转部件，相对水箱体部件布置的发射部件固定在升降旋转部件上。
2.根据权利要求1所述的一种潜射航行体的可变角度发射的超空泡实验发生装置，其特征在于:所述的发射部件:包括高压气源(I)、高压气缸(2)、缸阀连接器(9)、电磁阀(10)和管阀连接器(11);高压气缸(2)输入端与高压气源(I)相连，高压气缸(2)输出端依次经缸阀连接器(9)、电磁阀(10)后与管阀连接器(11)的一端连接，发射管(13)密封连接在管阀连接器(11)的另一端上； 所述的水箱体部件:包括水箱(14)、软隔垫(15)、水箱滚轮(18)和球阀(19);球阀(19)安装在水箱(14)朝下倾斜的一侧面上，球阀(19)法兰孔与水箱(14)的法兰孔之间设有隔膜(19-1)，球阀(19)出口与法兰盘(29)连接，球阀(19)与法兰盘(29)之间设有锡纸(20),水箱(14)上设有可水平滑动打开的水箱盖(32)，软隔垫(15)粘在水箱盖(32)上，水箱(14)底部设有水箱滚轮(18);发射管(13)朝向水箱(14)的球阀(19)的通道； 所述的升降旋转部件:包括第一底座(21)、第二底座(23)、第三底座上(25)、第二底座支撑柱(30)和第三底座支撑柱(31);高压气缸(2)通过两个压紧块(4)固定在第一底座(21)上，第一底座(21) —端铰接在第二底座(23)的一端上，第一底座(21)另一端连接在圆弧旋转机构上，圆弧旋转机构固定在第二底座(23)的另一端上；第二底座(23)和第三底座(25 )上均水平放置，第二底座(23 )下部的第二底座支撑柱(30 )与第三底座上(25 )上部的第三底座支撑柱(31)相互套接，第二底座支撑柱(30)上沿竖直方向间隔均布有固定孔，第三底座支撑柱(31)上设有与固定孔对应且沿竖直方向的腰形槽(22)，定位螺栓(26)穿过固定孔和腰形槽(22)将第二底座支撑柱(30)和第三底座支撑柱(31)定位。
3.根据权利要求2所述的一种潜射航行体的可变角度发射的超空泡实验发生装置，其特征在于:所述的圆弧旋转机构包括弧形槽支架和弧形角度尺(7)，弧形槽支架和弧形角度尺(7)均呈1/4圆弧且圆弧相同，弧形槽支架固定在第二底座(23)的另一端上，弧形角度尺(7)安装在弧形槽支架的弧形槽(6)上，弧形角度尺(7)上沿圆弧方向间隔均布设有通孔，第二固定螺栓(27)穿过弧形角度尺(7)上的通孔与弧形槽(6)将装置固定。
4.根据权利要求2所述的一种潜射航行体的可变角度发射的超空泡实验发生装置，其特征在于:所述的缸阀连接器(9)和管阀连接器(11)均有两个法兰盘相连接组成，电磁阀(10)两端分别连接在缸阀连接器(9)和管阀连接器(11)的法兰孔上，管阀连接器(11)的两个法兰盘之间设有皮垫(12)，皮垫(12)的中心孔小于航行体(17)的直径。
5.根据权利要求2所述的一种潜射航行体的可变角度发射的超空泡实验发生装置，其特征在于:所述的水箱(14)上设有滚动槽，水箱盖(32)两侧下端连接有轮子(16)，轮子(16)位于滚动槽滚动。
6.根据权利要求2所述的一种潜射航行体的可变角度发射的超空泡实验发生装置，其特征在于:所述的水箱(14)下部设有用于充、放水的可调水阀。
7.根据权利要求3所述 的一种潜射航行体的可变角度发射的超空泡实验发生装置，其特征在于:所述的弧形角度尺(7)上的通孔以户型角度尺圆弧的圆心为圆心并且沿弧形槽圆弧方向相邻间隔10度布置。
8.根据权利要求3所述的一种潜射航行体的可变角度发射的超空泡实验发生装置，其特征在于:所述的弧形角度尺(7)上设有以弧形角度尺(7)圆弧的圆心为圆心并且沿弧形角度尺(7)圆弧方向相邻间隔5度布置的角度刻度。
9.根据权利要求2所述的一种潜射航行体的可变角度发射的超空泡实验发生装置，其特征在于:所述的第三底座(25)底部设有底座滚轮(24)。
【文档编号】G01M10/00GK103792063SQ201410009810
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年1月9日 优先权日:2014年1月9日
【发明者】陈波, 王昀, 施红辉, 贲安庆, 彭立兵, 胡青青 申请人:浙江理工大学