一种多功能入水砰击实验投放装置的制作方法

本发明涉及一种多功能入水砰击实验投放装置，属于流体力学试验技术领域。

背景技术：

入水砰击是流体力学领域研究的热点问题，是研究高速物体入水、船艏砰击、高速船兴波等复杂流体问题中一个重要研究内容。由于入水砰击存在入水的时间短，入水的速度和角度变化多样的特点，对投放装置的投放形式和运动精度提出了较高的要求。目前存在的几类入水投放装置，往往功能比较单一，只能完成简单的自由落体或匀速落体运动，这样在具体的实验中往往需要设计多套装置来满足不同类型实验的需要。本发明在充分考虑多种下落工况的状态，在单一投放装置上实现多种不同类型入水砰击实验，能够实现典型的自由落体运动、匀速垂直下落运动、给定角度匀速下落运动，多种运动方式垂直下落运动、给定角度多种运动方式下落运动等。最终目的能够实现多类型入水投放功能，满足多功能入水实验的精度，能够节省实验费用。

技术实现要素：

本发明的目的是为了提供一种多功能入水砰击实验投放装置，能够实现各种形状的结构物以给定恒速度匀速入水砰击、按设定的速度以固定的设定倾斜角度(0°-15°)入水砰击和在设定高度下的自由落体式入水等多种入水砰击形式，结构简单方便，功能多样化，能够实现多类型入水投放功能，满足多功能入水实验的精度，可以节约实验成本。

本发明的目的是这样实现的：包括装置固定架和水槽，在装置固定架的上端安装有一对一号T型支架，两个一号T型支架之间安装有角度调节旋转轴，在装置固定架的侧面安装有角度调节板，角度调节板上设置有角度固定槽，直线运动支架的上部与角度调节旋转轴的端部固连、下部通过螺丝可调节的安装在角度固定槽中，直线运动支架的顶端倒装有电机，电机的输出轴连接丝杠，丝杠上安装有直线运动基座，直线运动基座上安装有一对二号T型支架，两个二号T型支架之间安装有运动支杆，运动支杆的下端设置有待投放的结构物。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.所述一号T型支架与二号T型支架结构相同，且在T型支架的竖直段的中间位置设置有圆孔、端部设置有连通至圆孔的开口，角度调节旋转轴和运动支杆安装在对应的T型支架上后通过螺丝锁紧T型支架的开口。

本发明通过伺服电机带动丝杠转动，把转动转换成直线运动，且伺服电机控制直线运动速度，可以使楔形体以稳定的设定速度入水且以直线运动入水；本发明可以通过角度调节系统，使楔形体倾斜固定的设定角度，并且楔形体以设定的固定倾斜角度入水且入水速度依然由伺服电机控制；本发明还可以解除楔形体的约束，实现楔形体以设定的高度下的自由落体式入水。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的实验装置采用精密的伺服电机和开发的控制软件，对丝杠的行程和运动方式进行精确定位，保证了投放运动的精度和可靠性。另外本投放装置还采用模块化设计，能够方便拆装底座，更换大行程直线运动模组，投放装置的夹具，具有运动灵活，拓展方便，更换快捷的优点。本发明结构简单方便，易于安装和拆卸，功能多样化，够实现多类型入水投放功能，满足多功能入水实验的精度，能够节省实验费用及成本。本发明也可以用于其他结构物的入水砰击实验，是一种功能多样化的入水砰击实验装置。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是是本发明的正视方向的结构示意图；

图3是本发明的右视方向的结构示意图；

图4是本发明以一定倾斜角度入水的结构示意图；

图5是本发明T型支架的结构示意图。

图中：1-伺服电机；2-丝杠；3-T型支架；4-角度固定槽；5-角度调节板；6-运动支杆；7-楔形体；8-水槽；9-角度调节旋转轴；10-直线运动支架；11-直线运动基座；12-装置固定架。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

如图1、图2和图3所示，本发明提供一种多功能入水砰击实验的投放装置，主要包括水槽8、待投放的结构物(本实施例以楔形体为例进行说明)7、直线运动控制系统、角度调节系统和装置固定架12。直线运动控制控制系统由伺服电机1、丝杠2、直线运动基座11和直线运动系统支架10组成；角度调节系统由角度调节板5和角度调节旋转轴9组成，伺服电机1是系统的动力来源，通过控制程序，可以使伺服电机带动丝杠2以设定转速转动；丝杠2把转动运动转换成直线运动基座的直线运动；两对T型支架用于固定支撑角度旋转轴9和运动支杆6；角度调节系统使直线运动系统倾斜至设定角度，实现楔形体在设定角度下的入水砰击；运动支杆6用于连接待投放的结构物7和直线运动系统；待投放的结构物7是进行入水砰击的结构物；水槽8是入水砰击的载体；装置固定架12用于固定整个实验系统。

具体的说是：本发明的水槽8和装置固定架12固定不动，角度调节板5水平固定安装在装置固定架12上；角度调节旋转轴9通过T型支架3固定在直线运动支架上，其轴向和水槽侧壁垂直，轴心和角度调节板5上的角度固定槽4重合；直线运动系统的一个固定点和角度调节旋转轴9的一端固定，另一个固定点通过螺丝固定在角度固定槽4上，直线运动系统呈竖直固定状态；运动支杆6功能通过T型支架竖直安装在直线运动系统的直线运动基座上；楔形体7固定安装在运动支杆的下端。伺服电机工作时，带动丝杠以设定速度转动，直线运动基座以设定速度直线运动，通过运动支杆和T型支架固定安装在直线运动基座上的楔形体，以设定速度随基座一起直线运动，直至完成入水砰击过程。松开固定角度调节旋转轴的T型支架的上端开口和角度固定槽处的螺丝，角度调节旋转轴可以转动，在直线运动系统倾斜至设定角度后重新固定，可以实现楔形体在设定角度下的入水砰击；松开固定运动支杆的T型支架上端开口，可以实现楔形体的自由落体式入水砰击。

本发明的工作过程如下：

通过控制程序，伺服电机可以以设定速度带动丝杠转动，转动的丝杠把转动运动转换成直线运动基座的直线运动，使安装在直线运动基座上的楔形体随基座一起直线运动，直至运动到充水的水槽内完成入水砰击，实现楔形体以固定的设定速度入水砰击。进行楔形体以固定倾斜角度入水砰击时，松开固定角度调节旋转轴的T型支架的上端开口和角度固定槽处的螺丝，转动旋转轴至设定角度后，固定系统，重复以上过程可以实现楔形体在设定角度下的入水砰击。进行楔形体的自由落体式入水砰击时，调整好楔形体的高度后，松开固定运动支杆的T型支架上端开口，楔形体会以自由落体形式下落，实现楔形体的自由落体式入水砰击。该实验装置结构简单方便，功能多样化，能够实现多类型入水投放功能，满足多功能入水实验的精度，可以有效节约实验成本。