一种高压气控制的物体多角度高速入水实验装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于物体高速入水实验领域。具体涉及一种高压气控制的物体多角度高速入水实验装置。本发明专利技术实现了同一套装置满足多种实验工况的需求，最高可以实现物体入水速度600m/s，入水角度在0～90度。本发明专利技术采用发射物弹托装置将发射物夹持，可以满足多尺寸形状的发射物，并在发射装置枪管端添加弹托收集器和泄气装置，避免高压气对物体入水瞬间的影响。并在发射物内安装加速度传感器，可记录在入水过程中物体的加速度变化过程。阵列光源使高速摄像机拍摄的入水过程更加清晰，以满足不同工况下的高精度实验，并且具有较好的操作性和重复性，并且在高压气罐上安装手动泄气装置，可手动泄气，安全可靠。装置结构紧凑灵活，整体所占空间小。

An experimental device for multi-angle and high-speed water inflow of objects controlled by high pressure gas

【技术实现步骤摘要】
一种高压气控制的物体多角度高速入水实验装置
本专利技术属于物体高速入水实验领域。具体涉及一种高压气控制的物体多角度高速入水实验装置。
技术介绍
结构入水问题的重要工程价值，对于该问题的研究受到国内外科研人员的重视，结构物入水是一个复杂的过程，分别低速和高速，目前对于低速结构入水问题的研究，无论从实验、理论推导和数值模拟均已经取得较大进展，但对于结构物高速入水问题的研究还未取得突破性的进展。结构物高速入水研究，逐渐成为国内国防科研领域的重点。结构物在从空气高速射入水中的过程，气体、液体还有结构物相互作用，导致自由液面瞬间变化，力学模型复杂。研究入水问题对结构物入水初期至关重要，关乎结构物承受巨大跨介质载荷冲击时，其结构的安全性和可靠性。尤其是在结构物高速入水产生的超空泡的研究，而入水空泡形态的确定是预测入水初期水弹道的关键因素，对空泡形成的发展、闭合、溃灭、全湿等阶段研究也没有突破性的理论支撑，因此对结构物高速入水实验的研究具有实用以及科研价值。目前，现有技术存在以下几点不足：1.物体入水速度限制较大，无法模拟高速或超高速的工况；2.只考虑了单一形状物体高速入水的工况，没有实现同一套装置满足多种入水工况的需求；3.对入水角度的限制较大，无法实现物体从0～90度的入水角度需求；4.物体高速入水实验一般应用水池，耗费巨大且高速摄像机记录的物理现象不清晰；5.没有对物体高速入水后，高压尾气对自由液面的影响考虑在内，无法捕捉真实物体入水情况；6.对实验人员和装置的保护不足，由于高压的存在容易造成实验人员的伤害。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供能满足多种实验工况的需求、实现不同尺寸形状的物体以不同的入水角度高速入水的一种高压气控制的物体多角度高速入水实验装置。本专利技术的目的通过如下技术方案来实现：一种高压气控制的物体多角度高速入水实验装置，包括发射装置和支架，所述的发射装置包括高压气罐；所述的高压气罐上设有隔离电磁阀和触发电磁阀；所述的隔离电磁阀的一端与高压气罐相连，另一端与空气压缩机相连；所述的触发电磁阀的一端与高压气罐相连，另一端与枪管相连；所述的支架上安装有升降平台，升降平台上安装有角度调节装置；所述的角度调节装置包括推杆电机，推杆电机与高压气罐的气罐顶盖连接板相连；所述的触发电磁阀与枪管的连接处安装有发射物弹托装置，枪管的另一端安装有弹托收集器及泄气装置。本专利技术还可以包括：所述的发射物弹托装置包括弹托与弹托底，弹托与弹托底内部嵌有橡胶弹夹，橡胶弹夹上设有开口槽；所述的弹托收集器与泄气装置连接处设有弹托缓冲环，所述的泄气装置四周开有泄气孔。所述的高压气罐上安装有手动泄气装置和压力变送器；所述的手动泄气装置包括手动泄气三通，手动泄气三通进气端通过高压管与高压气罐相连，手动泄气三通的出气端设置有泄气螺栓，手动泄气三通的另一端与压力表相连。所述的触发电磁阀与枪管通过法兰连接，在连接法兰处开有凹槽，凹槽内添加有组合垫圈密封环；所述的发射物弹托装置安装在组合垫圈密封环上；所述的高压气罐顶部开有凹槽，凹槽内放置有密封圈；所述的高压气罐上安装有气罐中盖，气罐中盖顶部开有凹槽，凹槽内放置有密封圈。本专利技术还包括水箱，所述的水箱底部设有移动轮，水箱的侧面设置有观察窗，水箱的其中一个侧面顶部为凹槽结构，在水箱外部配备有光源和高速摄像机；所述的水箱设置在发射装置的枪管出口端。所述的水箱外部配备的光源为阵列光源；所述的阵列光源为多个无频闪卤素灯采用阵列的形式布置构成；所述的阵列光源配备有移动轮底座。本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术将可以自由控制发射装置的高度和角度，避免传统实验大水池的需求，可以通过小水箱的移动来满足入水角度的需求，使空间利用率最大化。2、本专利技术中发射物体采用弹托的形式进行发射，可以满足不同工况下发射物体的形状和尺寸。在枪管尾部安装有弹托收集器和泄气装置，可最大程度的避免发射物尾部高压气对入水效果的影响。3、本专利技术在高压气罐上配备有手动泄气三通，可在装置及电力出现意外时，直观观察高压气罐内部压力值以及可以手动拧泄气螺栓，释放高压气罐内高压，保证实验人员的安全性。4、本专利技术中水箱体积小，移动自由，且一端侧面带有一凹槽，此凹槽可以实现大角度发射时水箱的最大利用率。本专利技术光源采用阵列光源，最大限度的提高了高速摄像机拍摄的画面清晰度。附图说明图1是本专利技术的整体示意图。图2是本专利技术的支架示意图。图3是本专利技术的升降平台示意图。图4是本专利技术的角度调节装置示意图。图5是入水角度0度和90度时本专利技术的发射装置与角度调节装置结构示意图。图6是本专利技术的发射装置示意图图7是本专利技术的夹有发射物的弹托装置示意图。图8是本专利技术的弹托收集器及泄气装置示意图。图9是本专利技术的水箱示意图。图10是本专利技术的阵列光源示意图。图11是本专利技术的手动泄气三通装置示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步描述。应当理解，此处所描述的具体实施实例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请参阅图1，图1是本专利技术专利的整体示意图。主要由支架、升降平台、角度调节装置、发射装置、弹托收集及泄气装置、移动水箱、阵列光源和高速摄像机等几大模块组成，下面对各个组成模块详细说明。请参阅图2，图2是本专利技术专利的支架示意图。支架设计为上下两层，下层主要为承重和加固，上层为布置滑轨41和电葫芦40，下层选用120mm宽，5.3mm厚的方管，上层选用80mm，3.5mm厚的方管。下层支架由四根支架底部支撑管23作为承重支撑，四根支架底部支撑管23均焊接有金属固定连接板22，用于膨胀螺栓与地面的固定。四根支架底部支撑管23由焊接有金属固定连接板22的支架底部长支撑管18和支架底部短支撑管24支撑固定，其中两根支架底部支撑管23一侧为支架底部斜撑管25，在四根支架底部支撑管23和支架底部斜撑管25上方有支架中间支撑方管33，其通过金属固定连接板22与墙面固定。滑轨座固定方管17底部均焊接有滑轨座固定方管平板20，与支架中间支撑方管33通过螺栓固定，四根滑轨座固定方管17也分别由滑轨座连接短方管31、支架顶部固定梯21和滑轨座连接长连接管19固定，且在一侧的两根滑轨座固定方管17通过螺栓固定。四个滑轨座连接短方管31通过滑轨座固定方管平板20与墙面固定，支架顶端还焊接有电葫芦底座36，电葫芦底座36是由四根电葫芦底座竖支撑管35和四根电葫芦底座横支撑管38首尾拼接组成。直接总体结构连接部分均采用螺栓连接，方便结构的组装与拆卸，且与地面和墙面相固定，满足了结构的稳定性和强度。请参阅图3，图3是本专利技术专利的发射装置升降平台示意图。此装置由两个升降平台滑块固定长板9与三个滑块连接座10固定形成一个端面，分别由两个升降平台滑块固定短板12、一个滑块连接座10和一个支撑块48固定组成。所形成的两个端面由两个升降平台固定长板11定位固定，两个升降平台固定长板11之间通过轴承底座固定板13定位固定，即形成了一个升降平面，在两个升降平台滑块固定短板12所形成的端面下方分别添加一个三角支撑座52，在滑块连接座10和三角支撑座52固定六个滑块42，滑块42与支架上的滑轨41配合，在两端面安装四个吊钩66，在电葫芦的作用下实现发射装置升降平台的起升和降落。请参阅图4和图5，图4是本专利技术专利的角度调节装置示意本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高压气控制的物体多角度高速入水实验装置，包括发射装置和支架，其特征在于：所述的发射装置包括高压气罐；所述的高压气罐上设有隔离电磁阀和触发电磁阀；所述的隔离电磁阀的一端与高压气罐相连，另一端与空气压缩机相连；所述的触发电磁阀的一端与高压气罐相连，另一端与枪管相连；所述的支架上安装有升降平台，升降平台上安装有角度调节装置；所述的角度调节装置包括推杆电机，推杆电机与高压气罐的气罐顶盖连接板相连；所述的触发电磁阀与枪管的连接处安装有发射物弹托装置，枪管的另一端安装有弹托收集器及泄气装置。

【技术特征摘要】
1.一种高压气控制的物体多角度高速入水实验装置，包括发射装置和支架，其特征在于：所述的发射装置包括高压气罐；所述的高压气罐上设有隔离电磁阀和触发电磁阀；所述的隔离电磁阀的一端与高压气罐相连，另一端与空气压缩机相连；所述的触发电磁阀的一端与高压气罐相连，另一端与枪管相连；所述的支架上安装有升降平台，升降平台上安装有角度调节装置；所述的角度调节装置包括推杆电机，推杆电机与高压气罐的气罐顶盖连接板相连；所述的触发电磁阀与枪管的连接处安装有发射物弹托装置，枪管的另一端安装有弹托收集器及泄气装置。2.根据权利要求1所述的一种高压气控制的物体多角度高速入水实验装置，其特征在于：所述的发射物弹托装置包括弹托与弹托底，弹托与弹托底内部嵌有橡胶弹夹，橡胶弹夹上设有开口槽；所述的弹托收集器与泄气装置连接处设有弹托缓冲环，所述的泄气装置四周开有泄气孔。3.根据权利要求1或2所述的一种高压气控制的物体多角度高速入水实验装置，其特征在于：所述的高压气罐上安装有手动泄气装置和压力变送器；所述的手动泄气装置包括手动泄气三通，手动泄气三通进气端通过高压管与高压气罐相连，手动泄气三通的出气端设置有泄气螺栓，手动泄气三通的另一端与压力表相连。4.根据权利要求1或2所述的一种高压气控制的物体多角度高速入水实验装置，其特征在于：所述的触发电磁阀与枪管通过法兰连接，在连接法兰处开有凹槽，凹槽内添加有组合垫圈密封环；所述的发射物弹托装置安装在组合垫圈密封环上；所述的高压气罐顶部开有凹槽，凹槽内放置有密封圈；所述的高压气罐上安装有气罐中盖，气罐中盖顶部开有凹槽，凹槽内放置有密封圈。5.根据权利要求3所述的一种高压气控制的物体多角度高速入水实验装置，其特征在于：所述的触...

【专利技术属性】
技术研发人员：明付仁，张阿漫，张晓龙，王诗平，刘云龙，刘丙祥，崔璞，张帅，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23