【技术实现步骤摘要】
本申请涉及水下壁面摩擦阻力测量领域，具体涉及水下壁面摩擦阻力的直接测量装置及方法。
技术介绍
1、水下摩擦阻力的测量装置及方法成为研究热点。搭建一种可以直接测量水下壁面摩擦阻力的装置，能够为水下减阻技术的理论和实验研究提供重要的技术支撑。
2、现有测量水下壁面摩擦阻力的装置及方法包括直接法和间接法。其中，直接法有：拖曳法，其装置尺寸较大，实施难度高；射流法，通过喷射液体至待测样件表面上来测量摩擦阻力，但是与实际应用中的水下环境存在较大差异，故测量结果存在较大误差。间接法有：旋转法，将待测样件与水流之间的相对运动转化成旋转运动，与真实场景存在一定差异，故测量误差较大；管道流法，通过测量液体压差进而计算得到摩擦阻力，但这种间接测量方法误差较大，不适用于毫牛级等微小力的测量；光学法：通过测量承载待测样件平台的位移计算得到摩擦阻力，受平台的加工精度与装配精度影响，这种间接测量方法实现难度大，且误差较大。
3、综上，由于直接法存在装置尺寸大、与实际情况偏差大等多种问题，测量水下壁面摩擦阻力大多采用间接法，即通过测量扭矩、压差、位移等参数计算得到摩擦阻力。但是，间接法仍存在误差大、计算过程繁琐、标定过程复杂等问题。尚缺少既能模拟真实流场环境，又能直接测量水下壁面摩擦阻力的简易装置及精确测量方法。
技术实现思路
1、基于此，本申请提供了一种水下壁面摩擦阻力的直接测量装置及方法，用完全浸没待测样件的流动液体模拟航行器的水下航行条件，可对待测样件在流动的水中所受到的摩擦阻力进
2、一种水下壁面摩擦阻力的直接测量装置，其特征在于，包括：方形管道、盖板、滑块系统、测力传感器、待测样件。
3、在本申请实施例中，所述方形管道的管壁上设有开口，所述盖板置于所述开口处，且与所述管壁之间采用螺栓连接。
4、在本申请实施例中，所述盖板还包括：
5、凹槽，用于放置滑块系统；
6、第一圆孔，设置在所述凹槽的底面中心位置，用于穿过曲杆；
7、环形槽，设置在所述盖板的连接面上，用于放置密封条；
8、在本申请实施例中，所述滑块系统还包括：
9、滑块，用于放置所述待测样件，并设置有第二圆孔，所述第二圆孔与所述第一圆孔轴心位置相同，且所述第一圆孔直径大于第二圆孔直径；
10、曲杆，所述曲杆一端同时插入所述第一圆孔和所述第二圆孔，所述曲杆另一端与所述测力传感器相连，用于传递所述待测样件与水之间的摩擦阻力；
11、密封圈，用于对所述第一圆孔与所述曲杆之间的缝隙进行密封；
12、填充块，用于控制所述滑块在所述凹槽内的滑动范围；
13、轴承，设置在所述滑块上，使所述滑块可在所述凹槽内滑动；
14、轴承限位件，设置在所述凹槽中，用于限制所述轴承在所述凹槽内滑动；
15、垫片组，是多个不同厚度的垫片组合，安装在所述滑块的上表面，用于调整所述待测样件的高度。
16、在其中一个实施例中，所述待测样件的待测表面是平面或曲面。
17、本申请申请了一种水下壁面摩擦阻力的直接测量方法，应用于上述任一实施例所述的水下壁面摩擦阻力的直接测量系统，包括：
18、在所述方形管道中通入流动液体后，所述待测样件及所述滑块完全浸没在液体中；
19、所述待测样件与水之间的摩擦阻力通过所述滑块系统传递到所述测力传感器上；
20、通过获取所述测力传感器的测量数据，可获得所述待测样件的待测表面与水之间的摩擦阻力。
21、通过使用不同厚度的所述垫片组，调整所述待测样件的高度。
22、本申请优点是：
23、本申请提供了一种水下壁面摩擦阻力的直接测量装置及方法，该装置包括方形管道、盖板、滑块系统、测力传感器、待测样件。通过使用完全浸没待测样件的流动的水来模拟航行器在水中航行时的水环境，并对待测样件在流动液体中所受到的摩擦阻力进行直接测量。与其它测量摩擦阻力的装置和方法相比，具有装置简单、待测样件更换方便、测量效率高、测量精度高等优点，并可实现对毫牛级摩擦阻力的测量。
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1.一种水下壁面摩擦阻力的直接测量装置，其特征在于，包括：方形管道(1)、盖板(2)、滑块系统、测力传感器(7)、待测样件(9)，所述方形管道(1)，用于容纳流动液体，所述液体为水，所述方形管道(1)的管壁上设有开口，所述盖板(2)置于所述开口处，且与所述管壁之间采用螺栓连接，所述盖板(2)包括：凹槽，用于放置滑块系统；第一圆孔，设置在所述凹槽的底面中心位置，用于穿过曲杆(5)；环形槽，设置在所述盖板(2)的连接面上，用于放置密封条(12)，所述滑块系统包括：滑块(3)，用于放置所述待测样件(9)，并设置有第二圆孔，所述第二圆孔与所述第一圆孔轴心位置相同，且所述第一圆孔直径大于第二圆孔直径；曲杆(5)，所述曲杆一端同时插入所述第一圆孔和所述第二圆孔，所述曲杆另一端与所述测力传感器(7)相连，用于传递所述待测样件(9)与水之间的摩擦阻力；密封圈(6)，用于对所述第一圆孔与所述曲杆(5)之间的缝隙进行密封；填充块(8)，用于控制所述滑块(3)在所述凹槽内的滑动范围；轴承(10)，设置在所述滑块(3)上，使所述滑块(3)可在所述凹槽内滑动；轴承限位件(11)，设置在所述凹槽中，用于限制
2.一种如权利要求1所述的水下壁面摩擦阻力的直接测量装置，其特征在于，所述待测样件(9)的待测表面是平面或曲面。
...【技术特征摘要】
1.一种水下壁面摩擦阻力的直接测量装置，其特征在于，包括：方形管道(1)、盖板(2)、滑块系统、测力传感器(7)、待测样件(9)，所述方形管道(1)，用于容纳流动液体，所述液体为水，所述方形管道(1)的管壁上设有开口，所述盖板(2)置于所述开口处，且与所述管壁之间采用螺栓连接，所述盖板(2)包括：凹槽，用于放置滑块系统；第一圆孔，设置在所述凹槽的底面中心位置，用于穿过曲杆(5)；环形槽，设置在所述盖板(2)的连接面上，用于放置密封条(12)，所述滑块系统包括：滑块(3)，用于放置所述待测样件(9)，并设置有第二圆孔，所述第二圆孔与所述第一圆孔轴心位置相同，且所述第一圆孔直径大于第二圆孔直径；曲杆(5)，所述曲杆一端同时插入...
【专利技术属性】
技术研发人员：史雪松，杨千帆，撒玲，王润梅，徐学锋，
申请(专利权)人：北京林业大学，
类型：新型
国别省市：
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