一种电磁推进船模的制作方法

1.本实用新型涉及船舶技术领域，尤其涉及一种电磁推进船模。


背景技术：

2.船舶是海上最重要的交通工具，其推进方式以螺旋桨机械推进为主，同时还包括喷水推进和磁流体推进。其中，磁流体推进是一种利用电磁方法产生安培力的推进技术，该方法具备安静、布局灵活、航行环境舒适等优点。然而，由于磁感应强度和一些工程材料问题的限制，磁流体推进船舶尚且无法进入到工程应用阶段。


技术实现要素：

3.本实用新型的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种电磁推进船模，解决了现有技术中存在的电极板腐蚀、环境污染、推力不足等问题，可在辅助教学、模型试验、磁流体技术推广等方面进行工程应用和演示教学。
4.为了解决上述技术问题，本实用新型公开了一种电磁推进船模，包括：船模平台、供电设备和两组电磁推进装置；
5.船模平台漂浮在导电液体中；
6.供电设备搭载在船模平台上；
7.两组电磁推进装置位于船模平台尾部，对称设置在船模平台尾部左、右两侧；其中，两组电磁推进装置与导电液体相互作用获得船模平台的前进推力。
8.在上述电磁推进船模中，电磁推进装置，包括：两异名永磁体、石墨电极板a、石墨电极板b、电极接线柱a和电极接线柱b；其中，两异名永磁体为：永磁体a和永磁体b；
9.永磁体a和永磁体b上下间隔设置；
10.石墨电极板a和石墨电极板b左右相向间隔设置；其中，石墨电极板a和石墨电极板b相向的一面上均设置有一凸起；石墨电极板a和石墨电极板b上的凸起位于永磁体a与永磁体b之间的间隔区域内，以隔开永磁体a与永磁体b；
11.电极接线柱a位于石墨电极板a外侧，电极接线柱b位于石墨电极板b外侧。
12.在上述电磁推进船模中，永磁体为钕铁硼永磁体，磁感应强度为5000g，最大工作温度150℃。
13.在上述电磁推进船模中，永磁体a和永磁体b上下间隔设置，形成8mm的高气隙。
14.在上述电磁推进船模中，石墨电极板a和石墨电极板b电阻率为12μωm，肖氏硬度为60，密度为1.8g/cm3。
15.在上述电磁推进船模中，供电设备的正负输出端分别通过导线与电极接线柱a和电极接线柱b连接，实现对电磁推进装置的供电。
16.在上述电磁推进船模中，供电设备为直流电源设备或蓄电池组，实现对电磁推进装置的直流供电。
17.在上述电磁推进船模中，船模平台采用亚克力板制备得到，包括：头部结构和主体
结构；其中，头部结构为弧形，主体结构为长方体，主体结构内部中空。
18.在上述电磁推进船模中，供电设备粘结固定在船模平台的主体结构前部、靠近头部结构位置处。
19.在上述电磁推进船模中，导电液体为浓度为4％的na2so4。
20.本实用新型具有以下优点：
21.(2)本实用新型公开了一种电磁推进船模，在解决基于磁流体推进能量转化效率低带来推力不足的问题的同时，还解决了现有技术中存在的电极板腐蚀和环境污染等问题。
22.(2)本实用新型公开了一种电磁推进船模，利用石墨电极取代了铜板电极，不参与电解水；利用na2so4取代了nacl溶液，不产生有毒气体，有利于环境保护和试验人员身体安全防护。
23.(3)本实用新型公开了一种电磁推进船模，可实现性较强，船模可广泛应用于物理教学、科普宣传、模型演示等方面。
附图说明
24.图1是本实用新型实施例中一种电磁推进船模的结构示意图；
25.图2是本实用新型实施例中一种电磁推进装置的结构示意图。
具体实施方式
26.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型公开的实施方式作进一步详细描述。
27.本实用新型的核心思想之一在于：利用定向导电的液体在磁场中会收到安培力的原理，设置两个永磁体，在磁体中间范围内形成稳定的磁场，再通过电极板对通过磁体中间范围内的液体两端加电，根据左手定则，能够判断液体所受安培力的方向。
28.如图1，在本实施例中，该电磁推进船模，包括：船模平台1、供电设备2和两组电磁推进装置3。其中，船模平台1漂浮在导电液体中；供电设备2搭载在船模平台1上；两组电磁推进装置3位于船模平台1尾部，对称设置在船模平台1尾部左、右两侧；两组电磁推进装置3与导电液体相互作用获得船模平台1的前进推力。
29.在本实施例中，如图2，电磁推进装置3具体可以包括：两异名永磁体(永磁体a41和永磁体b42)、石墨电极板a51、石墨电极板b52、电极接线柱a61和电极接线柱b62。其中，永磁体a41和永磁体b42上下间隔设置；石墨电极板a51和石墨电极板b52左右相向间隔设置；其中，石墨电极板a51和石墨电极板b52相向的一面上均设置有一凸起；石墨电极板a51和石墨电极板b52上的凸起位于永磁体a41与永磁体b42之间的间隔区域内，以隔开永磁体a41与永磁体b42；电极接线柱a61位于石墨电极板a51外侧，电极接线柱b62位于石墨电极板b52外侧。
30.优选的，永磁体为钕铁硼永磁体，磁感应强度为5000g，最大工作温度150℃。
31.优选的，永磁体a41和永磁体b42上下间隔设置，形成8mm的高气隙。
32.优选的，石墨电极板a51和石墨电极板b52电阻率为12μωm，肖氏硬度为60，密度为1.8g/cm3。
33.在本实施例中，船模平台1可以采用亚克力板制备得到，包括：头部结构和主体结构。其中，考虑船体模型的减阻设计，头部结构设计弧形，主体结构设计长方体，主体结构内部中空。
34.在本实施例中，供电设备2粘结固定在船模平台1的主体结构前部、靠近头部结构位置处。供电设备2为直流电源设备或蓄电池组，实现对电磁推进装置3的直流供电。例如，可采用多组9v干电池组成蓄电池组对电磁推进装置进行直流供电。其中，需要说明的是，多组9v干电池组成的蓄电池在船模平台1上的安装位置可以根据实际情况调整，以平衡电磁推进船模整体的稳定性。
35.优选的，供电设备2的正负输出端分别通过导线与电极接线柱a61和电极接线柱b62连接，实现对电磁推进装置3的供电。其中，导线上还可以设置有开关，实现对供电的控制。
36.在本实施例中，导电液体为浓度为4％的na2so4，在试验过程中不产生氯气，对环境无污染。其中，导电液体完全浸没在永磁体之间的气隙中。
37.在本实施例中，该电磁推进船模的工作原理如下：
38.电流和推理仿真计算：
39.i＝(e
‑
ε)
·
s/ρl
···
ꢀꢀꢀ
(1)
40.f＝bil
‑
f
···
ꢀꢀꢀ
(2)
41.ε＝blv
···
ꢀꢀꢀ
(3)
42.其中，i表示导电液体电流，l表示导电液体有效长度，b表示磁感应强度，v表示导电液体电流流速，e表示电源电动势，ε表示感生电动势，ρ表示溶液电阻率，s表示液体通过推进装置的有效截面积，f表示水体的摩擦阻力，f表示有效推进力。
43.将式(1)和式(3)代入式(2)，可得：
44.f＝b(e
‑
blv)
·
s/ρ
‑
f
···
ꢀꢀꢀ
(4)
45.即，有效推进力正比于b、s和e，反比于ρ。当速度为0的时候，f最大。
46.以上所述，仅为本实用新型最佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
47.本实用新型说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。