一种航行体可旋转可变角度出入水实验装置及方法与流程

技术特征：
1.一种航行体可旋转可变角度出入水实验装置，其特征在于：包括实验罐、竖直滑台、伸缩杆和航行体模型滑台；所述的实验罐整体呈圆柱形，在实验罐表面开设有观察窗，在实验罐上部内壁上安装有上圆形轨道，在实验罐下部内壁上安装有下圆形轨道；所述的上圆形轨道与下圆形轨道上均设有两组轨道电机，四组轨道电机分别位于上圆形轨道、下圆形轨道的左右两端，且上圆形轨道上的电机与下圆形轨道上的轨道电机位于同一竖直线；所述的竖直滑台有两个，两个竖直滑台相对布置，每个竖直滑台分别与上圆形轨道、下圆形轨道上的两组轨道电机刚性固定，在每个竖直滑台上均设有一组竖直电机；所述的伸缩杆包括固定杆与滑动杆，固定杆的一端与滑动杆的一端分别通过铰链与两个竖直滑台上的竖直电机连接，滑动杆的另一端开设有矩形开口，固定杆的另一端伸入滑动杆内部；所述的滑动杆内部布置有滑轮，滑轮与固定杆外表面相切，使滑动杆可以沿着固定杆滑动；所述的固定杆中空，在固定杆顶面与底面分别开设有细长型长圆孔，在固定杆内部设有航行体模型滑台轨道；所述的航行体模型滑台包括滑台电机、转动轴和模型安装台；所述的滑台电机布置在固定杆内部的航行体模型滑台轨道上；所述的转动轴安装在滑台电机上，并从固定杆顶面与底面的细长型长圆孔伸出；所述的模型安装台分别安装在转动轴两端；所述的四组轨道电机、两组竖直电机和一组滑台电机分别通过信号控制线缆与控制箱连接，控制箱控制所有电机的运动状态。2.根据权利要求1所述的一种航行体可旋转可变角度出入水实验装置，其特征在于：所述的实验罐底部安装有四个支座，用于支撑整个实验装置；所述的实验罐上开设有两个长圆孔开口，均为竖直开口，其中实验罐的前长圆孔开口大而长，实验罐的后长圆孔开口小而短，两个长圆孔开口处均安装与开口相对应大小的高强度钢化玻璃，钢化玻璃外侧贴曲面弧形安装板，利用螺栓将玻璃窗口与钢制罐连接，实验罐正面的观察窗大且长，便于观察实验现象，通过高速摄像机可以记录整个实验过程，实验罐后面的观察窗用于补光，在玻璃窗上贴毛玻璃纸，采用黄头灯为玻璃窗打光，以达到最好的拍摄效果。3.一种航行体可旋转可变角度出入水实验方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：布置航行体可旋转可变角度出入水实验装置；所述的航行体可旋转可变角度出入水实验装置包括实验罐、竖直滑台、伸缩杆和航行体模型滑台；所述的实验罐整体呈圆柱形，在实验罐表面开设有观察窗，在实验罐上部内壁上安装有上圆形轨道，在实验罐下部内壁上安装有下圆形轨道；所述的上圆形轨道与下圆形轨道上均设有两组轨道电机，四组轨道电机分别位于上圆形轨道、下圆形轨道的左右两端，且上圆形轨道上的电机与下圆形轨道上的轨道电机位于同一竖直线；所述的竖直滑台有两个，两个竖直滑台相对布置，每个竖直滑台分别与上圆形轨道、下圆形轨道上的两组轨道电机刚性固定，在每个竖直滑台上均设有一组竖直电机；所述的伸缩杆包括固定杆与滑动杆，固定杆的一端与滑动杆的一端分别通过铰链与两个竖直滑台上的竖直电机连接，滑动杆的另一端开设有矩形开口，固定杆的另一端伸入滑动杆内部；所述的滑动杆内部布置有滑轮，滑轮与固定杆外表面相切，使滑动杆可以沿着固定杆滑动；所述的固定杆中空，在固定杆顶面与底面分别开设有细长型长圆孔，在固定杆内部设有航行体模型滑台轨道；所述的航行体模型滑台包括滑台电机、转动轴和模型安装台；所述的滑台电机布置在固定杆内部的航行体模型滑台轨道上；所述的转动轴安装在滑台电机上，并从固定杆顶面与底面的细长型长圆孔伸出；所述的模型安装台分别安装在转动轴两端；所述的四组轨道电机、两
组竖直电机和一组滑台电机分别通过信号控制线缆与控制箱连接，控制箱控制所有电机的运动状态；步骤2：通过控制箱控制两个竖直滑台上的两组竖直电机以相同速度将伸缩杆带动至竖直滑台的顶部；如若要进行航行体出水实验，则在航行体模型滑台上方的模型安装台上安装航行体模型；如若要进行航行体入水实验，则在航行体模型滑台下方的模型安装台上安装航行体模型；所述的航行体模型上布置有传感器；步骤3：进行出水实验时，在安装完航行体模型后，通过控制箱使两个竖直滑台上的两组竖直电机以相同速度向下运动，使伸缩杆到达竖直滑台的底部；若实验初始时刻，航行体模型为竖直运动，则通过控制箱使两个竖直滑台上的两组竖直电机开始运动；若实验初始时刻，航行体模型需以一定角度运动，则需通过控制箱使与固定杆连接的竖直电机带动固定杆向上运动，与滑动杆连接的竖直电机保持不动，使固定杆向上运动的过程中，滑动杆沿着固定杆滑动，同时通过控制箱控制固定杆内部的滑台电机从固定杆一端向着滑动杆运动，且滑台电机沿固定杆的运动速度与竖直电机沿竖直滑台竖直向上的运动速度合成得到的总速度方向与航行体模型指向的方向相同；当整个伸缩杆变长并形成满足实验需求的角度后，停止与固定杆连接的竖直电机的运动，此后两个竖直滑台上的两组竖直电机以相同速度向下运动；在出水实验过程中需要航行体模型自己转动时，则通过控制箱使转动轴开始转动，从而带动模型安装台以及航行体模型进行转动；在出水实验过程中需要模拟航行体模型沿着竖直轴转动时，通过控制箱使两个圆形轨道上的四组轨道电机按同一速度沿着同一方向运动，从而带动伸缩杆整体跟着转动；进行入水实验时，航行体模型运动过程中运动状态的调整均可以参照出水实验；步骤4：采用高速摄像机记录下整个实验过程，通过航行体模型上的传感器记录下出入水过程中航行体所受的压力曲线。

技术总结
本发明属于船舶与海洋工程实验技术领域，具体涉及一种航行体可旋转可变角度出入水实验装置及方法。本发明可以模拟航行体在运动过程中变角度出入水、航行体自身旋转、由水流作用而导致的航行体整体偏转以及在出入水过程中同时出现以上几种情况的复杂情况，使模拟实验的环境更能接近真实的航行体出入水环境，并且通过反复实验能够比较不同航行体运动环境对出入水实验的影响。对出入水实验的影响。对出入水实验的影响。


技术研发人员：肖巍 黄锴楠 姚熊亮 黄祥宏 刘俊良 骆霄 赵庆凯 王紫璇
受保护的技术使用者：哈尔滨工程大学
技术研发日：2021.09.09
技术公布日：2021/11/24