本發(fā)明涉及一種回旋體通氣入水實驗的通氣裝置。

背景技術(shù)：

航行體模型水下運動實驗是研究其水動力學特性的重要途徑，在工程應用中具有重要意義。水下航行體在高速運動時，其表面附近的流場壓力會迅速降低，航行體表面的壓力低于環(huán)境狀態(tài)下水的飽和蒸汽壓時，航行體表面附近水域會因汽化而形成片狀空化，隨著航行體速度的進一步增加，空化狀態(tài)更加劇烈，最后會形成完全包裹航行體的超空泡。由于水和空氣的密度、粘度的不同，處于超空泡中的航行體阻力會大幅降低，因此超空泡技術(shù)對于水下航行體降低水阻力以及提高水下運動速度具有重要意義。由于目前的推進技術(shù)限制，使得水下航行體發(fā)生自然空化生成超空泡的難度較大，因此通過人工通氣方式生成超空泡進而減小航行體阻力成為行之有效的方法。

縮比模型實驗具有效率高，成本低等優(yōu)點，是開展航行體水下運動水動力學特性研究的主要實驗方法。但是縮比模型通常尺度均比較小，設(shè)計難度較大，尤其是對于無控的水下航行體模型人工通氣模型，需要對氣室以及主動通氣時序等進行精心設(shè)計。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)上述提出的技術(shù)問題，提供一種回旋體通氣入水實驗的通氣裝置。本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下：

一種回旋體通氣入水實驗的通氣裝置，具有航行體外形，其特征在于，包括依次連接且軸線均位于同一直線上的尾部，柱體，套筒和頭部；

所述柱體內(nèi)設(shè)有空腔氣室，所述空腔氣室呈階梯腔狀，其軸線位于所述柱體的軸線上，所述柱體的頭部設(shè)有與所述空腔氣室的小腔連通的螺紋孔，所述螺紋孔內(nèi)設(shè)有彈簧直通式單向閥，所述彈簧直通式單向閥與所述螺紋孔通過螺紋間設(shè)有生料帶的螺紋連接，所述柱體外壁成階梯軸狀，包括依次連接且軸徑依次減小的軸段ⅰ，軸段ⅱ，軸段ⅲ和軸段ⅳ，所述軸段ⅱ和所述軸段ⅲ外套接有所述套筒，所述套筒與所述軸段ⅱ螺紋連接，所述套筒與所述軸段ⅲ之間構(gòu)成圓柱環(huán)形氣腔，所述軸段ⅲ的側(cè)壁上設(shè)有多個以所述軸段ⅲ的軸線為軸均勻分布的且連通所述空腔氣室的小腔與所述圓柱環(huán)形氣腔的通氣孔，所述頭部與所述軸段ⅳ的外壁螺紋連接，所述頭部與所述軸段ⅲ遠離所述軸段ⅱ的端部之間構(gòu)成環(huán)形通氣縫，所述環(huán)形通氣縫與所述圓柱環(huán)形氣腔連通，所述頭部具有容納所述彈簧直通式單向閥頭部的空間ⅰ，所述彈簧直通式單向閥頭部設(shè)有進汽口，所述空腔氣室內(nèi)設(shè)有滑動裝置，所述滑動裝置包括軸線位于所述柱體的軸線上的螺紋桿和依次套接在所述螺紋桿上的定位塊，支撐活塞ⅰ，質(zhì)量調(diào)節(jié)塊，支撐活塞ⅱ，彈簧和密封活塞，所述支撐活塞ⅰ和所述支撐活塞ⅱ分別與所述空腔氣室的大腔內(nèi)壁間隙配合，所述質(zhì)量調(diào)節(jié)塊與所述螺紋桿間隙配合(方便調(diào)節(jié)所述質(zhì)量調(diào)節(jié)塊的數(shù)量和位置，用于調(diào)節(jié)本發(fā)明的質(zhì)量和質(zhì)心位置)且通過所述質(zhì)量調(diào)節(jié)塊兩端的定位螺母與所述螺紋桿定位，所述彈簧位于所述支撐活塞ⅱ與所述空腔氣室的小腔和所述空腔氣室的大腔接合部之間，所述密封活塞與所述空腔氣室的小腔之間設(shè)有兩個沿所述密封活塞的軸線排列的密封圈ⅰ，所述支撐活塞ⅰ，所述支撐活塞ⅱ和所述密封活塞上均設(shè)有通孔；

所述尾部外壁呈階梯軸狀，包括依次連接且軸徑依次減小的軸段ⅴ和軸段ⅵ，所述軸段ⅵ的外壁與所述空腔氣室的大腔內(nèi)壁螺紋連接，所述尾部靠近所述空腔氣室的一端設(shè)有與所述定位塊相匹配的定位槽，所述尾部遠離所述空腔氣室的一端的所述尾部的軸線位置設(shè)有齒輪轉(zhuǎn)軸，所述齒輪轉(zhuǎn)軸呈階梯軸狀，所述齒輪轉(zhuǎn)軸的大段的一端與所述尾部螺紋連接，所述齒輪轉(zhuǎn)軸的大段的另一端和所述齒輪轉(zhuǎn)軸的小段伸出所述尾部，所述齒輪轉(zhuǎn)軸的小段套接有中心齒輪，所述中心齒輪與所述齒輪轉(zhuǎn)軸間隙配合，所述齒輪轉(zhuǎn)軸的大段上還套接有扭簧，所述尾部設(shè)有容納所述扭簧的空間ⅱ，所述扭簧一端與所述尾部連接，另一端與所述中心齒輪連接，所述齒輪轉(zhuǎn)軸的小段上還設(shè)有將所述中心齒輪壓在所述齒輪轉(zhuǎn)軸的軸肩上的螺母，所述中心齒輪上還設(shè)有與所述尾部連接的啟動插銷和保險螺釘，所述啟動插銷與所述中心齒輪和所述尾部均為間隙配合，所述保險螺釘與所述尾部螺紋連接，所述保險螺釘與所述中心齒輪間隙配合，以所述尾部的軸線為軸均勻分布有四個小齒輪，所述小齒輪與所述中心齒輪嚙合，所述小齒輪上設(shè)有轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸的一端與所述小齒輪連接，另一端與限位銷連接，所述轉(zhuǎn)軸的軸線平行于所述尾部的軸線且分別垂直于所述小齒輪和所述限位銷的旋轉(zhuǎn)平面，所述轉(zhuǎn)軸與所述尾部之間設(shè)有密封圈ⅱ，所述限位銷包括與所述轉(zhuǎn)軸連接的固定端和自由端，所述自由端的端部的旋轉(zhuǎn)軌跡與所述空腔氣室的大腔內(nèi)壁相交，

工作狀態(tài)下，初始狀態(tài)，所述通氣孔位于兩個所述密封圈ⅰ之間，擰下所述保險螺釘，拔除所述啟動插銷后，所述中心齒輪在所述扭簧的驅(qū)動下轉(zhuǎn)動，帶動周向的四個所述小齒輪反方向同步轉(zhuǎn)動，所述小齒輪帶動所述轉(zhuǎn)軸及所述限位銷轉(zhuǎn)動，當所述限位銷旋轉(zhuǎn)至一定角度后便無法阻擋所述定位塊，所述滑動裝置在壓縮狀態(tài)下的所述彈簧的驅(qū)動下開始向所述尾部滑動，所述定位塊后移至所述限位銷的旋轉(zhuǎn)平面時，所述限位銷受所述定位塊阻擋停止轉(zhuǎn)動，所述中心齒輪，所述小齒輪及所述轉(zhuǎn)軸也停止轉(zhuǎn)動，當所述定位塊后移到達所述定位槽時，所述滑動裝置停止向后滑動，所述限位銷不再受所述定位塊阻擋，所述中心齒輪，所述小齒輪，所述轉(zhuǎn)軸及所述限位銷繼續(xù)轉(zhuǎn)動，所述限位銷對所述定位塊進行反向阻擋，防止所述滑動裝置反向滑動，此時，由于所述密封活塞后移，所述通氣孔打開，所述空腔氣室內(nèi)的氣體，依次通過所述通氣孔，所述圓柱環(huán)形氣腔和所述環(huán)形通氣縫流出，最終，所述限位銷受所述空腔氣室的大腔內(nèi)壁阻擋，所述中心齒輪，所述小齒輪，所述轉(zhuǎn)軸及所述限位銷停止轉(zhuǎn)動。

所述柱體為回轉(zhuǎn)體。

所述支撐活塞ⅰ和所述支撐活塞ⅱ與所述空腔氣室的大腔內(nèi)壁之間均設(shè)有密封圈ⅲ。

所述轉(zhuǎn)軸的靠近所述限位銷的軸段上套接有螺柱，所述螺柱與所述尾部螺紋連接，所述螺柱與所述轉(zhuǎn)軸間隙配合。

所述自由端呈四分之一圓弧狀，四個所述自由端可圍成一整圓，所述定位塊的外沿可穿過所述整圓的所圍空間。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

1、現(xiàn)有關(guān)于航行體模型水下運動實驗裝置無法實現(xiàn)在自由無控運動條件下的人工主動通氣進而形成超空泡的能力，本發(fā)明通過合理的設(shè)計與構(gòu)造能夠?qū)崿F(xiàn)這一功能；

2、通氣孔與空腔氣室連通時刻可控：啟動插銷后部可系有細線，當本發(fā)明運動至指定位置時，細線長度達到最大，啟動插銷才被拔出，之后，通氣孔與空腔氣室連通通氣；

3、本發(fā)明將空腔氣室設(shè)置于本發(fā)明的內(nèi)部，沒有對航行體外形造成改變，不影響本發(fā)明的水動力特性；

4、本發(fā)明通過設(shè)置環(huán)形通氣縫，能夠?qū)崿F(xiàn)比較均勻的通氣超空泡，對于超空泡的生成和穩(wěn)定性有重要作用。

基于上述理由本發(fā)明可在航行體模型等領(lǐng)域廣泛推廣。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

圖1是本發(fā)明的具體實施方式中一種回旋體通氣入水實驗的通氣裝置的剖視圖。

圖2是本發(fā)明的具體實施方式中滑動裝置的剖視圖。

圖3是本發(fā)明的具體實施方式中尾部的剖視圖。

圖4是本發(fā)明的具體實施方式中尾部與定位塊位置關(guān)系(擰下保險螺釘，拔除啟動插銷時)示意圖。

圖5是本發(fā)明的具體實施方式中尾部(擰下保險螺釘，拔除啟動插銷時)的左視圖。

圖6是本發(fā)明的具體實施方式中尾部(擰下保險螺釘，拔除啟動插銷時)的右視圖。

圖7是本發(fā)明的具體實施方式中尾部與定位塊位置關(guān)系(定位塊后移至限位銷的旋轉(zhuǎn)平面時)示意圖。

圖8是本發(fā)明的具體實施方式中尾部與定位塊位置關(guān)系(定位塊后移至限位銷的旋轉(zhuǎn)平面時)的右視圖。

圖9是本發(fā)明的具體實施方式中尾部與定位塊位置關(guān)系(定位塊后移到達定位槽時)示意圖。

圖10是本發(fā)明的具體實施方式中尾部與定位塊位置關(guān)系(定位塊后移到達定位槽時)的右視圖。

其中，圖1中的箭頭方向為氣體流動方向。圖5，圖6中箭頭方向為相應部件的旋轉(zhuǎn)方向。

具體實施方式

如圖1-圖10所示，一種回旋體通氣入水實驗的通氣裝置，具有航行體外形，包括依次連接且軸線均位于同一直線上的尾部1，柱體2，套筒3和頭部4；

所述柱體2內(nèi)設(shè)有空腔氣室，所述空腔氣室呈階梯腔狀，其軸線位于所述柱體2的軸線上，所述柱體2的頭部設(shè)有與所述空腔氣室的小腔5連通的螺紋孔6，所述螺紋孔6內(nèi)設(shè)有彈簧直通式單向閥7，所述彈簧直通式單向閥7與所述螺紋孔6通過螺紋間設(shè)有生料帶的螺紋連接，所述柱體2外壁成階梯軸狀，包括依次連接且軸徑依次減小的軸段ⅰ8，軸段ⅱ9，軸段ⅲ10和軸段ⅳ11，所述軸段ⅱ9和所述軸段ⅲ10外套接有所述套筒3，所述套筒3與所述軸段ⅱ9螺紋連接，所述套筒3與所述軸段ⅲ10之間構(gòu)成圓柱環(huán)形氣腔12，所述軸段ⅲ10的側(cè)壁上設(shè)有多個以所述軸段ⅲ10的軸線為軸均勻分布的且連通所述空腔氣室的小腔5與所述圓柱環(huán)形氣腔12的通氣孔13，所述頭部4與所述軸段ⅳ11的外壁螺紋連接，所述頭部4與所述軸段ⅲ10遠離所述軸段ⅱ9的端部之間構(gòu)成環(huán)形通氣縫14，所述環(huán)形通氣縫14與所述圓柱環(huán)形氣腔12連通，所述頭部4具有容納所述彈簧直通式單向閥7頭部的空間ⅰ15，所述彈簧直通式單向閥7頭部設(shè)有進汽口，所述空腔氣室內(nèi)設(shè)有滑動裝置，所述滑動裝置包括軸線位于所述柱體2的軸線上的螺紋桿16和依次套接在所述螺紋桿16上的定位塊17，支撐活塞ⅰ18，質(zhì)量調(diào)節(jié)塊19，支撐活塞ⅱ20，彈簧21和密封活塞22，所述支撐活塞ⅰ18和所述支撐活塞ⅱ20分別與所述空腔氣室的大腔23內(nèi)壁間隙配合，所述質(zhì)量調(diào)節(jié)塊19與所述螺紋桿16間隙配合且通過所述質(zhì)量調(diào)節(jié)塊19兩端的定位螺母24與所述螺紋桿16定位，所述彈簧21位于所述支撐活塞ⅱ20與所述空腔氣室的小腔5和所述空腔氣室的大腔23接合部之間，所述密封活塞22與所述空腔氣室的小腔5之間設(shè)有兩個沿所述密封活塞22的軸線排列的密封圈ⅰ25，所述支撐活塞ⅰ18，所述支撐活塞ⅱ20和所述密封活塞22上均設(shè)有通孔26；

所述尾部1外壁呈階梯軸狀，包括依次連接且軸徑依次減小的軸段ⅴ27和軸段ⅵ28，所述軸段ⅵ28的外壁與所述空腔氣室的大腔23內(nèi)壁螺紋連接，所述尾部1靠近所述空腔氣室的一端設(shè)有與所述定位塊17相匹配的定位槽29，所述尾部1遠離所述空腔氣室的一端的所述尾部1的軸線位置設(shè)有齒輪轉(zhuǎn)軸30，所述齒輪轉(zhuǎn)軸30呈階梯軸狀，所述齒輪轉(zhuǎn)軸30的大段的一端與所述尾部1螺紋連接，所述齒輪轉(zhuǎn)軸30的大段的另一端和所述齒輪轉(zhuǎn)軸30的小段伸出所述尾部1，所述齒輪轉(zhuǎn)軸30的小段套接有中心齒輪31，所述中心齒輪31與所述齒輪轉(zhuǎn)軸30間隙配合，所述齒輪轉(zhuǎn)軸30的大段上還套接有扭簧32，所述尾部1設(shè)有容納所述扭簧32的空間ⅱ33，所述扭簧32一端與所述尾部1連接，另一端與所述中心齒輪31連接，所述齒輪轉(zhuǎn)軸30的小段上還設(shè)有將所述中心齒輪31壓在所述齒輪轉(zhuǎn)軸30的軸肩上的螺母34，所述中心齒輪31上還設(shè)有與所述尾部1連接的啟動插銷35和保險螺釘36，所述啟動插銷35與所述中心齒輪31和所述尾部1均為間隙配合，所述保險螺釘36與所述尾部1螺紋連接，所述保險螺釘36與所述中心齒輪31間隙配合，以所述尾部1的軸線為軸均勻分布有四個小齒輪37，所述小齒輪37與所述中心齒輪31嚙合，所述小齒輪37上設(shè)有轉(zhuǎn)軸38，所述轉(zhuǎn)軸38的一端與所述小齒輪37連接，另一端與限位銷39連接，所述轉(zhuǎn)軸38的軸線平行于所述尾部1的軸線且分別垂直于所述小齒輪37和所述限位銷39的旋轉(zhuǎn)平面，所述轉(zhuǎn)軸38與所述尾部1之間設(shè)有密封圈ⅱ40，所述限位銷39包括與所述轉(zhuǎn)軸38連接的固定端41和自由端42，所述自由端42的端部的旋轉(zhuǎn)軌跡與所述空腔氣室的大腔23內(nèi)壁相交；

所述柱體2為回轉(zhuǎn)體；

所述支撐活塞ⅰ18和所述支撐活塞ⅱ20與所述空腔氣室的大腔23內(nèi)壁之間均設(shè)有密封圈ⅲ43；

所述轉(zhuǎn)軸38的靠近所述限位銷39的軸段上套接有螺柱44，所述螺柱44與所述尾部1螺紋連接，所述螺柱44與所述轉(zhuǎn)軸38間隙配合；

所述自由端42呈四分之一圓弧狀，四個所述自由端42可圍成一整圓；

工作狀態(tài)下，初始狀態(tài)，所述通氣孔13位于兩個所述密封圈ⅰ25之間，擰下所述保險螺釘36，拔除所述啟動插銷35后(如圖4-圖6)，所述中心齒輪31在所述扭簧32的驅(qū)動下轉(zhuǎn)動，帶動周向的四個所述小齒輪37反方向同步轉(zhuǎn)動，所述小齒輪37帶動所述轉(zhuǎn)軸38及所述限位銷39轉(zhuǎn)動，當所述限位銷39旋轉(zhuǎn)至一定角度后便無法阻擋所述定位塊17，所述滑動裝置在壓縮狀態(tài)下的所述彈簧21的驅(qū)動下開始向所述尾部1滑動，所述定位塊17后移至所述限位銷39的旋轉(zhuǎn)平面時(如圖7和圖8)，所述限位銷39受所述定位塊17阻擋停止轉(zhuǎn)動，所述中心齒輪31，所述小齒輪37及所述轉(zhuǎn)軸38也停止轉(zhuǎn)動，當所述定位塊17后移到達所述定位槽29時(如圖9和圖10)，所述滑動裝置停止向后滑動，所述限位銷39不再受所述定位塊17阻擋，所述中心齒輪31，所述小齒輪37，所述轉(zhuǎn)軸38及所述限位銷39繼續(xù)轉(zhuǎn)動，所述限位銷39對所述定位塊17進行反向阻擋，防止所述滑動裝置反向滑動，此時，由于所述密封活塞22后移，所述通氣孔13打開，所述空腔氣室內(nèi)的氣體，依次通過所述通氣孔13，所述圓柱環(huán)形氣腔12和所述環(huán)形通氣縫14流出，最終，所述限位銷39受所述空腔氣室的大腔23內(nèi)壁阻擋，所述中心齒輪31，所述小齒輪37，所述轉(zhuǎn)軸38及所述限位銷39停止轉(zhuǎn)動。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。