一种水下弹射破冰实验装置

1.本实用新型涉及破冰装置技术领域，具体涉及一种水下弹射破冰实验装置。


背景技术：

2.水下航行体冰下航行及破冰已成为美俄等国的军事竞争之一。由于我国幅员辽阔，部分水域在地理、气候等因素的影响下会形成冰区。因此，无论是为了防止灾害还是军事备战，对航行体破冰的研究都具有重要意义。各高校和科研单位在教学和科研中模拟水下弹射破冰实验，具体的需求为：研究在不同压力和弹射头头型下破冰过程中的速度及姿态。


技术实现要素：

3.因此，本实用新型要解决的技术问题在于现有技术中缺乏满足实验需求的水下弹射破冰实验系统，从而提供一种水下弹射破冰实验装置。
4.为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种水下弹射破冰实验装置，包括高压气瓶；储气罐，所述储气罐与所述高压气瓶之间设有第一输送管，所述第一输送管上设有第一压力阀；弹射机构，对应冰块夹具设置，所述弹射机构与所述储气罐之间设有第二输送管，且在所述第二输送管上设有第二压力阀；控制装置，与所述第一压力阀和第二压力阀连接，所述控制装置控制所述第一压力阀和第二压力阀的启闭，以驱动所述弹射机构内的弹射物朝向所述冰块夹具方向动作；信号采集器，所述信号采集器采集弹射机构的信号，并传回所述控制装置。
5.进一步，所述第二输送管上还设有单向止回阀。
6.进一步，所述弹射机构包括：弹射底座，所述弹射底座设有气孔，所述气孔与所述第二输送管连接；弹射筒，设于所述弹射底座上，所述弹射物设于所述弹射筒内，所述弹射筒与所述冰块夹具相对应。
7.进一步，所述冰块夹具包括：滑轨；滑块夹片，具有两块，两块所述滑块夹片均设于所述滑轨上，两个所述滑块夹片用于夹持冰块。
8.进一步，还包括光源，所述光源对应所述弹射机构设置。
9.进一步，所述第一压力阀和第二压力阀均为电磁阀。
10.进一步，所述第一输送管上均设有第一手动阀和第二手动阀。
11.进一步，还包括设于所述储气罐上的压力传感器，所述压力传感器与所述控制装置连接，所述压力传感器用于检测所述储气罐的压力。
12.进一步，还包括设于所述储气罐上的压力表，所述压力表用于显示储气罐的压力值。
13.进一步，信号采集器为高速相机。
14.本实用新型技术方案，具有如下优点：
15.1.本实用新型提供的水下弹射破冰实验装置，包括高压气瓶；储气罐，所述储气罐
与所述高压气瓶之间设有第一输送管，所述第一输送管上设有第一压力阀；弹射机构，对应冰块夹具设置，所述弹射机构与所述储气罐之间设有第二输送管，且在所述第二输送管上设有第二压力阀；控制装置，与所述第一压力阀和第二压力阀连接，所述控制装置控制所述第一压力阀和第二压力阀的启闭，以驱动所述弹射机构内的弹射物朝向所述冰块夹具方向动作；信号采集器，所述信号采集器采集弹射机构的信号，并传回所述控制装置。
16.开始工作后由高压气瓶通过第一输送管给储气罐泵气，当达到实验所需压力时停止泵气，控制装置通过控制第一压力阀停止泵气，并通过控制第二压力阀的开启和关闭，实现弹射破冰实验；即控制装置控制第二压力阀开启时，储气罐内的高压气体通过第二输送管机进入至弹射机构内，弹射机构内的弹射物受高压气体的驱动，朝向冰块夹具方向运动，则进行弹射破冰实验。控制装置控制第二压力阀关闭时，则结束弹射破冰实验。信号采集器采集的弹射机构的信号，从而输出破冰过程中弹射物的速度和姿态。通过在高压气瓶与弹射机构之间设置储气罐，以保证弹射机构所受压力的均匀和稳定，从而确保水下弹射破冰的精确和可靠性。该水下弹射破冰实验装置设计合理、结构简单、操作方便，便于教学和科研实验。
17.2.本实用新型提供的水下弹射破冰实验装置，所述第二输送管上还设有单向止回阀；单向止回阀的设置防止了输送至弹射机构内的高压气体倒流至储气罐内。
18.3.本实用新型提供的水下弹射破冰实验装置，还包括光源，所述光源对应所述弹射机构设置；光源的设置，增加了弹射机构和冰块夹具处的亮度，便于在进行弹射破冰实验时，信号采集器更好的采集光源照射下的弹射机构的光信号。
19.4.本实用新型提供的水下弹射破冰实验装置，所述第一压力阀和第二压力阀均为电磁阀；电磁阀的精度和灵活性高，保证了第一输送管和第二输送管输送高压气体的精度，从而精准的控制弹射机构。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为本实用新型提供的水下弹射破冰实验装置的原理图。
22.附图标记说明：
23.1-高压气瓶；2-第一手动阀；3-第一压力阀；4-第二手动阀；5-储气罐；6-压力表；7-压力传感器；8-第二压力阀；9-单向止回阀；
24.10-弹射底座；11-弹射筒；12-弹射物；
25.12-冰块夹具；121-滑轨；122-滑块夹片；
26.13-控制装置；
27.14-光源；
28.15-信号采集器；
29.16-第一输送管；
30.17-第二输送管。
具体实施方式
31.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
32.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
33.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
34.此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
35.请参阅图1所示，本实用新型提供了一种水下弹射破冰实验装置，包括高压气瓶1；储气罐5，所述储气罐5与所述高压气瓶1之间设有第一输送管16，所述第一输送管16上设有第一压力阀3；弹射机构，对应冰块夹具12设置，所述弹射机构与所述储气罐5之间设有第二输送管17，且在所述第二输送管17上设有第二压力阀8；控制装置13，与所述第一压力阀3和第二压力阀8连接，所述控制装置13控制所述第一压力阀3和第二压力阀8的启闭，以驱动所述弹射机构内的弹射物朝向所述冰块夹具12方向动作；信号采集器15，所述信号采集器15采集弹射机构的信号，并传回所述控制装置13。
36.开始工作后由高压气瓶1通过第一输送管16给储气罐5泵气，当达到实验所需压力时停止泵气，控制装置13通过控制第一压力阀3停止泵气，并通过控制第二压力阀8的开启和关闭，实现弹射破冰实验；即控制装置13控制第二压力阀8开启时，储气罐5内的高压气体通过第二输送管17机进入至弹射机构内，弹射机构内的弹射物受高压气体的驱动，朝向冰块夹具12方向运动，则进行弹射破冰实验。控制装置13控制第二压力阀8关闭时，则结束弹射破冰实验。信号采集器15采集的弹射机构的信号，从而输出破冰过程中弹射物的速度和姿态。通过在高压气瓶1与弹射机构之间设置储气罐5，以保证弹射机构所受压力的均匀和稳定，从而确保水下弹射破冰的精确和可靠性。该水下弹射破冰实验装置设计合理、结构简单、操作方便，便于教学和科研实验。
37.在本实施例中，信号采集器15为高速相机；采样频率设为5000hz。
38.其中，高压气瓶1的出气口和第一输送管16、第二输送管17、以及储气罐5的进气口和出气口采用快接接头进行连接，从而便于安装和维护。同时，在高气压气瓶上还设有减压阀。
39.在一些可选的实施例中，所述第二输送管17上还设有单向止回阀9，单向止回阀9的设置防止了输送至弹射机构内的高压气体倒流至储气罐5内。
40.在一些可选的实施例中，所述弹射机构包括弹射底座10和弹射筒11、以及弹射物；其中，所述弹射底座10设有气孔，所述气孔与所述第二输送管17连接，从而通过该气孔，将第二输送管17输送的高压气体运送至弹射底座10内。弹射筒11设于所述弹射底座10上，并且弹射筒11与弹射底座10连接，所述弹射物设于所述弹射筒11内，所弹射筒11与所述冰块夹具12相对应；当高压气体进入至弹射底座10内后，输送至弹射筒11内，弹射物受高压气体的驱动向上运动，即朝向冰块夹具12，从而完成破冰试验。
41.在一些可选的实施例中，所述冰块夹具12包括滑轨121和滑块夹片122；其中，滑块夹片122具有两块，两块所述滑块夹片122均设于所述滑轨121上，两个所述滑块夹片122用于夹持冰块。滑轨121上的滑块夹片122可自由滑动，以适应冰块厚度，待调节完毕后通过螺栓及垫片锁紧滑块夹片122。
42.在一些可选的实施例中，该水下弹射破冰实验装置还包括光源14，所述光源14对应所述弹射机构设置，光源14的设置，增加了弹射机构和冰块夹具12处的亮度，便于在进行弹射破冰实验时，信号采集器15更好的采集光源14照射下的弹射机构的光信号。在本实施例中，光源14为led光源14。
43.在一些可选的实施例中，所述第一压力阀3和第二压力阀8均为电磁阀；电磁阀的精度和灵活性高，保证了第一输送管16和第二输送管17输送高压气体的精度，从而精准的控制弹射机构。
44.在一些可选的实施例中，所述第一输送管16上均设有第一手动阀2和第二手动阀4。第一手动阀2和第二手动阀4的作用在于第一压力阀3出现故障时可通过第一手动阀2和第二手动阀4进行泄气，进而拆除及维护。
45.在一些可选的实施例中，还包括设于所述储气罐5上的压力传感器7和压力表6，所述压力传感器7与所述控制装置13连接，所述压力传感器7用于检测所述储气罐5的压力；所述压力表6用于显示储气罐5的压力值。储气罐5内的压力在0-5mpa范围内连续可调，通过压力传感器7监测罐内压力并传输至控制装置13，通过压力表6数值显示，从而便于人为随时观测实验压力状态。
46.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。