一种适用于高速液体动态追踪与抗风性能测试的试验装置

技术领域

本发明涉及高速液体物理性能测试领域，具体涉及一种适用于高速液体动态追踪与抗风性能测试的试验装置。

背景技术

现有的高速喷射器的试验测试主要是参考单警催泪喷射器标准、试验装置开展，但高速液体的动态追踪、抗风性能测试等主要性能试验装置还鲜有报道，且现有对高速物体运动轨迹追踪多是子弹固体类。

因此，现急需提供一种结构简单、操作方便、测试可靠且成本低的高速液体动态追踪与抗风性能测试的试验装置为本领域需解决的问题。

发明内容

针对于现有技术存在上述的技术缺陷，本发明的目的在于提供种适用于高速液体动态追踪与抗风性能测试的试验装置，其能够对高速液体的动态追踪、抗风性能进行简单并可靠地测试，有效地克服现有技术所存在的问题。

为了达到上述目的，本发明提供了一种适用于高速液体动态追踪与抗风性能测试的试验装置，包括移动模块以及可移动地设置于移动模块上的支架模块，发射模块，控制模块，追踪模块，出风模块，所述控制模块以及出风模块设置于支架模块上，所述控制模块控制连接移动模块，发射模块，追踪模块以及出风模块；

所述追踪模块相对发射模块设置，对发射模块的出口速度进行动态追踪；所述出风模块的出风口相对发射模块的发射路径设置，通过出风模块在发射模块发射过程中形成风场环境，并将风速及风向数据传输至控制模块，所述发射模块包括发射器组件以及靶板组件，所述发射器组件与靶板组件设置于出风模块的两端并相对设置，所述靶板组件中心设有压力传感器并与发射器组件的中心相对设置，所述压力传感器对高速液体经风场环境下后在靶板组件上的瞬时压力进行检测，并将数据传输至控制模块，来对高速液体进行抗风性能测试。

进一步地，所述移动单元包括若干滑轮以及滑轨，所述滑轮分别设置于支架模块，发射模块以及出风模块底部，所述滑轮与滑轨配合，可在滑轨上进行移动。

进一步地，所述支架模块包括横梁以及若干纵梁，所述若干纵梁分布于横梁底部，对横梁进行支撑。

进一步地，所述发射器组件包括发射器，夹持组件以及防护组件，所述发射器通过夹持组件设置于防护组件上。

进一步地，所述靶板组件包括靶板，靶标，液体收纳盒以及立杆，所述靶板与靶标配合设置于立杆上，且中心与发射器组件中心对应设置，所述液体收纳盒设置于靶板底部，对靶板上的高速液体进行回收。

进一步地，所述出风模块包括电动机，风机，风管，连接环，出风口，所述电动机位于风机的一侧，并通过皮带与风机的一端进行传动连接，通过电动机驱动风机进行转动；

所述风机与风管连接，所述风管的两端通过连接环设置于调节架上，通过改变连接环在调节架上的高度来调节风管的位置，所述风管可在连接环内转动实现风管的角度，所述出风口分布于风管上。

进一步地，所述风口分布于风管的侧壁以及端部，所述侧壁出风口并相对发射路径设置，形成侧风风场作用，所述端部出风口相对防护组件设置，形成迎风风场作用。

进一步地，所述出风模块配合设有检测单元，所述检测单元包括双T移动架，调节螺栓以及风速风向测试仪，所述风速风向测试仪设置于双T移动架的两个竖杆上，通过风速风向测试仪对风管所产生不同位置的风速和风向进行实时检测，所述调节螺栓设置于T移动架的两个竖杆上，通过调节螺栓组使两个竖杆上下移动，进而调节风速风向测试仪的竖直位置。

进一步地，所述追踪模块包括相机架，相机以及刻度尺，所述相机通过相机架配合设置于移动模块上，所述刻度尺设置于控制模块上，通过相机可对发射模块出口时对应刻度尺上的刻度线进行动态追踪。

进一步地，所述追踪模块还包括探照灯架以及探照灯，所述探照灯通过探照灯架设置于移动模块上，通过探照灯对刻度尺进行照射。

本发明提供的适用于高速液体动态追踪与抗风性能测试的试验装置，其通过配合高速相机能够对高速射流液体的运动轨迹追踪进行追踪，同时，配合可调节风机来模拟在风场环境以及不同风向环境下，高速射流液体的抗风性能，有效地克服现有技术所存在的问题。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为本适用于高速液体动态追踪与抗风性能测试的试验装置的整体结构示意图。

1.控制单元2.横梁3.夹持组件4.观察窗5.探照灯6.显示单元7.刻度尺8.相机9.电动机10.风机11.风管12.连接环13.出风口14.调节架15.靶板16.液体收纳盒17.立杆18.滑轮19.滑轨20.纵梁21.风速风向测试仪22.调节螺栓23.双T移动架24.相机架25.探照灯架26.防护组件。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

针对于现有技术存在上述的技术缺陷，本发明的目的在于提供种适用于高速液体动态追踪与抗风性能测试的试验装置，其能够对高速液体的动态追踪、抗风性能进行简单并可靠地测试，有效地克服现有技术所存在的问题。

本发明提供的适用于高速液体动态追踪与抗风性能测试的试验装置，其包括支架模块，移动模块，发射模块，控制模块，追踪模块，出风模块。

控制模块设置于支架模块上，其分别包括控制单元1以及显示单元6。

其中控制单元1与移动模块连接，用于对设置于移动模块上的发射模块，追踪模块以及出风模块的位置进行调节，使其移动至合适位置。

显示单元6与追踪模块，发射模块以及出风模块连接，用于显示追踪模块，发射模块以及出风模块的检测数据。

移动模块包括若干滑轮18以及滑轨19，其中滑轮18分布于支架模块，发射模块，追踪模块以及出风模块底部，且滑轮18与滑轨19配合，滑轮18可分别带动支架模块，发射模块，追踪模块以及出风模块在滑轨19上进行移动，实现支架模块，发射模块，追踪模块以及出风模块的相对位置自由分布，保证检测的准确性。

进一步地，支架模块设置于滑轨19上，其用于安装本试验装置的显示模块以及出风模块，其包括横梁2以及若干纵梁20。若干纵梁20分布于横梁2底部，对横梁2进行支撑，且与横梁2配合形成支架单元。

同时，纵梁20底部配合设有滑轮18，通过滑轮18设置于滑轨19上，通过滑轮18在滑轨19上进行滑动，实现支架模块在滑轨19上的位移，以调节设置于横梁2上的发射模块，追踪模块以及出风模块的位置。

进一步地，发射模块用于高速液体的发射，其包括发射器，夹持组件3，防护组件26，靶板15，靶标，液体收纳盒16，立杆17以及压力传感器。

防护组件26底部设有滑轮18并设置于滑轨19上，可在滑轨19上进行移动，测试时，试验人员站在防护组件26的第一侧，通过防护组件26可有效防止高速液体近距离测试时对试验人员造成伤害。

其次，这里防护组件26上设有透明观察窗4，能够通过观察窗4可实时观察实验情况。

发射器通过夹持组件3设置于防护组件26的第二侧，用于高速液体的发射，发射器可跟随防护组件26的移动进行位置的调节。

靶板15通过立杆17与发射器相对设置，立杆17的底部设有滑轮18，通过滑轮18可带动立杆17在滑轨19上进行移动。

立杆17为可调节结构并与控制单元1连接，通过控制单元1可调节立杆17的高度，使其能够与发射器的中心进行准确对应，

靶板15的中心位置固定有压力传感器，然后将靶标从靶板15的侧面装入并固定在靶板15上并与压力传感器相接触，其中，靶板15的靶心以及设置于靶心上的压力传感器与发射器的红外瞄准点重合，当高速液体射在靶板15上时，通过压力传感器来感应高速液体在靶板15上的瞬时压力，同时，压力传感器与控制模块连接，将感应高速液体在靶板上的瞬时压力实时传输至控制模块进行显示。

其次，液体收纳盒16对应设置于靶板15底部，用于对靶板15上的液体进行回收。

进一步地，本方案在发射模块的基础上，配合设有出风模块，通过出风模块用以模拟风场试验环境，用以检测高速液体的抗风性能的测试。出风模块包括电动机9，风机10，风管11，连接环12，出风口13以及调节架14。

其中，电动机9位于风机10的一侧，并通过皮带与风机10的一端进行传动连接，通过电动机9驱动风机10进行转动。

风机10的另一端与风管11的一端进行连接，同时风管11的侧面以及正面上设有若干出风口13，出风口13相对高速液体发射路径设置，通过出风口13可产生风量形成风场的试验环境。

这里设置于风管11正面的出风口，其正对防护组件26设置，能够进行迎风测量，设置于风管11侧面的出风口13，能够进行侧风测量。

具体的，测量迎风作用时，关闭侧面出风口13，此时风通过风管11从防护组件26正对出风口送出；测量侧风作用时，关闭防护组件26正对出风口13，此时风通过风管11侧面出风口13送出。

同时，这里对于风管11上的出风口13的数目和大小不做限定，可根据实际情况调节，通过调节出风口13的数目和大小来调节风速大小。

进一步地，在风管11里对应出风口处设有滑槽和挡风片，挡风片安装在滑槽内，可沿着滑槽进行轴向的移动，挡风片在滑槽上可移动至对应的出风口来关闭相应的出风口，调节风管上出风口的数量；同时，可根据移动行程的大小来调节出风口的大小。

进一步地，可根据需要将挡风片在滑槽内滑动来调节出风口13的大小和数目。

其次，本方案还可对出风口13的角度进行调节，通过对出风口13角度的调节来改变风向，实现不同风向情况下高速液体抗风性能的检测。

风管11的两端与连接环12相连并设置于调节架14上，调节连接环12上的张紧螺钉，风管11可在连接环12内转动，进而出风口13的角度也在竖直方向发生变化。

进一步地，风管11的两端通过连接环12设置于调节架14上，调节架14上两侧设有张紧螺钉，在张紧螺钉作用下可以上下伸缩，进而连接环在调节架14上的高度，通过改变连接环12在调节架14上的高度来调节风管11的位置，从而保证高速射流液体能够经过出风口13，提高检测结果的可靠性。

另外，出风模块配合设有检测单元，检测单元设置于移动模块上，可在移动模块上进行移动，同时，检测单元并与控制模块连接，通过该检测单元可根据需要测量不同位置的风速和风向，并将所检测到不同位置的风速和风向传输给显示单元6进行显示。检测单元包括双T移动架23，调节螺栓22以及风速风向测试仪21。

在双T移动架23的两个竖杆底部分别设有滑轮18，通过滑轮18可带动风速风向测试仪21在滑轨19上进行移动。

风速风向测试仪21设置于双T移动架23的两个竖杆上，通过风速风向测试仪21对不同位置的风速和风向进行实时检测并传输给控制模块。

同时，双T移动架23的两个竖杆上设有调节螺栓22，根据风管11的高度、出风口13的角度，通过调节螺栓组22使两个竖杆上下移动，进而调节风速风向测试仪21的竖直位置。

风速风向测试仪21设置于双T移动架23上，风速风向测试仪21内有传感器，可根据风速的大小、风向的位置方向，对风速、风向实时监控，传递给控制单元1。

追踪模块设置于移动模块上，可在移动模块上进行位移，其用于对高速液体进行动态追踪，其包括相机架24，探照灯架25，相机8，探照灯5以及刻度尺7。

其中，刻度尺7设置于控制模块上并相对高速液体的发射路径设置，用于对高速液体出口速度进行测量。

同时，刻度尺7配合设有探照灯5，探照灯5设置于探照灯架25上，探照灯架25底部设有滑轮18并配合探照灯5设置于滑轨19上，探照灯5可通过探照灯架25在滑轨19上进行移动，使其能够准确照射于显示单元的刻度尺7上。

探照灯架25为可调节结构并与控制单元1连接，通过控制单元1其可对探照灯5进行高度调节，使得探照灯的高度调节到与发射器红外瞄准点齐平，并将探照灯5照射在刻度尺7上，使高速液体发射器高速液体的发射的过程中，对应刻度尺7上的数值能够在相机8所拍摄的录像中清晰可见，保证检测数据的可靠性。

进一步地，相机8设置于相机架24上，相机架24底部设有滑轮18并配合相机8设置于滑轨19上，相机8可通过相机架24在滑轨19上进行移动，使其能够准确的拍摄到刻度尺7上的刻度线。

其次，相机架24为可调节结构并与控制单元1连接，通过控制单元可对相机8进行高度调节，通过相机架24对相机8进行高度调节，使得相机8调节到与发射器红外瞄准点齐平，对高速射流液体经过高速相机8时，对高速液体出口处的运动轨迹进行追踪。若想获取到靶标的运动轨迹，可通过调节相机位置实现。

由上述方案构成的试验装置，其能够对告诉液体的动态追踪以及抗风性能进行测试，具体的测试过程如下：

实验时，将高速液体发射器固定在夹持组件3上，在靶板15中心位置固定安装压力传感器，将靶标从侧面装入并固定在靶板15上与传感器相接触，打开高速液体发射器的红外瞄准点，接通电源，按下控制单元的调节开关调节探照灯架25、高速相机架24和立杆17的高度，使探照灯5、高速相机8的中心与红外瞄准点平齐，使靶板15中心与高速催泪器的红外瞄准点重合。

风管11固定安装在调节架14上，转动调节螺栓组，使调节架14上下移动带动风管11移动，从而使高速射流液体经过风口。

根据高速射流液体的喷射距离，通过控制单元依次调节靶板组件15、高速相机8和探照灯5的滑轮，使滑轮1在滑轨上移动至合适位置。

打开探照灯5和高速相机8，探照灯5照射在显示单元6上，使高速液体发射器、显示单元6的刻度尺7在高速相机8屏幕上清晰可见。

启动电动机9，通过带传动带动风机10转动，风通过风管11从出风口13排出；调节双T移动架23和调节螺栓组22，双T移动架23水平移动和两个竖杆上下移动使风速风向测试仪21至合适位置，风向测试仪21内的传感器根据风速的大小、风向的位置方向，对风速、风向实时监控，传递给控制单元1，测出不同位置的风速和风向。

测试时，试验员站在防护组件26后面，通过观察窗4观察试验情况，扣动扳机，高速射流液体经过高速相机8追踪、模拟风场作用到靶标上。

在高速液体发射过程中，当高速液体经高速相机8时，高速相机8对高速液体在出口对应的刻度尺7上的刻度线进行拍摄，通过显示单元6上的刻度以及帧率计算获取高速液体喷射管口处的速度。

高速摄像测速的原理为通过对高速射流的轨迹追踪，在标定运动距离的情况下，在一定帧数下求得目标的平均速度，其中帧率为关键参数，其为高速摄像机1s采集图像的帧数，进一步由采集图像帧数得到目标运动位移下的时间间隔t，则高速运动目标在该段距离下的平均速度则为。

式中，v为运动轨迹某阶段的平均速度，单位为m/s,△L为射流液体的运动距离，单位为m，F为帧率，单位为fps，△N为目标运动距离对应的帧数变化。

在高速液体发射后，在经过出风模块后，通过出风模块对高速液体进行抗风性能的测试。

若进行测量迎风作用时，关闭侧面出风口13，此时风通过风管11从防护组件26正对出风口13送出，并对风管出风口13的大小进行调节，并通过风速风向测试仪获取测试时的风度大小和风向并传输给控制模块。

在该风场情况下，通过压力传感器在控制显示器获取高速液体在该风场情况下靶板15上的瞬时压力，并将该压力传输给控制模块，对该压力数据对比当时风速以及风向来判定高速液体在迎风情况下不同风速的抗风性能效果。

若进行测量侧风作用时，关闭正面出风口13，此时风通过风管11侧面出风口13送出，并对风管出风口13的大小进行调节，并通过风速风向测试仪获取测试时的风度大小和风向并传输给控制单元1。

在该风场情况下，通过压力传感器在控制显示器获取高速液体在该风场情况下靶板15上的瞬时压力，并将该压力传输给控制单元1，对该压力数据对比当时风速以及风向来判定高速液体在侧风情况下不同风速的抗风性能效果。

试验后，靶标上的液体流入液体收纳盒16，进行回收。

由上述方案构成的高速液体动态追踪与抗风性能测试的试验装置，其结构简单、操作方便、测试可靠等优点，能满足高速液体动态追踪与抗风性能的测试要求。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。