CN104036675B - 漂流潜标演示教具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种漂流潜标演示教具。本发明包括控制器件存放兼最大体积手动微调机构、直线推杆机构和体积自动改变机构。控制器件存放兼最大体积手动微调机构包括PET螺纹盖、PET底部打孔螺纹管、PVC螺纹管、螺母和橡胶垫圈。直线推杆机构包括直流减速电机、电机架、弹性连轴器、推杆单元、双头螺纹管箍和螺纹管。体积自动改变机构包括双头螺纹箍、活塞、储水室、橡胶垫圈、亚克力压环、外牙接头和皮囊。本发明的优点是直观、简洁的展现潜标的沉浮工作原理,方便理解和学习。

Description

漂流潜标演示教具

技术领域

本发明属于教学仪器领域，具体涉及一种漂流潜标演示教具。

背景技术

人们对海洋的探索至今已经有几百年的历史了，而海洋漂流潜标则是近年代来比较重要的海洋探索工具之一。具有在恶劣的海洋环境条件下，无人值守的长期、连续、同步、自动地对海洋水文、气象诸要素进行全面综合监测的特点，是海洋观测岸站、调查船和调查飞机在空间上和时间上的延伸扩展，是离岸监测的重要手段。然而，对于潜标在海洋业中占领着如此重要地位，国内外却尚无潜标教具市场与专利，网络资源也相对较为匮乏，因此也给学生造成在学习与理解潜标这一知识点时产生一定的困难。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种漂流潜标演示教具。

本发明包括控制器件存放兼最大体积手动微调机构、直线推杆机构和体积自动改变机构。

控制器件存放兼最大体积手动微调机构包括PET螺纹盖、PET底部打孔螺纹管、PVC螺纹管、螺母和橡胶垫圈。PET螺纹盖与PET螺纹罐通过螺纹连接：PET底部打孔螺纹管由一对螺母和一对橡胶垫圈固定在PVC螺纹管上。

直线推杆机构包括直流减速电机、电机架、弹性连轴器、推杆单元、双头螺纹管箍和螺纹管，其中推杆单元包括丝杆、铜螺母、滑块、滑槽、铜柱和L形连接件；电机架置于双头螺纹管箍带有凸起的内壁上，由PVC螺纹管压紧电机架；直流减速电机通过螺钉固定在电机架上；丝杆通过弹性联轴器与直流减速电机的输出轴连接；铜螺母与滑块通过螺栓和螺母连接在一起，旋在丝杆上，并置于滑槽内；滑槽固定在螺纹管内壁上；对称设置在丝杆两边的铜柱一端与滑块连接，另一端与L形连接件连接。

体积自动改变机构包括双头螺纹箍、活塞、储水室、橡胶垫圈、亚克力压环、外牙接头和皮囊；活塞通过螺钉和螺母与L形连接件连接；储水室外壁与外牙接头过盈配合并用防水胶粘黏；皮囊通过橡胶垫圈和亚克力压环压在外牙接头的非旋和处上表面，并通过双头螺纹箍和外牙接头的螺旋配合压紧。

本发明的有益效果：针对海洋工程类大学生，对潜标的学习，直观、简洁的展现潜标的沉浮工作原理,不仅方便了老师对潜标这个知识点的讲解，也加快了学生对潜标的学习，使他们在实践中学习，切身体会潜标的工作原理。

附图说明

图1为本发明装置的三维图；

图2为本发明装置的控制器件存放兼最大体积手动微调机构示意图；

图3为本发明装置的内部直线推杆机构示意图；

图4为本发明装置直线推杆机构详细示意图；

图5为本发明装置的体积自动改变机构的半剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

本发明包括密封机构、传动机构、自平衡机构、体积微调机构。

所述密封机构由PVC螺纹管配合而成，由两根内螺纹PVC管与三根外螺纹PVC管旋紧，形成一根空心的管子，管子顶端旋有一个PET螺纹密封盖保证与外界隔绝，管子底端用皮囊套在口上，用皮筋捆住。

所述传动机构由丝杆、铜螺母、不锈钢方管、亚克力板、针筒活塞和针筒组成。传动机构的源动力来自电机，电机固定在第一根内螺纹管内部，架在内部亚克力板上，亚克力板为厚度3mm，直径与内螺纹管内部直径相同。电机与丝杆通过联轴器联接，丝杆上旋有铜螺母，铜螺母上附有方行亚克力板，方形亚克力板外套有不锈钢方管。不锈钢管粘在PVC螺纹管内部。铜螺母与针筒活塞用铜柱联接在一起，丝杠转动能同时带动铜螺母滑动与活塞推动。针筒套在针筒活塞上，针筒外径与外螺纹管内直径相同。

所述自平衡机构为自身内部重力调节，将内部的传动机构向管底下偏移，使顶部重力较小，确保潜标在水中为竖直状态。

所述体积微调机构由皮筋、皮囊和水组成。皮囊将PVC管低端密封，用皮筋扣住皮囊，皮囊内部与针筒之间装满水。通过针筒活塞的推动将使液体膨胀皮囊，改变整体体积大小。

本发明还包括数据传输机构，所述数据传输机构由发送装置和接收装置两个部分组成。发送装置为STM32F103X单片机控制的NRF24L01无线发送模块。通过按键将数据发送给接受装置。接收装置由STM32F103X单片机控制的NRF24L01无线接收模块，接收装置接收到数据后将数据转换为模拟信号传送给电机。

以漂流潜标下潜为例，结合本附图对本发明装置的技术方案，及其工作原理作进一步的阑述。

如图1、图2、图3、图4及图5所示，本装置主要包括：控制器件存放兼最大体积手动微调机构1、直线推杆机构2、体积自动改变机构3。

如图2所示，控制器件存放兼最大体积手动微调机构1由PET螺纹盖1-1、PET底部打孔螺纹管1-2、PVC螺纹管1-3、螺母1-4、橡胶垫圈1-5组成。PET螺纹盖1-1与PET底部打孔螺纹罐1-2通过螺纹连接：PET底部打孔螺纹罐1-2由一对螺母1-4和一对橡胶垫圈1-5固定在PVC螺纹管1-3上。

如图1、图3、图4所示，直线推杆机构2由直流减速电机2-1、电机架2-2、弹性连轴器2-3、丝杆2-4-1、铜螺母2-4-2、滑块2-4-3、滑槽2-4-4、铜柱2-4-5、L形连接件2-4-6、双头螺纹管箍2-5组成。电机架2-2置于双头螺纹管箍2-5有凸起的内壁上，由螺纹管1-3压紧电机架2-2；电机2-1通过螺钉固定在电机架2-2上；丝杆2-4-1通过弹性联轴器2-3与电机2-1的输出轴连接；铜螺母2-4-2与滑块2-4-3通过螺栓和螺母连接在一起，旋在丝杆2-4-1上，并置于滑槽2-4-4内；滑槽2-4-4通过AB胶粘在螺纹管2-6内壁上；对称设置在丝杆2-4-1两边的铜柱2-4-5一端与滑块2-4-3连接，另一端与L形连接件2-4-6连接。

如图3、图5所示，体积自动改变机构3由双头螺纹箍3-1、活塞3-2、储水室3-3、橡胶垫圈3-4、亚克力压环3-5、外牙接头3-6、皮囊3-7组成。活塞3-2通过螺钉和螺母与L形连接件2-4-6连接；储水室3-3外壁与外牙接头3-6过盈配合并用防水胶粘黏；皮囊3-7通过橡胶垫圈3-4和压环3-5压在外牙接头3-6的非旋和处的上表面上，并通过双头螺纹箍3-1和外牙接头3-6的螺旋配合压紧。

本发明装置的工作过程如下：（机器初始体积最大，活塞位于最底部）

使用时，旋开PET螺纹盖1-1，打开置于控制器件存放兼最大体积手动微调机构1中电源开关，旋紧PET螺纹盖，检查无误后将其置于水中，待机器平稳后，按控制器上的下潜按键，此时电机2-1带动丝杆2-4-1做顺时针转动，铜螺母2-4-2与滑块2-4-3固定并向上运动，L形连接件2-4-6将活塞向上拉起，皮囊3-7内的部分水被抽到针筒内，皮囊3-7收缩，装置总的体积变小，排水量减小。根据阿基米德定率（F浮=G排=ρ液（气）·g·V排）可以判断出装置浮力减小慢慢下潜。上升方式的原理类似。

Claims (1)

1.漂流潜标演示教具，包括控制器件存放兼最大体积手动微调机构(1)、直线推杆机构(2)和体积自动改变机构(3)，其特征在于：

控制器件存放兼最大体积手动微调机构(1)包括PET螺纹盖(1-1)、PET底部打孔螺纹管(1-2)、PVC螺纹管(1-3)、螺母(1-4)和橡胶垫圈(1-5)；PET螺纹盖(1-1)与PET底部打孔螺纹管(1-2)通过螺纹连接：PET底部打孔螺纹管(1-2)由一对螺母(1-4)和一对橡胶垫圈(1-5)固定在PVC螺纹管(1-3)上；

直线推杆机构(2)包括直流减速电机(2-1)、电机架(2-2)、弹性连轴器(2-3)、推杆单元(2-4)、双头螺纹管箍(2-5)和螺纹管(2-6)，其中推杆单元(2-4)包括丝杆(2-4-1)、铜螺母(2-4-2)、滑块(2-4-3)、滑槽(2-4-4)、铜柱(2-4-5)和L形连接件(2-4-6)；电机架(2-2)置于双头螺纹管箍(2-5)带有凸起的内壁上，由PVC螺纹管(1-3)压紧电机架(2-2)；直流减速电机(2-1)通过螺钉固定在电机架(2-2)上；丝杆(2-4-1)通过弹性联轴器(2-3)与直流减速电机(2-1)的输出轴连接；铜螺母(2-4-2)与滑块(2-4-3)通过螺栓和螺母连接在一起，旋在丝杆(2-4-1)上，并置于滑槽(2-4-4)内；滑槽(2-4-4)固定在螺纹管(2-6)内壁上；对称设置在丝杆(2-4-1)两边的铜柱(2-4-5)一端与滑块(2-4-3)连接，另一端与L形连接件(2-4-6)连接；

体积自动改变机构(3)包括双头螺纹箍(3-1)、活塞(3-2)、储水室(3-3)、橡胶垫圈(3-4)、亚克力压环(3-5)、外牙接头(3-6)和皮囊(3-7)；活塞(3-2)通过螺钉和螺母与L形连接件(2-4-6)连接；储水室(3-3)外壁与外牙接头(3-6)过盈配合并用防水胶粘黏；皮囊(3-7)通过橡胶垫圈(3-4)和亚克力压环(3-5)压在外牙接头(3-6)的非旋合处上表面，并通过双头螺纹箍(3-1)和外牙接头(3-6)的螺旋配合压紧。