CN111114712B - 一种基于表面激流旋转平衡仪 - Google Patents

Abstract

一种基于表面激流旋转平衡仪，本发明涉及运输行业中用于水下居住或作业的设备技术领域，每个绕线下支架的下端均固定有平衡叶片，正向锥形空腔结构的顶壁开设有通过孔，该通过孔与绕线中心轴以及绕线手柄均贯通设置，其中绕线中心轴的下端固定在正向锥形空腔结构的顶壁，正向锥形空腔结构的底边缘固定有镂空支架。当平衡仪在水中调整放置方向及平衡后，当平衡仪在遭遇激荡水流时，平衡仪受到激流的冲击，由于平衡仪整体为轴对称设计、顶部的正向锥形空腔结构、平衡叶片均匀圆周分布在正向锥形空腔结构外侧，当激流冲击平衡仪时，正向锥形空腔结构和平衡叶片四周所受的冲击力相互平衡，使平衡仪保持旋转平衡。

Description

一种基于表面激流旋转平衡仪

技术领域

本发明涉及运输行业中用于水下居住或作业的设备技术领域，具体涉及一种基于表面激流旋转平衡仪。

背景技术

流体动力是人类应用最广泛的技术，其中天然水流对于人类而言是最为便利的动力来源。现有的技术中将水流的驱动力可利用并能有效控制是极为困难的。河流表面的自由水流是不稳定的，同时海水中的自由水流是运动的，在其表面经常会产生波浪，严重影响水中漂浮物的平衡性。如果能够将天然水流的驱动力合理利用起来，那将会给水上交通带来便利。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种设计合理的基于表面激流旋转平衡仪，利用空腔顶部外侧连接的呈均匀圆周分布的平衡叶片以及空腔的顶部结构在激流作用下达到受力平衡，使平衡仪在激流表面保持平稳的旋转。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：它包含上部结构和下部结构；

其中，上部结构包含调整锥固定螺栓、绕线手柄、绕线支撑环、绕线上支架、绕线盘线轴、绕线下支架、下部挡板、接线耳、固定螺栓柔性钢丝接线耳、绕线支撑轴承、上部挡板、绕线上轴承、绕线中心轴、绕线下轴承；调整锥固定螺栓的底部固定有固定螺栓柔性钢丝接线耳，调整锥固定螺栓穿设固定在绕线手柄的顶壁，绕线手柄为空心结构，其设置于绕线支撑环中，绕线支撑环内嵌设有绕线支撑轴承，绕线支撑轴承中开设有穿线孔；绕线支撑环的底表面等角度连接有数个绕线上支架，每个绕线上支架的下端均连接有绕线下支架；上述绕线手柄的下端固定有绕线盘线轴，绕线盘线轴的下端外壁固定有接线耳，绕线中心轴的上下两端分别利用绕线上轴承、绕线下轴承旋接在绕线盘线轴内部；绕线盘线轴的上下两端分别固定有上部挡板和下部挡板；

上述下部结构包含平衡叶片、叶形平衡器、叶形平衡器连接杆、平衡仪空腔、外侧内嵌叶片、平衡球、调整锥、调整锥柔性钢丝接线耳、镂空支架、调整锥柔性钢丝；每个绕线下支架的下端均固定有平衡叶片，若干个平衡叶片等角度固定在平衡仪空腔的顶壁，平衡仪空腔由顶部的正向锥形空腔结构、中部的圆柱形空腔结构和下部的倒锥形空腔结构构成；圆柱形空腔结构的上下两端分别一体成型有正向锥形空腔结构、倒锥形空腔结构；正向锥形空腔结构的顶壁开设有通过孔，该通过孔与绕线中心轴以及绕线手柄均贯通设置，其中绕线中心轴的下端固定在正向锥形空腔结构的顶壁，正向锥形空腔结构的底边缘固定有镂空支架，且镂空支架设置于圆柱形空腔结构内，上述调整锥悬设于圆柱形空腔结构内，且其顶壁上固定有调整锥柔性钢丝接线耳，上述平衡球活动设置于倒锥形空腔结构内，上述调整锥柔性钢丝的下端连接固定在调整锥柔性钢丝接线耳上，调整锥柔性钢丝的上端依次穿过镂空支架、通过孔、绕线中心轴以及绕线手柄的底壁后，固定在固定螺栓柔性钢丝接线耳上；所述的叶形平衡器利用若干个叶形平衡器连接杆套设并固定在圆柱形空腔结构的外壁上；平衡仪空腔的外环壁上圆周等角度设置有若干个外侧内嵌叶片，若干个外侧内嵌叶片之间呈非交叉式结构设置，且位于圆柱形空腔结构和倒锥形空腔结构上的同一个外侧内嵌叶片相贯通设置。

进一步地，所述的绕线手柄的上端外环壁圆周等角度开设有螺纹槽。

进一步地，所述的正向锥形空腔结构的上端与绕线中心轴的连接处填设有密封胶。

本发明的工作原理：

水中调整放置方向及平衡：

平衡仪放置于水中后，由于平衡仪空腔、叶形平衡器和外侧内嵌叶片相结合，在浮力作用下自动漂浮于水面，由于平衡仪空腔顶部为正向锥形构造、下部是倒锥形设计、侧壁沿着圆周铅垂设计，进入水体后的平衡球处于运动状态，在平衡仪空腔内壁结构引导下，不能停留在空腔上部，最终停留在空腔下部的倒锥体底部，平衡球和平衡仪空腔的构造共同完成平衡仪自动调整在水面的位置调整；同时，由于平衡仪整体呈轴对称设置，叶形平衡器外侧的边界在平衡仪位置调整的过程中，与水流进行作用，朝下的叶形面产生向上的推力，向上的叶形面面积较朝下的叶型面小，在水流的作用下产生向下压力，此时向上的推力大于向下的压力，加之向上的推力和向下的压力作用线不过平衡仪的中心线，且不共线，两个力在空间上形成与轴有不同夹角的，且大小不等旋转力矩，因此在这两个旋转力矩的作用下平衡仪倾斜方向上的产生的低速旋转，此旋转为平衡仪空腔中的平衡球向下运动创造条件，进而加快了平衡仪在水中放置位置的调整，即平衡仪空腔的构造、平衡球的运动规律和叶形平衡器促进平衡仪位置调整，最终平衡球停留在平衡仪空腔中倒锥形空腔结构的底部，平衡仪的结构设计保持了平衡仪在水中的短暂平衡，不倾斜处于正向放置；由于叶形平衡器与圆柱形空腔结构外侧连接，当平衡仪在流体中调整好位置后，叶形平衡器以下的结构全部浸入流体中，增强了平衡仪整体的平衡性；

水流对外侧内嵌叶片作用，产生旋转和浮力：

流体对外侧内嵌叶片的作用，其水平分力F3通过对外侧内嵌叶片的作用，产生与平衡仪相切的旋转力矩，对平衡仪产生旋转的机械能使平衡仪在水面上旋转，其向上分力F4与沿平衡仪放置方向相同且与外侧内嵌叶片相切产生浮力，与平衡仪空腔、叶形平衡器配合提升平衡仪漂浮性能；外侧内嵌叶片在平衡仪空腔的外侧体型的变化规律，使平衡仪在流体作用下旋转时更加平稳；

水中旋转绕线：

在水流作用下，外侧内嵌叶片获得旋转力矩，平衡仪空腔的外部结构形成旋转运动，由于平衡仪整体为轴对称设计，其旋转受到外侧内嵌叶片的位置和大小、平衡仪的尺寸、叶形平衡器和平衡球的几何空间布置及其尺寸关系因素影响，旋转的平衡仪中调整锥由于惯性的作用与旋转的平衡仪存在转动不同步，利用不同步特征进行绕线可知操作，即将绕线的下端由穿线孔向下引出，并绑设在接线耳上，再该平衡仪置于水中，其漂浮于水面，水流对外侧内嵌叶片具有冲击力，从而对外侧内嵌叶片具有一定的施力，外侧内嵌叶片受力之后，带动平衡仪空腔旋转，在平衡仪空腔内部的平衡球以及位于圆柱形空腔结构外侧的为环形结构的叶形平衡器共同作用下，使得平衡仪在进行旋转的同时保持平衡，消除旋转过程中产生的涡流，整个旋转过程中，绕线手柄、绕线盘线轴、上部挡板、下部挡板以及接线耳均保持不动，平衡仪空腔旋转的同时，带动绕线卷绕于绕线盘线轴上，通过调整锥柔性钢丝来调整调整锥的高度，用来调整整个平衡仪位于水中的下沉量；调整锥的角速度与平衡仪的角速度不相等时，产生绕线功能；

激流表面实现平衡仪旋转平衡：

当平衡仪在水中调整放置方向及平衡后，当平衡仪在遭遇激荡水流时，平衡仪受到激流的冲击，由于平衡仪整体为轴对称设计、顶部的正向锥形空腔结构、平衡叶片均匀圆周分布在正向锥形空腔结构外侧，当激流冲击平衡仪时，正向锥形空腔结构和平衡叶片四周所受的冲击力相互平衡，使平衡仪保持旋转平衡。

采用上述结构后，本发明的有益效果是：本发明提供了一种基于表面激流旋转平衡仪，利用空腔顶部外侧连接的呈均匀圆周分布的平衡叶片以及空腔的顶部结构在激流作用下达到受力平衡，使平衡仪在激流表面保持平稳的旋转。

附图说明：

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的主视图。

图3是图2的俯视图。

图4是图2中M-M向剖视图

图5是图2中N-N向剖视图。

图6是图2中S-S向剖视图。

图7是图2中R-R向剖视图。

图8是图2中T-T向剖视图。

图9是图2中U-U向剖视图。

图10是图2中V-V向剖视图。

图11是本发明位于水中调整放置方向及平衡的原理图。

图12是本发明位于水中水流对外侧内嵌叶片作用产生旋转和浮力的原理图。

图13是本发明水中旋转绕线原理图。

图14是本发明位于水中激流表面实现平衡仪旋转平衡原理图。

附图标记说明：

调整锥固定螺栓1、绕线手柄2、穿线孔3、绕线支撑环4、绕线上支架5、绕线盘线轴6、绕线下支架7、下部挡板8、接线耳9、平衡叶片10、固定螺栓柔性钢丝接线耳11、绕线支撑轴承12、螺纹槽13、密封胶14、上部挡板15、绕线上轴承16、绕线中心轴17、绕线下轴承18、叶形平衡器19、叶形平衡器连接杆20、平衡仪空腔21、正向锥形空腔结构21-1、圆柱形空腔结构21-2、倒锥形空腔结构21-3、外侧内嵌叶片22、平衡球23、调整锥24、调整锥柔性钢丝接线耳25、镂空支架26、调整锥柔性钢丝27、通过孔28。

具体实施方式：

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

如图1-图10所示，本具体实施方式采用如下技术方案：它包含上部结构和下部结构；

其中，上部结构包含调整锥固定螺栓1、绕线手柄2、绕线支撑环4、绕线上支架5、绕线盘线轴6、绕线下支架7、下部挡板8、接线耳9、固定螺栓柔性钢丝接线耳11、绕线支撑轴承12、上部挡板15、绕线上轴承16、绕线中心轴17、绕线下轴承18；调整锥固定螺栓1的底部固定有固定螺栓柔性钢丝接线耳11，调整锥固定螺栓1穿设固定在绕线手柄2的顶壁，绕线手柄2的上端外环壁圆周等角度开设有螺纹槽13，绕线手柄2为空心结构，其设置于绕线支撑环4中，绕线支撑环4内嵌设有绕线支撑轴承12，绕线支撑轴承12中开设有穿线孔3；绕线支撑环4的底表面等角度连接有数个绕线上支架5，每个绕线上支架5的下端均连接有绕线下支架7；上述绕线手柄2的下端固定有绕线盘线轴6，绕线盘线轴6的下端外壁固定有接线耳9，绕线中心轴17的上下两端分别利用绕线上轴承16、绕线下轴承18旋接在绕线盘线轴6内部；绕线盘线轴6的上下两端分别设有上部挡板15和下部挡板8，上述绕线手柄2、上部挡板15、绕线盘线轴6以及下部挡板8为一体式结构；

上述下部结构包含平衡叶片10、叶形平衡器19、叶形平衡器连接杆20、平衡仪空腔21、外侧内嵌叶片22、平衡球23、调整锥24、调整锥柔性钢丝接线耳25、镂空支架26、调整锥柔性钢丝27；每个绕线下支架7的下端均固定有平衡叶片10，若干个平衡叶片10等角度固定在平衡仪空腔21的顶壁，平衡仪空腔21由顶部的正向锥形空腔结构21-1、中部的圆柱形空腔结构21-2和下部的倒锥形空腔结构21-3构成；圆柱形空腔结构21-2的上下两端分别一体成型有正向锥形空腔结构21-1、倒锥形空腔结构21-3；正向锥形空腔结构21-1的顶壁开设有通过孔28，该通过孔28与绕线中心轴17以及绕线手柄2均贯通设置，其中绕线中心轴17的下端固定在正向锥形空腔结构21-1的顶壁，两者连接处利用密封胶14实现密封止水，正向锥形空腔结构21-1的底边缘固定有镂空支架26，且镂空支架26设置于圆柱形空腔结构21-2内，上述调整锥24悬设于圆柱形空腔结构21-2内，且其顶壁上固定有调整锥柔性钢丝接线耳25，上述平衡球23活动设置于倒锥形空腔结构21-3内，上述调整锥柔性钢丝27的下端连接固定在调整锥柔性钢丝接线耳25上，调整锥柔性钢丝27的上端依次穿过镂空支架26、通过孔28、绕线中心轴17以及绕线手柄的底壁后，固定在固定螺栓柔性钢丝接线耳11上；所述的叶形平衡器19利用若干个叶形平衡器连接杆20套设并固定在圆柱形空腔结构21-2的外壁上；平衡仪空腔21的外环壁上圆周等角度设置有若干个外侧内嵌叶片22，若干个外侧内嵌叶片22之间呈非交叉式结构设置，且位于圆柱形空腔结构21-2和倒锥形空腔结构21-3上的同一个外侧内嵌叶片22相贯通设置。

本具体实施方式的工作原理：

水中调整放置方向及平衡：

参看图11，平衡仪放置于水中后，由于平衡仪空腔21、叶形平衡器19和外侧内嵌叶片22相结合，在浮力作用下自动漂浮于水面，由于平衡仪空腔21顶部为正向锥形构造、下部是倒锥形设计、侧壁沿着圆周铅垂设计，进入水体后的平衡球23处于运动状态，在平衡仪空腔21内壁结构引导下，不能停留在空腔上部，最终停留在空腔下部的倒锥体底部，平衡球23和平衡仪空腔21的构造共同完成平衡仪自动调整在水面的位置调整；同时，由于平衡仪整体呈轴对称设置，叶形平衡器19外侧的边界在平衡仪位置调整的过程中，与水流进行作用，朝下的叶形面产生向上的推力F1，向上的叶形面面积较朝下的叶型面小，在水流的作用下产生向下压力F2，此时F1>F2，加之F1和F2作用线不过平衡仪的中心线，且不共线，两个力在空间上形成与轴有不同夹角的，且大小不等旋转力矩，因此在这两个旋转力矩的作用下平衡仪倾斜方向上的产生的低速旋转，此旋转为平衡仪空腔21中的平衡球23向下运动创造条件，进而加快了平衡仪在水中放置位置的调整，即平衡仪空腔21的构造、平衡球23的运动规律和叶形平衡器19促进平衡仪位置调整，最终平衡球23停留在平衡仪空腔21中倒锥形空腔结构21-3的底部，平衡仪的结构设计保持了平衡仪在水中的短暂平衡，不倾斜处于正向放置；由于叶形平衡器19与圆柱形空腔结构21-2外侧连接，当平衡仪在流体中调整好位置后，叶形平衡器19以下的结构全部浸入流体中，增强了平衡仪整体的平衡性；

水流对外侧内嵌叶片22作用，产生旋转和浮力：

参看图12，流体对外侧内嵌叶片22的作用，其水平分力F3通过对外侧内嵌叶片22的作用，产生与平衡仪相切的旋转力矩，对平衡仪产生旋转的机械能使平衡仪在水面上旋转，其向上分力F4与沿平衡仪放置方向相同且与外侧内嵌叶片22相切产生浮力，与平衡仪空腔21、叶形平衡器19配合提升平衡仪漂浮性能；外侧内嵌叶片22在平衡仪空腔21的外侧体型的变化规律，使平衡仪在流体作用下旋转时更加平稳；

水中旋转绕线：

在水流作用下，外侧内嵌叶片22获得旋转力矩，平衡仪空腔21的外部结构形成旋转运动，由于平衡仪整体为轴对称设计，其旋转受到外侧内嵌叶片22的位置和大小、平衡仪的尺寸、叶形平衡器19和平衡球23的几何空间布置及其尺寸关系等因素影响，旋转的平衡仪中调整锥24由于惯性的作用与旋转的平衡仪存在转动不同步，利用不同步特征进行绕线可知操作，即将绕线的下端由穿线孔3向下引出，并绑设在接线耳9上，再该平衡仪置于水中，其漂浮于水面，水流对外侧内嵌叶片22具有冲击力，从而对外侧内嵌叶片22具有一定的施力，外侧内嵌叶片22受力之后，带动平衡仪空腔21旋转，在平衡仪空腔21内部的平衡球23以及位于圆柱形空腔结构21-2外侧的为环形结构的叶形平衡器19共同作用下，使得平衡仪在进行旋转的同时保持平衡，消除旋转过程中产生的涡流，整个旋转过程中，绕线手柄2、绕线盘线轴6、上部挡板15、下部挡板8以及接线耳9均保持不动，平衡仪空腔21旋转的同时，带动绕线卷绕于绕线盘线轴6上，通过调整锥柔性钢丝27来调整调整锥24的高度，用来调整整个平衡仪位于水中的下沉量，参看图13，图中W1为调整锥的角速度，W2为平衡仪的角速度，W1和W2不相等产生绕线功能；

激流表面实现平衡仪旋转平衡：

当平衡仪在水中调整放置方向及平衡后，当平衡仪在遭遇激荡水流时，平衡仪受到激流的冲击，由于平衡仪整体为轴对称设计、顶部的正向锥形空腔结构21-1、平衡叶片10均匀圆周分布在正向锥形空腔结构21-1外侧，当激流冲击平衡仪时，正向锥形空腔结构21-1和平衡叶片10四周所受的冲击力相互平衡，使平衡仪保持旋转平衡，参看图14，图中F5与F6为平衡仪在其中两个对称方向受到激流的作用力， F5F6。

采用上述结构后，本具体实施方式的有益效果如下：

1、利用平衡仪空腔、平衡器的空腔和空腔上内嵌叶片，达到平衡仪的漂浮与平衡；

2、利用平衡仪空腔平衡球的运动达到平衡仪平衡放置位置的自动调整；

3、利用水流对空腔上内嵌叶片的旋转机械能达到平衡仪的旋转，以及利用水流对空腔上内嵌叶片的向上分力提升平衡仪的浮力；

4、利用平衡器保证平衡仪增强平衡仪浮力的同时，叶型的构造有利于形成漂浮的平稳状态；

5、旋转的平衡仪中调整锥由于惯性的作用与旋转的平衡仪存在转动不同步，利用不同步特征进行绕线可知操作；

6、利用空腔顶部构造和若干平衡叶片达到平衡仪在水流激荡的表面实现旋转平衡。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种基于表面激流旋转平衡仪，其特征在于：它包含上部结构和下部结构；

其中，上部结构包含调整锥固定螺栓（1）、绕线手柄（2）、绕线支撑环（4）、绕线上支架（5）、绕线盘线轴（6）、绕线下支架（7）、下部挡板（8）、接线耳（9）、固定螺栓柔性钢丝接线耳（11）、绕线支撑轴承（12）、上部挡板（15）、绕线上轴承（16）、绕线中心轴（17）、绕线下轴承（18）；调整锥固定螺栓（1）的底部固定有固定螺栓柔性钢丝接线耳（11），调整锥固定螺栓（1）穿设固定在绕线手柄（2）的顶壁，绕线手柄（2）为空心结构，其设置于绕线支撑环（4）中，绕线支撑环（4）内嵌设有绕线支撑轴承（12），绕线支撑轴承（12）中开设有穿线孔（3）；绕线支撑环（4）的底表面等角度连接有数个绕线上支架（5），每个绕线上支架（5）的下端均连接有绕线下支架（7）；上述绕线手柄（2）的下端固定有绕线盘线轴（6），绕线盘线轴（6）的下端外壁固定有接线耳（9），绕线中心轴（17）的上下两端分别利用绕线上轴承（16）、绕线下轴承（18）旋接在绕线盘线轴（6）内部；绕线盘线轴（6）的上下两端分别固定有上部挡板（15）和下部挡板（8）；

上述下部结构包含平衡叶片（10）、叶形平衡器（19）、叶形平衡器连接杆（20）、平衡仪空腔（21）、外侧内嵌叶片（22）、平衡球（23）、调整锥（24）、调整锥柔性钢丝接线耳（25）、镂空支架（26）、调整锥柔性钢丝（27）；每个绕线下支架（7）的下端均固定有平衡叶片（10），若干个平衡叶片（10）等角度固定在平衡仪空腔（21）的顶壁，平衡仪空腔（21）由顶部的正向锥形空腔结构（21-1）、中部的圆柱形空腔结构（21-2）和下部的倒锥形空腔结构（21-3）构成；圆柱形空腔结构（21-2）的上下两端分别一体成型有正向锥形空腔结构（21-1）、倒锥形空腔结构（21-3）；正向锥形空腔结构（21-1）的顶壁开设有通过孔（28），该通过孔（28）与绕线中心轴（17）以及绕线手柄（2）均贯通设置，其中绕线中心轴（17）的下端固定在正向锥形空腔结构（21-1）的顶壁，正向锥形空腔结构（21-1）的底边缘固定有镂空支架（26），且镂空支架（26）设置于圆柱形空腔结构（21-2）内，上述调整锥（24）悬设于圆柱形空腔结构（21-2）内，且其顶壁上固定有调整锥柔性钢丝接线耳（25），上述平衡球（23）活动设置于倒锥形空腔结构（21-3）内，上述调整锥柔性钢丝（27）的下端连接固定在调整锥柔性钢丝接线耳（25）上，调整锥柔性钢丝（27）的上端依次穿过镂空支架（26）、通过孔（28）、绕线中心轴（17）以及绕线手柄的底壁后，固定在固定螺栓柔性钢丝接线耳（11）上；所述的叶形平衡器（19）利用若干个叶形平衡器连接杆（20）套设并固定在圆柱形空腔结构（21-2）的外壁上；平衡仪空腔（21）的外环壁上圆周等角度设置有若干个外侧内嵌叶片（22），若干个外侧内嵌叶片（22）之间呈非交叉式结构设置，且位于圆柱形空腔结构（21-2）和倒锥形空腔结构（21-3）上的同一个外侧内嵌叶片（22）相贯通设置；所述的绕线手柄（2）的上端外环壁圆周等角度开设有螺纹槽（13）；所述的正向锥形空腔结构（21-1）的上端与绕线中心轴（17）的连接处填设有密封胶（14）；

水中调整放置方向及平衡：

平衡仪放置于水中后，由于平衡仪空腔（21）、叶形平衡器（19）和外侧内嵌叶片（22）相结合，在浮力作用下自动漂浮于水面，由于平衡仪空腔（21）顶部为正向锥形构造、下部是倒锥形设计、侧壁沿着圆周铅垂设计，进入水体后的平衡球（23）处于运动状态，在平衡仪空腔（21）内壁结构引导下，不能停留在空腔上部，最终停留在空腔下部的倒锥体底部，平衡球（23）和平衡仪空腔（21）的构造共同完成平衡仪自动调整在水面的位置调整；同时，由于平衡仪整体呈轴对称设置，叶形平衡器（19）外侧的边界在平衡仪位置调整的过程中，与水流进行作用，朝下的叶形面产生向上的推力，向上的叶形面面积较朝下的叶型面小，在水流的作用下产生向下压力，此时向上的推力大于向下的压力，加之向上的推力和向下的压力作用线不过平衡仪的中心线，且不共线，两个力在空间上形成与轴有不同夹角的，且大小不等旋转力矩，因此在这两个旋转力矩的作用下平衡仪倾斜方向上产生低速旋转，此旋转为平衡仪空腔（21）中的平衡球（23）向下运动创造条件，进而加快了平衡仪在水中放置位置的调整，即平衡仪空腔（21）的构造、平衡球（23）的运动规律和叶形平衡器（19）促进平衡仪位置调整，最终平衡球（23）停留在平衡仪空腔（21）中倒锥形空腔结构（21-3）的底部，平衡仪的结构设计保持了平衡仪在水中的短暂平衡，不倾斜处于正向放置；由于叶形平衡器（19）与圆柱形空腔结构（21-2）外侧连接，当平衡仪在流体中调整好位置后，叶形平衡器（19）以下的结构全部浸入流体中，增强了平衡仪整体的平衡性；

水流对外侧内嵌叶片（22）作用，产生旋转和浮力：

流体对外侧内嵌叶片（22）的作用，其水平分力（F3）通过对外侧内嵌叶片（22）的作用，产生与平衡仪相切的旋转力矩，对平衡仪产生旋转的机械能使平衡仪在水面上旋转，其向上分力（F4）与沿平衡仪放置方向相同且与外侧内嵌叶片（22）相切产生浮力，与平衡仪空腔（21）、叶形平衡器（19）配合提升平衡仪漂浮性能；外侧内嵌叶片（22）在平衡仪空腔（21）的外侧体型的变化规律，使平衡仪在流体作用下旋转时更加平稳；

水中旋转绕线：

在水流作用下，外侧内嵌叶片（22）获得旋转力矩，平衡仪空腔（21）的外部结构形成旋转运动，由于平衡仪整体为轴对称设计，其旋转受到外侧内嵌叶片（22）的位置和大小、平衡仪的尺寸、叶形平衡器（19）和平衡球（23）的几何空间布置及其尺寸关系因素影响，旋转的平衡仪中调整锥（24）由于惯性的作用与旋转的平衡仪存在转动不同步，利用不同步特征进行绕线可知操作，即将绕线的下端由穿线孔（3）向下引出，并绑设在接线耳（9）上，再该平衡仪置于水中，其漂浮于水面，水流对外侧内嵌叶片（22）具有冲击力，从而对外侧内嵌叶片（22）具有一定的施力，外侧内嵌叶片（22）受力之后，带动平衡仪空腔（21）旋转，在平衡仪空腔（21）内部的平衡球（23）以及位于圆柱形空腔结构（21-2）外侧的为环形结构的叶形平衡器（19）共同作用下，使得平衡仪在进行旋转的同时保持平衡，消除旋转过程中产生的涡流，整个旋转过程中，绕线手柄（2）、绕线盘线轴（6）、上部挡板（15）、下部挡板（8）以及接线耳（9）均保持不动，平衡仪空腔（21）旋转的同时，带动绕线卷绕于绕线盘线轴（6）上，通过调整锥柔性钢丝（27）来调整调整锥（24）的高度，用来调整整个平衡仪位于水中的下沉量；调整锥的角速度与平衡仪的角速度不相等时，产生绕线功能；

激流表面实现平衡仪旋转平衡：

当平衡仪在水中调整放置方向及平衡后，当平衡仪在遭遇激荡水流时，平衡仪受到激流的冲击，由于平衡仪整体为轴对称设计、顶部的正向锥形空腔结构（21-1）、平衡叶片（10）均匀圆周分布在正向锥形空腔结构（21-1）外侧，当激流冲击平衡仪时，正向锥形空腔结构（21-1）和平衡叶片（10）四周所受的冲击力相互平衡，使平衡仪保持旋转平衡。