一種拖曳式水下航行體拖曳阻力及升力水池試驗方法與流程
2024-04-16 13:30:05
1.本發明屬於水動力試驗技術領域，涉及一種拖曳式水下航行體拖曳阻力及升力水池試驗方法。
背景技術：
2.拖曳式水下航行體是在水下進行穩定航行、作業的航行體。拖曳式水下航行體在水下拖曳航行時的穩定性、阻力和升力性能直接影響其在使用中的安全性和使用穩定性。拖曳式水下航行體外形、重量重心和拖曳點位置的改變，直接影響拖曳式水下航行體的姿態，從而影響拖曳式水下航行體拖曳阻力及升力。相對於常規水面船舶和水面飛行器，拖曳式水下航行體外形、重量重心的變化對其在水下滑行時的性能更加敏感。為了準確測試拖曳式水下航行體阻力及升力性能，一般需要開展水下拖曳試驗。
3.目前水池試驗僅開展了下沉翼構型的拖曳式水下航行體穩定性驗證試驗，而缺少對上升翼構型的拖曳式水下航行體穩定性以及對其阻力、升力的測試及評估，對於拖曳式水下航行體的設計缺少全面的數據支撐，目前還未有一種實用的拖曳式水下航行體拖曳阻力及升力水池試驗方法。因此，需要開展拖曳式水下航行體拖曳阻力及升力水池試驗方法研究，提升拖曳式水下航行體試驗技術手段，準確預報拖曳式水下航行體的水動力性能，為拖曳式水下航行體的研製提供支持。
技術實現要素：
4.本發明的目的是：提供了一種拖曳式水下航行體拖曳阻力及升力水池試驗方法，作為拖曳式水下航行體設計方案可行性的驗證方法。
5.本發明的技術方案是：
6.一種拖曳式水下航行體拖曳阻力及升力水池試驗方法，包括：
7.步驟1、測量拖曳纜繩從定滑輪7至水下航行體拖曳點12的長度s、定滑輪7距水面深度d，檢查確認拖曳式水下航行體1俯仰角、橫滾角狀態無誤；
8.步驟2、啟動水動力試驗拖車2的同時打開攝像機16，通過錄像觀察試驗時拖曳式水下航行體1的狀態，當水動力試驗拖車2加速達到試驗要求的運行速度時，打開微型數據採集器15和採集控制系統17開始採集試驗數據。
9.步驟3、試驗結束後，記錄水動力試驗拖車2的運行速度v、水深傳感器14測試的拖曳式水下航行體1距水面的深度d、傾角傳感器13測試的拖曳式水下航行體1縱傾角α/橫滾角β/偏航角γ、測力傳感器9測試的拖曳纜繩拖曳力f，通過拖曳式水下航行體1的縱傾角α/橫滾角β/偏航角γ判斷拖曳式水下航行體1的拖曳穩定性，通過拖曳纜繩從定滑輪7至水下航行體拖曳點12的長度s、拖曳式水下航行體1距水面的深度d和拖曳纜繩拖曳力f計算拖曳式水下航行體1的阻力r和升力l。
10.還包括：步驟3試驗結束時數據分析處理人員先分析所收集數據的有效性，剔除失效數據。
11.步驟3具體計算方法如下：
[0012][0013][0014]
步驟1之前還包括試驗裝置安裝，具體為：
[0015]
將試驗轉接螃蟹夾4通過螺杆5連接到拖車底板3上，同時將定滑輪7通過螺杆5與水下拖曳試驗劍6連接；將安裝了定滑輪7的水下拖曳試驗劍6通過螺杆5與試驗轉接螃蟹夾4連接；將定滑輪7通過螺杆5與水下拖曳試驗劍6連接。
[0016]
步驟1之前還包括試驗測試設備安裝與連接，具體為：
[0017]
將測力傳感器9通過螺杆5與拖車底板3連接；將攝像機安裝支架19通過螺杆5與拖車底板3連接後，將攝像機16與攝像機安裝支架19連接；將測力傳感器9、攝像機16通過數據傳輸線18與採集控制系統17連接；
[0018]
將傾角傳感器13、水深傳感器14和微型數據採集器15安裝到拖曳式水下航行體1內部後，將傾角傳感器13、水深傳感器14通過數據傳輸線18與微型數據採集器15連接。
[0019]
步驟1之前還包括試驗件安裝，具體為：
[0020]
將拖曳纜繩10穿過試驗件內孔11，拖曳纜繩10一端與測力傳感器9連接，另一端通過定滑輪7與拖曳式水下航行體1上的水下航行體拖曳點12連接。
[0021]
還包括：拖曳纜繩10保持豎直狀態並且不能與水下拖曳試驗劍6幹涉。
[0022]
還包括：
[0023]
拖曳纜繩10安裝在防脫落限位銷8以內。
[0024]
本發明的優點是：本發明通過開展拖曳式水下航行體拖曳阻力及升力試驗方法的研究，快速、精確測試拖曳式水下航行體在不同航速時的拖曳穩定性、阻力及升力，準確地預報拖曳式水下航行體在水下拖曳的運動穩定性和快速性，更好地優化拖曳式水下航行體構型。該方法實用、可行、操作簡單，試驗結果可靠，適用範圍廣。
附圖說明
[0025]
圖1為本發明結構示意圖。
[0026]
圖2為本發明側視結構示意圖。
具體實施方式
[0027]
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的說明，但並不作為對本發明限制的依據。
[0028]
一種拖曳式水下航行體拖曳阻力及升力水池試驗方法，如圖1、2所示，包括：
[0029]
a)試驗裝置安裝
[0030]
將試驗轉接螃蟹夾4通過螺杆5連接到拖車底板3上，同時將定滑輪7通過螺杆5與水下拖曳試驗劍6連接；將安裝了定滑輪7的水下拖曳試驗劍6通過螺杆5與試驗轉接螃蟹夾4連接；將定滑輪7通過螺杆5與水下拖曳試驗劍6連接。
[0031]
b)試驗測試設備安裝與連接
[0032]
將測力傳感器9通過螺杆5與拖車底板3連接；將攝像機安裝支架19通過螺杆5與拖車底板3連接後，將攝像機16與攝像機安裝支架19連接；將測力傳感器9、攝像機16通過數據傳輸線18與採集控制系統17連接。
[0033]
將傾角傳感器13、水深傳感器14和微型數據採集器15安裝到拖曳式水下航行體1內部後，將傾角傳感器13、水深傳感器14通過數據傳輸線18與微型數據採集器15連接。
[0034]
c)試驗件安裝
[0035]
將拖曳纜繩10穿過試驗件內孔11，拖曳纜繩10應保持豎直狀態並且不能與水下拖曳試驗劍6幹涉，拖曳纜繩10一端與測力傳感器9連接，另一端通過定滑輪7與拖曳式水下航行體1上的水下航行體拖曳點12連接，拖曳纜繩10應安裝在防脫落限位銷8以內，防止試驗過程中拖曳纜繩10從定滑輪7中陀螺。
[0036]
d)拖曳式水下航行體拖曳穩定性、阻力及升力試驗
[0037]
完成試驗裝置、試驗設備和試驗件安裝後，測量拖曳纜繩從定滑輪7至水下航行體拖曳點12的長度s、定滑輪7距水面深度d，檢查確認拖曳式水下航行體1俯仰角、橫滾角等狀態無誤後，啟動水動力試驗拖車2的同時打開攝像機16，通過錄像觀察試驗時拖曳式水下航行體1的狀態，當水動力試驗拖車2加速達到試驗要求的運行速度時，打開微型數據採集器15和採集控制系統17開始採集試驗數據。
[0038]
試驗結束後，數據分析處理人員應先分析所收集數據的有效性，剔除失效數據，記錄水動力試驗拖車2的運行速度v、水深傳感器14測試的拖曳式水下航行體1距水面的深度d、傾角傳感器13測試的拖曳式水下航行體1縱傾角α/橫滾角β/偏航角γ、測力傳感器9測試的拖曳纜繩拖曳力f等參數，通過拖曳式水下航行體1的縱傾角α/橫滾角β/偏航角γ判斷拖曳式水下航行體1的拖曳穩定性，通過拖曳纜繩從定滑輪7至水下航行體拖曳點12的長度s、拖曳式水下航行體1距水面的深度d和拖曳纜繩拖曳力f計算拖曳式水下航行體1的阻力r和升力l，具體計算方法如下：
[0039][0040]