CN108362474A - 一种潜器模型水下阻力拖曳试验方法 - Google Patents

一种潜器模型水下阻力拖曳试验方法 Download PDF

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汪小翔
许靖峰
李徐
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
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Abstract

本发明涉及一种潜器模型水下阻力拖曳试验方法，包括以下步骤：步骤1：安装潜器模型；步骤2：对潜器模型进行校准和微调；步骤3：安装、调试测试仪器；步骤4：进行阻力试验，记录数据；步骤5：进行数据处理。本发明能最大限度的排除双剑以及连接方式对试验结果造成的影响，保证试验的准确性与可靠性。提出了一种水下模型阻力试验方法，提高了试验方法的可靠性及准确性。

Description

一种潜器模型水下阻力拖曳试验方法
技术领域
本发明涉及水动力试验领域，具体涉及一种潜器模型水下阻力拖曳试验方法。
背景技术
现有阻力测试试验方法均针对常规水面船舶而设计，而水下潜器的阻力拖曳试验不管是测试仪器还是设计安装相比水面舰船要复杂许多，没有一种专门针对水下潜器拖曳试验方法。
相比常规水面舰艇，水下潜器具有独特的军事优势，首先它隐蔽性好，能利用水层掩护进行隐蔽活动，其次它受波浪影响小，自给力及续航力强，作战半径远，可远离基地深入敌方海区独立作战，能在水下发射导弹及布设鱼雷，具有强大的突击威力，在非军事领域，它的用途也越来越广泛，如海洋科学研究、勘探开采、搜索救援、水下旅游观光等，随着我国国防建设和海洋经济的发展，对高性能水下潜器的需求日益迫切。
水池拖曳试验是研究水下潜器水动力性能的一种行之有效的方法，得到的试验数据能直观反映出潜器水下航行的阻力大小，进而为潜器的快速性设计提供最直接的参考依据。目前的阻力试验安装测试方法均针对常规水面船舶而设计，而水下潜器的阻力拖曳试验不管是测试仪器还是设计安装均要复杂许多。
发明内容
本发明目的在于提出一种潜器模型水下阻力试验方法，最大限度保证试验准确性及可靠性。
本发明采取的技术方案为，一种潜器模型水下阻力拖曳试验方法，包括以下步骤：
步骤1：安装潜器模型
潜器模型1通过高强度流线型双剑4与固定在试验拖车2上的螃蟹架3相连；当雷诺数较低时，需在潜器模型离艏部1/20潜器长度处安装直径为1mm的激流丝10。
步骤2：对潜器模型进行校准和微调
在将潜器模型1初步吊装至船坞与流线型双剑4连接完成后，利用潜器模型1的水平基准线与高度尺对模型姿态进行微调，保证模型中纵剖面与拖车前进方向严格一致，且模型首尾高度误差不大于2mm。
步骤3：安装、调试测试仪器
试验测试仪器有一对水下阻力仪5，均安装与流线型双剑4末端，前后流线型双剑4通过阻力仪5与模型内部骨架7上的连接底座8对接相连，在安装完成之后，利用滑轮、钢索及数显电子层对整个测试系统进行标定。
步骤4：进行阻力试验，记录数据
高速拖车2在轨道上运动时带动潜器模型1在水下运动，潜器模型1的速度由水动力试验高速拖车2控制，当高速拖车2加速到试验要求的运行速度并稳定后，启动数据采集系统采集试验数据，高速拖车2稳定运行一段时候后，停止采集，拖车刹车减速直至停车，然后返回船坞待水面平静后开始下一趟试验；
步骤5：进行数据处理
试验结束后，试验人员应在阻力仪5采集到的原始数据中选取稳定的数据段读取平均值，并记录在试验数据记录表中，一同记录的数据还包括池水温度，试验速度以及模型长度、模型湿表面积，对同一试验状态，以傅氏数为横坐标，剩余阻力系数为纵坐标绘制试验模型的水动力性能曲线，并在曲线图上的平稳段以算术平均法求得剩余阻力系数的平均值。
进一步地，上述步骤1中，为减小负浮力对拖曳流线型双剑4影响，模型内部需填充一定泡沫9。
进一步地，为了消除流线型双剑4安装过程中相互作用的内力可能对试验结果造成的干扰，在后流线型双剑4的阻力仪5与底座8之间加装了一段线性滑轨6。
潜器模型通过高强度流线型双剑与固定在试验拖车上的螃蟹架相连，在模型内部填充泡沫降低负浮力的影响，在每个支剑末端安装有水下阻力仪，前剑通过阻力仪与模型骨架底座直接相连，为了消除双剑安装过程中相互作用的内力可能对试验结果造成的干扰，在后剑的阻力仪与底座之间加装了一段线性滑轨，在安装完成之后，应当利用滑轮、钢索及数显电子层对整个测试系统进行标定。
本发明提出的试验方法利用固定在螃蟹架上的流线型双剑与潜器相连接，并采用了线性滑轨与双阻力仪的安装测试方式，能最大限度的排除双剑以及连接方式对试验结果造成的影响，保证试验的准确性与可靠性。提出了一种水下模型阻力试验方法，提高了试验方法的可靠性及准确性。
附图说明
图1为本发明潜器模型在水下安装示意图图，其中：1-潜器模型；2-高速拖车；3-螃蟹架；4-流线型双剑；5-阻力仪；6-线性滑轨；7-内部骨架；8-连接底座；9-泡沫；10-激流丝。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明作进一步详细说明。
一种潜器模型水下阻力拖曳试验方法，包括以下步骤：
步骤1：安装潜器模型
潜器模型1通过高强度流线型双剑4与固定在试验拖车2上的螃蟹架3相连，对有围壳及艏舵等附体的潜器模型，为避免双支架对流场的影响，模型应倒置安装，为减小负浮力对拖曳流线型双剑4影响，模型内部需填充一定泡沫9；当雷诺数较低时，还需在潜器模型离艏部1/20潜器长度处安装直径为1mm的激流丝。
步骤2：对潜器模型进行校准和微调
在将潜器模型1初步吊装至船坞与流线型双剑4连接完成后，利用潜器模型1的水平基准线与高度尺对模型姿态进行微调，保证模型中纵剖面与拖车前进方向严格一致，且模型首尾高度误差不大于2mm，确保模型姿态不影响试验结果的真实性；
步骤3：安装、调试测试仪器
试验测试仪器有一对水下阻力仪5，均安装与流线型双剑4末端，这样所测出的力即没有包含双剑产生的力，无需扣除修正所测即为模型阻力，前后流线型双剑4通过阻力仪5与模型内部骨架7上的连接底座8对接相连，为了消除流线型双剑4安装过程中相互作用的内力可能对试验结果造成的干扰，在后剑的阻力仪5与底座8之间加装了一段线性滑轨6，在安装完成之后，利用滑轮、钢索及数显电子层对整个测试系统进行标定，安装好的潜器模型1如图1所示；
步骤4：进行阻力试验，记录数据
在确保测试系统准确无误及安装可靠之后，开始试验，高速拖车2在轨道上运动时带动潜器模型1在水下运动，潜器模型1的速度由水动力试验高速拖车2控制，当高速拖车2加速到试验要求的运行速度并稳定后，启动数据采集系统采集试验数据，高速拖车2稳定运行一段时候后，停止采集，拖车刹车减速直至停车，然后返回船坞待水面平静后开始下一趟试验；
步骤5：进行数据处理
试验结束后，试验人员应在阻力仪5采集到的原始数据中选取稳定的数据段读取平均值，并记录在试验数据记录表中，一同记录的数据还包括池水温度，试验速度以及模型长度、模型湿表面积，对同一试验状态，以傅氏数为横坐标，剩余阻力系数为纵坐标绘制试验模型的水动力性能曲线，并在曲线图上的平稳段以算术平均法求得剩余阻力系数的平均值。
在水下潜器模型阻力拖曳试验过程中，主要通过拖车2对试验速度进行控制，采用螃蟹架3和双剑4的安装方式与模型1相连接，并在模型内部填充泡沫9降低负浮力的影响，水下阻力仪5浸水性能稳定，并且具有很大刚度和强度，在可能遇到的侧向力作用下变形很小，不会对水平纵向力产生干扰，线性滑轨6的连接方式能最大限度消除双剑4安装过程中相互作用力的影响，保证试验结果的可靠性。
应用该试验方法成功的实施了SUBOFF标模的水下阻力试验，SUBOFF标模与ITTC数据对比显示了该试验方法的可靠性。

Claims (4)

1.一种潜器模型水下阻力拖曳试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：安装潜器模型
潜器模型(1)通过高强度流线型双剑(4)与固定在试验拖车(2)上的螃蟹架(3)相连；
步骤2：对潜器模型进行校准和微调
在将潜器模型(1)初步吊装至船坞与流线型双剑(4)连接完成后，利用潜器模型(1)的水平基准线与高度尺对模型姿态进行微调，保证模型中纵剖面与拖车前进方向严格一致，且模型首尾高度误差不大于2mm；
步骤3：安装、调试测试仪器
试验测试仪器有一对水下阻力仪(5)，均安装与流线型双剑(4)末端，前后流线型双剑(4)通过阻力仪(5)与模型内部骨架(7)上的连接底座(8)对接相连，在安装完成之后，利用滑轮、钢索及数显电子层对整个测试系统进行标定。
步骤4：进行阻力试验，记录数据
高速拖车(2)在轨道上运动时带动潜器模型(1)在水下运动，潜器模型(1)的速度由水动力试验高速拖车(2)控制，当高速拖车(2)加速到试验要求的运行速度并稳定后，启动数据采集系统采集试验数据，高速拖车(2)稳定运行一段时候后，停止采集，拖车刹车减速直至停车，然后返回船坞待水面平静后开始下一趟试验；
步骤5：进行数据处理
试验结束后，试验人员应在阻力仪(5)采集到的原始数据中选取稳定的数据段读取平均值，并记录在试验数据记录表中，一同记录的数据还包括池水温度，试验速度以及模型长度、模型湿表面积，对同一试验状态，以傅氏数为横坐标，剩余阻力系数为纵坐标绘制试验模型的水动力性能曲线，并在曲线图上的平稳段以算术平均法求得剩余阻力系数的平均值。
2.根据权利要求1所述的潜器模型水下阻力拖曳试验方法，其特征在于：步骤(1)中，潜器模型(1)内部填充有泡沫(9)。
3.根据权利要求1所述的潜器模型水下阻力拖曳试验方法，其特征在于：步骤4中，在后流线型双剑(4)的阻力仪(5)与底座(8)之间加装了一段线性滑轨(6)。
4.根据权利要求1所述的潜器模型水下阻力拖曳试验方法，其特征在于：步骤(1)中，当雷诺数较低时，需在潜器模型离艏部1/20潜器长度处安装直径为1mm的激流丝(10)。
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