CN109632257A - 深海高压环境下水下航行器表面减阻模拟测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及测试装置领域，公开了一种深海高压环境下水下航行器表面减阻模拟测试装置，其包括高压密封舱和液压缸，高压密封舱上安装有密封盖，密封盖上安装有水密接头；液压缸固定在高压密封舱一端，液压缸的活塞杆从液压缸延长至高压密封舱内并在运动过程中始终贯穿高压密封舱，活塞杆位于高压密封舱内的部分上连接有表面微结构水下航行器模型和拉力传感器，拉力传感器一端与表面微结构水下航行器模型连接，另一端与活塞杆连接，拉力传感器上的导线与水密接头连接。本发明的模拟测试装置可以模拟深海高压环境，解决了现有测试装置只能模拟在水面或浅水区航行的船只或航行器的问题，该装置结构简单，易于操作，实验效果好。
Description
技术领域
本发明涉及测试装置领域，具体而言，涉及一种深海高压环境下水下航行器表面减阻模拟测试装置。
背景技术
减阻降噪是提高水下航行器性能最直接、最有效的手段，降低航行阻力一方面可以提高航行器航速，减少能量损失，另一方面可以提高弹药装载量。阻力降低的同时常伴随着流噪声的降低，低阻低噪的水下航行器具有很高的经济价值和军事价值，因而低阻力的新型水下航行器吸引了越来越多专家学者的研究。
非光滑表面减阻是广大专家学者普遍看好的一种新型减阻方式，通过在绕流体表面覆盖一层非光滑结构(如三角形沟槽、随行波、凹坑等)来改变近壁区的湍流结构，使近壁区的湍流猝发强度减弱，从而降低湍流的强度，减少湍流能量损失，降低绕流体表面阻力。该方法不需要改变绕流体形状，也不需要增加任何附加设备，绿色环保，具有很高的工程应用价值。
经研究发现，在深海高压环境中航行的水下航行器，由于受到较大的环境压力，其所受到的航行阻力与在水面航行的航行器相比有较大差异，但是目前的一些航行器表面微结构减阻测试装置只能模拟在水面或浅水区航行的船只或航行器，无法测试具有表面微结构的深水航行器的减阻效果。
因而我们需要设计一种用于深海高压环境下水下航行器表面微结构减阻模拟测试装置来测取实验数据。
发明内容
本发明的主要目的在于针对上述问题提供一种可以在深海高压环境下测试水下航行器减阻效果的模拟测试装置。
为了实现上述目的，本发明的深海高压环境下水下航行器表面减阻模拟测试装置，包括高压密封舱和液压缸；
高压密封舱上安装有密封盖，密封盖上安装有水密接头；
液压缸固定在高压密封舱一端，液压缸的活塞杆从液压缸延长至高压密封舱内并在运动过程中始终贯穿高压密封舱，活塞杆位于高压密封舱内的部分上连接有表面微结构水下航行器模型和拉力传感器，拉力传感器一端与表面微结构水下航行器模型连接，另一端与活塞杆连接，拉力传感器上的导线与水密接头连接。
进一步的，高压密封舱底部安装有支撑托架，支撑托架四脚安装有万向轮。
进一步的，活塞杆和高压密封舱舱壁之间采用Y型密封圈密封。
进一步的，高压密封舱上方设置有压力表和注水加压口，底部设置有排水泄压口。
进一步的，高压密封舱为横放式圆柱状。
进一步的，高压密封舱与密封盖之间通过O型密封圈密封。
进一步的，液压缸的安装方式为底座式安装。
本发明具有以下有益效果：本发明的模拟测试装置可以模拟深海高压环境，解决了现有测试装置只能模拟在水面或浅水区航行的船只或航行器的问题，该装置结构简单，易于操作，实验效果好。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明内部结构示意图；
其中，上述附图包括以下附图标记：1、高压密封舱；2、液压缸；3、压力表；4、注水加压口；5、密封盖；6、排水泄压口；7、水密接头；8、活塞杆；9、表面微结构水下航行器模型；10、拉力传感器；11、支撑托架；12、万向轮。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明的深海高压环境下水下航行器表面减阻模拟测试装置，包括高压密封舱1和液压缸2；
高压密封舱为横放式圆柱状，跟长方体形相比，圆柱状可以承受更高的压力，跟椭球形相比，圆柱状可以保证每一处的横截面积相同，以确保水下航行器模型在运动过程中每一处所受环境压力相同；高压密封舱顶部设置有压力表3、注水加压口4和密封盖5，底部设置有排水泄压口6，密封盖通过八枚沿圆周均布的六角螺栓与舱体进行连接，通过O型密封圈进行密封，密封盖上安装有水密接头7；
液压缸通过底座式安装的方式固定在高压密封舱一端，液压缸的活塞杆8从液压缸延长至高压密封舱内并伸出高压密封舱一部分，确保其在运动过程中始终贯穿于高压密封舱，以保证舱内水溶液体积保持不变，从而舱内压力也保持不变；活塞杆和高压密封舱舱壁之间采用Y型密封圈密封，活塞杆位于高压密封舱内的部分上连接有表面微结构水下航行器模型9和拉力传感器10，拉力传感器一端与表面微结构水下航行器模型连接，另一端与活塞杆连接，拉力传感器上的导线与水密接头连接。
为了方便整个装置的移动，在高压密封舱底部还安装有支撑托架11，支撑托架四脚安装有万向轮12。
本发明的使用过程如下：
第一步，打开密封盖，把拉力传感器和表面微结构水下航行器模型用线绳连接好，放入高压密封舱中，将拉力传感器另一端用线绳连接于活塞杆上，然后把拉力传感器上的导线连接在水密接头上；
第二步，确保排水泄压阀处于关闭状态，将高压密封舱里面注满水，把密封盖盖上，上紧螺栓，将注水加压口与柱塞泵相连接，将液压缸与液压泵相连接，将水密接头与计算机相连接，柱塞泵通过注水加压口为高压测试舱提供压力，液压泵为液压缸提供动力，计算机用来采集拉力传感器所测参数信息。
第三步，使柱塞泵处于工作状态，让其开始为高压密封舱加压，观察水压表示数，当高压密封舱达到所需要的压力时，柱塞泵停止工作；
第四步，液压缸开始工作，让其以一定的速度拉动表面微结构水下航行器模型运动，在运动过程中，拉力传感器11可以测得实验模型在特定环境压力中运动所受阻力大小，将数据传输给计算机。
同一个实验模型可以调节不同环境压力进行测试。测完一个实验模型后，先开启排水泄压阀泄压，然后打开密封盖，可以更换带有其他表面微结构的水下航行器实验模型，按照上述步骤重新进行测试，获取参数，随后可以对不同环境压力下、不同实验模型所测数据进行对比，进而得出结论。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (7)
1.一种深海高压环境下水下航行器表面减阻模拟测试装置，其特征在于，
包括高压密封舱(1)和液压缸(2)；
高压密封舱(1)上安装有密封盖(5)，密封盖(5)上安装有水密接头(7)；
液压缸(2)固定在高压密封舱(1)一端，液压缸(2)的活塞杆(8)从液压缸(2)延长至高压密封舱(1)内并在运动过程中始终贯穿高压密封舱(1)，活塞杆(8)位于高压密封舱(1)内的部分上连接有表面微结构水下航行器模型(9)和拉力传感器(10)，拉力传感器(10)一端与表面微结构水下航行器模型(9)连接，另一端与活塞杆(8)连接，拉力传感器(10)上的导线与水密接头(7)连接。
2.根据权利要求1所述的深海高压环境下水下航行器表面减阻模拟测试装置，其特征在于，高压密封舱(1)底部安装有支撑托架(11)，支撑托架(11)四脚安装有万向轮(12)。
3.根据权利要求1所述的深海高压环境下水下航行器表面减阻模拟测试装置，其特征在于，活塞杆(8)和高压密封舱(1)舱壁之间采用Y型密封圈密封。
4.根据权利要求1所述的深海高压环境下水下航行器表面减阻模拟测试装置，其特征在于，高压密封舱(1)上方设置有压力表(3)和注水加压口(4)，底部设置有排水泄压口(6)。
5.根据权利要求1所述的深海高压环境下水下航行器表面减阻模拟测试装置，其特征在于，高压密封舱(1)为横放式圆柱状。
6.根据权利要求1所述的深海高压环境下水下航行器表面减阻模拟测试装置，其特征在于，高压密封舱(1)与密封盖(5)之间通过O型密封圈密封。
7.根据权利要求1所述的深海高压环境下水下航行器表面减阻模拟测试装置，其特征在于，液压缸(2)的安装方式为底座式安装。
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