CN112556982A - 一种高速入水试验模型标准内测段结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速入水试验模型标准内测段结构，由锥段连接件、内测舱壳体、尾段、内测舱组件和尾段组件组成。锥段连接件的前端和尾段的后端为试验模型提供标准内测段的接口；锥段连接件后端与内测舱壳体前部螺纹连接。电路板支架固定在锥段连接段。加速度测量板和压力测量电路板位于电路板支架的上、下两面，并通过紧定螺钉固定。电池组竖直放置在电池舱内，电池舱固定在内测舱的后部；内测舱后部设有水密接头孔,用于水密接头安装。该结构采用螺纹连接、止口结构和三道径向密封的组合方式，实现试验模型内测段连接强度高、防水、防松，高速入水试验模型的高要求；同时提高其内测系统的可靠性、通用性和易用性。

Description

一种高速入水试验模型标准内测段结构

技术领域

本发明涉及水下航行器高速入水试验研究领域，具体地说，涉及一种高速入水试验模型标准内测段结构，适用于水下航行器高速入水试验模型内测段的防水、防松和高强度要求。

背景技术

未来水中兵器向高速、远程、智能化方向发展，超空泡减阻是实现超高速航行的基础，超空泡航行技术进而有催生了跨介质航行技术的发展。跨介质航行是指飞行器能跨越水气界面，运行在水气两种介质下，它综合了飞行器高速优势和水下隐蔽性好、爆炸威力大的优势，从而具备防区外发射、低空掠海飞行结合反复出入水突防、水下攻击的能力，是未来空天海地一体化作战的重要武器种类。

高速入水试验速度在100m/s以上，模型口径在30～130mm之间，由空中入水的过程中，弹体会承受巨大的轴向过载和法向过载，入水过程产生的尾拍现象会产生周期性的法向振动冲击。常用的止口结构能满足防松的要求，但是结构强度不足，会出现紧定螺钉被剪断、止口变形导致模型整体变形，进而影响水动力特性，导致弹道失稳，试验失败。螺纹结构具有较强的连接强度，但容易出现松动的现象，导致前后段模型轴向相对转动，使得预置舵角偏离弹体纵剖面，从而引发弹道异常。另外，内测系统保存了重要的试验数据，对密封性的要求较高，如在结构损坏或松动后密封遭到破坏，内部进水，会导致系统损坏，甚至数据丢失。因此，常规连接结构难以同时满足高冲击、防松动和水密性的要求，亟需研发一种标准化的抗冲击、防松动，同时兼顾防水要求的内测段结构方案。

发明专利CN106932169“一种回转体通气入水实验的通气装置”，该回旋体通气入水实验的通气装置，连接结构采用了螺纹连接，能够保证连接强度满足要求，但是没有采用止口结构，对高速入水时弹体承受的巨大载荷无法保证其防松性能要求。此外，该装置采用的是生料带做防水密封，密封可靠性低，存在内部装置进水的可能性。此装置的连接结构较为复杂且不适合高速入水状态下的高要求。

发明内容

为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种高速入水试验模型标准内测段结构；可实现试验模型内测段连接强度高、防水、防松，满足高速入水试验模型的高要求，实现其内测段的封装和标准化的同时，提高内测系统的可靠性、通用性、易用性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括锥段连接件、内测舱壳体、尾段、内测舱组件、尾段组件；其特征在于所述锥段连接件的前端和尾段的后端为试验模型提供标准内测段的接口；所述锥段连接件后端与内测舱壳体前部螺纹连接，锥段连接件与内测舱壳体轴线重合，锥段连接件中间部位周向有凸台段，凸台段两侧设有对称的径向螺孔，紧定螺钉与螺孔配合用于固连内测舱壳体，锥段连接件的凸台段与其螺纹段之间分别设有第一径向密封槽、第二径向密封槽，通过径向密封圈实现径向静密封；

所述内测舱壳体的后端与尾段螺纹连接，且位于连接处周向通过紧定螺钉与圆柱面径向垂直紧固，连接部位处设有第三径向密封槽,通过径向密封圈实现径向静密封，内测舱壳体的轴线与尾段的轴线重合；

所述内测舱组件包括内测舱、电路板支架、加速度测量板、压力测量电路板、电池组、电池舱和水密接头，所述电路板支架固定安装在锥段连接段，电路板支架中轴线与锥段连接段轴线重合；所述加速度测量板和压力测量电路板分别位于电路板支架的上、下两面，并通过紧定螺钉固定，加速度计安装在加速度测量板上；电池组竖直放置在电池舱内，电池舱通过螺钉紧固在内测舱内的后部，并限制电池组的径向移动；内测舱后部设有水密接头孔，用于水密接头安装；

所述尾段组件包括尾段、压力套筒、压力测量芯体和端盖，所述压力套筒和压力测量芯体位于尾段内后部，压力测量芯体轴线和压力套筒轴线重合，压力测量芯体沿着压力套筒壁面旋入内部，端盖与压力套筒螺纹连接并限制压力测量芯体的移动，水密接头与接头孔采用工装进行安装。

所述锥段连接件中间部位周向凸台段直径与内测舱壳体外径相同。

所述电路板支架上、下面水平放置四氟垫片，压紧四氟垫片以进行绝缘和防振。

所述水密接头应具备水下五十米的水密强度要求。

有益效果

本发明提出的一种高速入水试验模型标准内测段结构，由锥段连接件、内测舱壳体、内测舱组件、尾段组件、尾段组成；锥段连接件的前端和尾段的后端为试验模型提供标准内测段的接口；锥段连接件后端与内测舱壳体前部螺纹连接，锥段连接件与内测舱壳体轴线重合。采用的螺纹连接、止口结构和三道径向密封设计的组合方式，可实现试验模型内测段连接强度高、防水、防松，满足高速入水试验模型的高要求，实现了内测段的封装化和标准化的同时，提高其内测系统的可靠性、通用性、易用性。在多种高速入水试验中，改变航行体的头部和尾部直径适用于标准内测段，即均可以采用此种设计结构，试验结束后，试验人员可完整回收标准内测段，实现循环试验使用。

本发明高速入水试验模型标准内测段结构，具有简单可靠，安装便捷的特点，可避免传统试验模型连接部分安装困难的不足，解决其高速入水试验模型的内测段设计繁琐、无法重复使用、可靠性低的问题，对简化试验流程、提高试验效率具有重大的意义。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明一种高速入水试验模型标准内测段结构作进一步详细说明。

图1为本发明高速入水试验模型标准内测段结构示意图。

图2为本发明的内测舱示意图。

图3为本发明的锥段连接件示意图。

图4为本发明的电路板支架正面结构示意图。

图5为本发明的电路板支架反面结构示意图。

图6为本发明的内测舱与尾段连接剖视图。

图7为本发明的电路板支架与内测舱连接剖视图。

图中

1.锥段连接件 2.电路板支架 3.加速度测量板 4.电池组 5.内测舱壳体 6.尾段7.压力套筒 8.压力测量芯体 9.电池舱 10.压力测量电路板 11.内测舱 12.水密接头13.螺纹段 14.径向密封圈 15.第一径向密封槽 16.第二径向密封槽 17.第三径向密封槽18.加速度计

具体实施方式

本实施例是一种高速入水试验模型标准内测段结构。

参阅图1～图7，本实施例高速入水试验模型标准内测段结构，由锥段连接件1、内测舱壳体5、尾段6、内测舱组件、尾段组件组成；其中，锥段连接件1的前端和尾段6的后端为试验模型提供标准内测段的接口。锥段连接件1后端与内测舱壳体5前部螺纹连接，锥段连接件1与内测舱壳体5轴线重合；以保证后续数据测量的准确性。锥段连接件1中间部位周向有凸台段，凸台段两侧设有对称的径向螺孔，紧定螺钉与螺孔配合用于固连内测舱壳体5，锥段连接件1的凸台段与螺纹段之间分别设有第一径向密封槽15、第二径向密封槽16，通过径向密封圈实现径向静密封。

内测舱壳体5的后端与尾段6螺纹连接，内测舱壳体5的轴线与尾段6的轴线重合，且位于连接处周向通过紧定螺钉与圆柱面径向垂直紧固，连接部位设有第三径向密封槽17,通过径向密封圈实现径向静密封。

内测舱组件包括内测舱11、电路板支架2、加速度测量板3、压力测量电路板10、电池组4、电池舱9和水密接头12；电路板支架2固定安装在锥段连接段1，电路板支架中轴线与锥段连接段轴线重合。加速度测量板3和压力测量电路板10安装在电路板支架2的上、下两面，加速度测量板3和压力测量板10，并在加速度测量板3和电路板支架2的贴合处安装四氟垫片以进行绝缘处理，用6个圆柱头螺钉垂直安装于加速度测量板3上的通孔；电池组4竖直放置在电池舱9内，电池舱9通过螺钉固定在内测舱11的后部，并限制电池组的径向移动；电池组4正负极引线穿过电池舱9的中心孔；内测舱11后部设有水密接头孔,用于水密接头12安装，以进行过线数据传输。

尾段组件包括尾段6、压力套筒7、压力测量芯体8和端盖，所述压力套筒7和压力测量芯体8位于尾段6内后部，压力测量芯体8轴线和压力套筒7轴线重合，压力测量芯体8沿着压力套筒7壁面旋入内部，端盖与压力套筒7螺纹连接，限制压力测量芯体的移动，水密接头12与接头孔采用工装进行安装，采购水密接头具备水下五十米的水密强度要求。

安装时，锥段连接件1的前端在螺纹后2mm处的第一径向密封槽15装有径向密封圈，依靠径向密封圈14外部进行静密封，径向密封圈后2mm位置处开有四个周向紧定螺钉螺纹孔，形成标准设计结构，具体尺寸根据使用要求进行更改，内部的水密接头孔通过同等尺寸的水密接头12进行过线使用。

锥段连接段1的轴线必须和内测板支架2的中轴线重合，以保证后续数据测量的准确性；锥段连接件1安装采用国标设计的O型密封圈，锥段连接件1尾端通过螺纹配合旋入内测舱11中，锥段连接段1的轴线必须与内测舱11的轴线相重合，在内测舱11前端周向分别采用4个紧定螺钉相互垂直旋紧，以达到防松要求；内测舱11尾端通过外螺纹配合旋入尾段6的前端，内测舱11的轴线必须与尾段6的轴线重合，连接处周向四个紧定螺钉沿着圆柱面径向垂直旋紧，后端安装国标设计的O型密封圈,O型密封圈径向静密封。

试验操作过程

(1)测量电路板安装；在电路板支架上下水平放置四氟垫片，将压力测量电路板、加速度测量板水平安装在电路板支架上、下面，拧紧电路板螺钉，压紧四氟垫片以进行绝缘和防振。加速度测量板上的加速度计测量元器件的信号线按照使用要求进行连接，电路板支架前后采用三道径向密封圈，防水性能高，可满足水下五十米防水性能要求。

(2)电池组安装；电池组安装于电池舱内，端盖压紧电池舱口以限制电池的移动，电池正负极引线穿过电池舱的圆孔，接线在电路板上。

(3)压力测量元器件安装；将压力测量芯体旋入压力套筒，信号线通过水密接头接入内测支架的电路板上。

(4)与内测舱壳体安装连接：锥段连接件前后端安装径向密封圈，将锥段连接件旋入内测舱，周向四个紧定螺钉拧紧防松。

(5)内测舱壳体与尾段安装连接：内测舱后端安装密封圈，旋入尾段，并在周向四个紧定螺钉拧紧防松。

(6)装入锥段和尾喷管：上述步骤完成后，标准内测段安装完毕，将试验预先设计好的前锥段直接安装在前锥段连接件，同时将满足试验要求的尾喷管安装于尾段的后部，至此整个试验模型安装完毕。

(7)开始试验；完成安装的试验模型根据试验要求进行试验，完成试验后，拆除前锥段和尾喷管，回收标准内测段，回收试验数据，标准内测段可循环使用，极大提高试验效率。

Claims (4)

1.一种高速入水试验模型标准内测段结构，包括锥段连接件、内测舱壳体、尾段、内测舱组件、尾段组件；其特征在于:所述锥段连接件的前端和尾段的后端为试验模型提供标准内测段的接口；所述锥段连接件后端与内测舱壳体前部螺纹连接，锥段连接件与内测舱壳体轴线重合，锥段连接件中间部位周向有凸台段，凸台段两侧设有对称的径向螺孔，紧定螺钉与螺孔配合用于固连内测舱壳体，锥段连接件的凸台段与其螺纹段之间分别设有第一径向密封槽、第二径向密封槽，通过径向密封圈实现径向静密封；

所述内测舱壳体的后端与尾段螺纹连接，且位于连接处周向通过紧定螺钉与圆柱面径向垂直紧固，连接部位处设有第三径向密封槽,通过径向密封圈实现径向静密封，内测舱壳体的轴线与尾段的轴线重合；

所述内测舱组件包括内测舱、电路板支架、加速度测量板、压力测量电路板、电池组、电池舱和水密接头，所述电路板支架固定安装在锥段连接段，电路板支架中轴线与锥段连接段轴线重合；所述加速度测量板和压力测量电路板分别位于电路板支架的上、下两面，并通过紧定螺钉固定，加速度计安装在加速度测量板上；电池组竖直放置在电池舱内，电池舱通过螺钉紧固在内测舱内的后部，并限制电池组的径向移动；内测舱后部设有水密接头孔，用于水密接头安装；

所述尾段组件包括尾段、压力套筒、压力测量芯体和端盖，所述压力套筒和压力测量芯体位于尾段内后部，压力测量芯体轴线和压力套筒轴线重合，压力测量芯体沿着压力套筒壁面旋入内部，端盖与压力套筒螺纹连接并限制压力测量芯体的移动，水密接头与接头孔采用工装进行安装。

2.根据权利要求1所述的高速入水试验模型标准内测段结构，其特征在于:所述锥段连接件中间部位周向凸台段直径与内测舱壳体外径相同。

3.根据权利要求1所述的高速入水试验模型标准内测段结构，其特征在于:所述电路板支架上、下面水平放置四氟垫片，压紧四氟垫片以进行绝缘和防振。

4.根据权利要求1所述的高速入水试验模型标准内测段结构，其特征在于:所述水密接头应具备水下五十米的水密强度要求。

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