CN113606991B - 一种用于水下艇速发射的高压室结构及设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种用于水下艇速发射的高压室结构及设计方法，对高压室的外部型线将传统的圆柱形外壳改为水滴型结构，使得高压室在较深的水下试验时，水压力不会造成高压室变形，从而不会影响空化过程中空泡的形状。此外在水下水平运动中，本发明的高压室结构不会产生较大的兴波阻力，不会影响航行体的水平运动速度，降低了水下发射平台运动所消耗的能耗。同时本发明提出的高压室结构的设计方法，操作实施简单，为本发明的高压室外形结构的可实施性提供了基础。本发明满足了水下发射的技术需求，提高实验的精度与降低实验的能耗，既可以保护水下发射平台有较好的低能耗，又可以保证气罐在水下较深处，压力较大时，不会发生较大的变形。

Description

一种用于水下艇速发射的高压室结构及设计方法
技术领域
本发明属于机械应用领域，特别涉及一种用于水下艇速发射的高压室结构及设计方法。
背景技术
航行体水下垂直发射技术是我国海洋力量的总要组成部分。航行体水下垂直发射技术不仅可以起到隐蔽的作用，也具有极高的显示应用价值。航行体水下垂直发射技术是一个的气液固三相耦合力学过程，从理论分析有很大的困难。航行体水下垂直发射技术涉及到三个阶段，分别为航行体出筒阶段，水中航行阶段，出水阶段。三个阶段中均有空化现象的产生于伴随，并且空化过程中产生的空泡对航行体的航行姿态，结构震动等有明显的影响。因此为了研究空化过程以及空泡的影响，进行了水下垂直发射的实验研究。
空化过程与空泡大小的产生对航行体水下速度比较敏感，因此在航行体水下垂直发射的实验装置设计过程中，实验中要对航行体的水下速度进行控制，航行体的水下速度主要由高压气室的高压气体提供。在航行体运动时候，高压室的外部型线起到了至关重要的作用。现有的高压室外形都是采用传统的圆柱形外壳，这种方法在水下较深的实验时，较大的水压力会迫使高压室变形，从而被迫改变实验所需气压，影响空化的过程与空泡的形状。此外，传统的高压室都为圆柱形，在水下水平运动中，会产生极大的兴波阻力，从而影响航行体的水平运动的速度，极大的增大了水下发射平台运动所消耗的能耗。
发明内容
本发明解决的技术问题是：为了满足水下发射的技术需求，提高实验的精度与降低实验的能耗。本发明提出用于水下艇速发射的高压室结构及设计方法，既可以保护水下发射平台有较好的低能耗，又可以保证气罐在水下较深处，压力较大时，不会发生较大的变形。
本发明的技术方案是：一种用于水下艇速发射的高压室结构，所述高压室分为左右外壳，装配后整个壳体为水滴型；
所述壳体分为高压室外形顶部、高压室外形中段和高压室外形尾部，其中高压室外形顶部内径小于高压室外形尾部内径；高压室外形中段面上设有连接装置，用于连接发射平台；连接装置上开有贯通壳体内腔的通孔；
所述壳体内部设有气罐，且气罐内的高压气体通过出气管从连接装置中流出。
本发明进一步的技术方案是：所述左右两个壳体通过螺丝装配进行安装固定连接。
本发明进一步的技术方案是：所述壳体内通过支撑架来固定气罐。
本发明进一步的技术方案是：所述壳体采用耐压塑料制成。
本发明进一步的技术方案是：一种用于水下艇速发射的高压室结构的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将高压室外形的几何设计为平面形状；
步骤2：高压室外形设计共包括了八个控制点，将给定的控制点坐标连接可以得到平面形状的型线。所述的控制点分别为：前端的贝塞尔起始点A1，前端贝塞尔控制点A2， 前端贝塞尔控制点A3，前端贝塞尔终止点A4,中端直线终止点A5，尾端贝塞尔控制点A6，尾端贝塞尔控制点A7，尾端贝塞尔终止点A8；
步骤3：将平面形状的型线沿长度方向分为前端贝塞尔曲线，中端直线，尾端贝塞尔曲线，其中，前端贝塞尔曲线包含了四个控制点，四个控制点的坐标分别为A1(0，0)、A2(2L/175，H/9)、A3(15L/175，8H/9)和A4(25L/175，H)，由四个控制点的坐标值得到了三次贝塞尔曲线，L、H分别代表外形的最大长度与最大高度；尾端贝塞尔曲线也包含了四个控制点，四个控制点的坐标分别为A5(75L/175，H)、A6(95L/175，8H/9)、A7(125L/175，7H/9)和A8(L，H/9)，同样由四个控制点的坐标值得到了三次贝塞尔曲线；中端直线由前端贝塞尔终止点A4与尾端贝塞尔起始点A5连接形成一次直线；
步骤4：将得到的三条曲线带入到高压室外形的平面形状坐标系内，相互连接，构成了完整的高压室上平面形状；
步骤5：以X轴为对称线，生成了全部的高压实平面形状，对局部的外形进行修改；
步骤6：以X轴为基准，将平面形状进行旋转，从而生成了完整的高压室外形。
发明效果
本发明的技术效果在于： 本发明对高压室的外部型线将传统的圆柱形外壳改为水滴型结构，使得高压室在较深的水下试验时，水压力不会造成高压室变形，从而不会影响空化过程中空泡的形状。此外在水下水平运动中，本发明的高压室结构不会产生较大的兴波阻力，不会影响航行体的水平运动速度，降低了水下发射平台运动所消耗的能耗。同时本发明提出的高压室结构的设计方法，操作实施简单，为本发明的高压室外形结构的可实施性提供了基础。本发明满足了水下发射的技术需求，提高实验的精度与降低实验的能耗，既可以保护水下发射平台有较好的低能耗，又可以保证气罐在水下较深处，压力较大时，不会发生较大的变形。
附图说明
图1 高压室外平面形状图
图2 高压室右半型结构
图3 高压室左半型结构
图4 高压室内部版剖面图
图5 总体装配示意图
附图标记说明：1-装配螺纹孔； 2-连接装置； 3-装配孔；4-表面型线； 5-气罐内部； 6-高压室外形尾部； 7-高压室外形顶部；8-支撑架； 9-高压室左半型； 10- 高压室右半型。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
参见图1-图5， 为了实现上述的目的，高压室的结构外形的设计采用了水滴型构造，分为左右外壳，通过螺丝装配而成。水滴型的设计是指外壳前端是半球形凸起，中部是半径渐减的圆柱体，尾部为半圆形的闭合尾部留有安装通气软管的圆形口。外形内部设计支撑架，很好的与高压室配合，从而将高压室与外形良好的配合。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。
步骤一 首先将高压室外形的几何设计主要为平面形状。
步骤二 高压室外形设计共包括了八个控制点，将给定的控制点坐标连接可以得到平面形状的型线。所述的控制点分别为：前端的贝塞尔起始点A1，前端贝塞尔控制点A2，前端贝塞尔控制点A3，前端贝塞尔终止点A4,中端直线终止点A5，尾端贝塞尔控制点A6，尾端贝塞尔控制点A7，尾端贝塞尔终止点A8。
步骤三 将平面形状的型线沿长度方向分为前端贝塞尔曲线，中端直线，尾端贝塞尔曲线，其中，前端贝塞尔曲线包含了四个控制点，四个控制点的坐标分别为A1(0，0)、A2(2L/175，H/9)、A3(15L/175，8H/9)和A4(25L/175，H)，由四个控制点的坐标值得到了三次贝塞尔曲线，L、H分别代表外形的最大长度与最大高度；尾端贝塞尔曲线也包含了四个控制点，四个控制点的坐标分别为A5(75L/175，H)、A6(95L/175，8H/9)、A7(125L/175，7H/9)和A8(L，H/9)，同样由四个控制点的坐标值得到了三次贝塞尔曲线；中端直线由前端贝塞尔终止点A4与尾端贝塞尔起始点A5连接形成一次直线；
步骤四 将得到的三条曲线带入到高压室外形的平面形状坐标系内，相互连接，构成了完整的高压室上平面形状。
步骤五 以X轴为对称线，生成了全部的高压实平面形状，对局部的外形进行修改。
步骤六 以X轴为基准，将平面形状进行旋转，从而生成了完整的高压室外形。

Claims (4)

1.一种用于水下艇速发射的高压室结构，其特征在于，所述高压室结构分为左右外壳，左右外壳装配后整个壳体为水滴型的高压室外形；
所述壳体分为高压室外形顶部、高压室外形中段和高压室外形尾部，其中高压室外形顶部内径小于高压室外形尾部内径；高压室外形中段面上设有连接装置，用于连接发射平台；连接装置上开有贯通壳体内腔的通孔；所述壳体内部设有气罐，且气罐内的高压气体通过出气管从连接装置中流出；
所述高压室外形的设计方法为：
步骤1：将高压室外形设计为平面形状；
步骤2：平面形状共包括了八个控制点，将给定的控制点坐标连接而得到平面形状的型线，所述的八个控制点分别为：前端贝塞尔起始点A1，前端贝塞尔控制点A2，前端贝塞尔控制点A3，前端贝塞尔终止点A4，尾端贝塞尔起始点A5，尾端贝塞尔控制点A6，尾端贝塞尔控制点A7，尾端贝塞尔终止点A8；
步骤3：将平面形状的型线沿长度方向分为前端贝塞尔曲线，中端直线，尾端贝塞尔曲线，其中，前端贝塞尔曲线包含了四个控制点，四个控制点的坐标分别为A1(0，0)、A2(2L/175，H/9)、A3(15L/175，8H/9)和A4(25L/175，H)，由四个控制点的坐标值得到了三次贝塞尔曲线，L、H分别代表外形的最大长度与最大高度；尾端贝塞尔曲线也包含了四个控制点，四个控制点的坐标分别为A5(75L/175，H)、A6(95L/175，8H/9)、A7(125L/175，7H/9)和A8(L，H/9)，同样由四个控制点的坐标值得到了三次贝塞尔曲线；中端直线由前端贝塞尔终止点A4与尾端贝塞尔起始点A5连接形成一次直线；
步骤4：将得到的三条曲线带入到高压室外形的平面形状坐标系内，相互连接，构成完整的平面形状；
步骤5：以X轴为对称线，生成全部的高压室平面形状，对局部的外形进行修改；
步骤6：以X轴为基准，将高压室平面形状进行旋转，从而生成完整的高压室外形。
2.如权利要求1所述的一种用于水下艇速发射的高压室结构，其特征在于，所述左右两个壳体通过螺丝装配进行安装固定连接。
3.如权利要求1所述的一种用于水下艇速发射的高压室结构，其特征在于，所述壳体内通过支撑架来固定气罐。
4.如权利要求1所述的一种用于水下艇速发射的高压室结构，所述壳体采用耐压塑料制成。
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