CN113879448A - 一种尾环稳定高速入水航行体 - Google Patents

一种尾环稳定高速入水航行体 Download PDF

Info

Publication number
CN113879448A
CN113879448A CN202111151365.0A CN202111151365A CN113879448A CN 113879448 A CN113879448 A CN 113879448A CN 202111151365 A CN202111151365 A CN 202111151365A CN 113879448 A CN113879448 A CN 113879448A
Authority
CN
China
Prior art keywords
navigation body
tail
tail ring
cylindrical section
cavitator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111151365.0A
Other languages
English (en)
Inventor
白瑜亮
王小刚
王帅
张梓晨
单永志
荣思远
吴会菊
吴善华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin Institute of Technology
Original Assignee
Harbin Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Institute of Technology filed Critical Harbin Institute of Technology
Priority to CN202111151365.0A priority Critical patent/CN113879448A/zh
Publication of CN113879448A publication Critical patent/CN113879448A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B1/00—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils
    • B63B1/32—Other means for varying the inherent hydrodynamic characteristics of hulls
    • B63B1/34—Other means for varying the inherent hydrodynamic characteristics of hulls by reducing surface friction
    • B63B1/38—Other means for varying the inherent hydrodynamic characteristics of hulls by reducing surface friction using air bubbles or air layers gas filled volumes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B1/00—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils
    • B63B1/32—Other means for varying the inherent hydrodynamic characteristics of hulls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B1/00—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils
    • B63B1/32—Other means for varying the inherent hydrodynamic characteristics of hulls
    • B63B1/34—Other means for varying the inherent hydrodynamic characteristics of hulls by reducing surface friction
    • B63B1/38—Other means for varying the inherent hydrodynamic characteristics of hulls by reducing surface friction using air bubbles or air layers gas filled volumes
    • B63B2001/382—Other means for varying the inherent hydrodynamic characteristics of hulls by reducing surface friction using air bubbles or air layers gas filled volumes by making use of supercavitation, e.g. for underwater vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T70/00—Maritime or waterways transport
    • Y02T70/10—Measures concerning design or construction of watercraft hulls

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Fluid-Damping Devices (AREA)

Abstract

本发明提供一种尾环稳定高速入水航行体。所述航行体包括空化器(1)、圆锥段(2)、圆柱段(3)和尾环(4)，所述空化器(1)与圆锥段(2)相连接，所述圆锥段(2)与圆柱段(3)相连接，所述圆柱段(3)的尾部套设尾环(4)。本发明为解决现有高速入水航行体冲击载荷大、入水弹道稳定性差的问题。

Description

一种尾环稳定高速入水航行体
技术领域
本发明属于航行体领域，具体涉及一种尾环稳定高速入水航行体。
背景技术
航行体高速入水过程一般可分为撞水、侵水、开空泡、空泡闭合以及空泡溃灭这五个阶段。在撞水阶段中主要面临的问题是航行体承受较大的入水载荷，将会对其结构及内部零件产生破坏，因此该阶段主要研究方向为如何减小入水冲击。在侵水阶段中，由于入水时的初始扰动，航行体受力不平衡，产生较大的力矩阶跃变化，航行体入水过程中伴随较大的姿态角速度，进而形成尾拍现象。在开空泡和空泡闭合阶段，尾拍持续进行，水下的空泡不断扩张，然而随着射弹运动的深入，在水的表面张力及流体动力的共同作用下，自由液面处空泡口附近受扰动的流体逐渐趋于原本静止的状态，同时由于高速流动的空气使得空泡颈部内的压力降低，此时空泡颈部内外的压差也使空泡颈部不断缩小直至闭合，空泡随着航行体的运动与自由液面分离，即发生拉脱，空泡闭合。随着空泡的闭合空泡迅速收缩至航行体表面，空泡溃灭。
发明内容
本发明提供一种尾环稳定高速入水航行体，为解决现有高速入水航行体冲击载荷大、入水弹道稳定性差的问题。
本发明通过以下技术方案实现：
一种尾环稳定高速入水航行体，所述航行体包括空化器1、圆锥段2、圆柱段3和尾环4，所述空化器1与圆锥段2相连接，所述圆锥段2与圆柱段3相连接，所述圆柱段3的尾部套设尾环4。
进一步的，所述空化器1为平头圆盘空化器。
进一步的，所述空化器1设置在圆锥段2的头部，所述圆锥段2的尾部与圆柱段3的头部相连接。
进一步的，所述航行体的总长为L。
进一步的，所述航行体的总长L与圆柱段3的直径D的比值为11～21。
进一步的，所述空化器1的直径D0为圆柱段3的直径D的1/4～1/3。
进一步的，所述尾环4的高度h不大于圆柱段3的直径D的1/10。
进一步的，所述尾环4的高度d为圆柱段3的直径D的5倍。
本发明的有益效果是：
本发明的航行体应用了超空泡航行体外形保证入水减阻的基础上减小入水冲击，从而增大航行体的有效航程，减小由于冲击对航行体元器件带来的危害
本发明为了维持入水弹道的稳定性，航行体采用了尾环稳定弹道的方式，可以有效地使尾拍稳定发生在尾环处，从而增加弹道的可预测性。
本发明还可以通过调节尾环位置及尺寸设计航行体入水弹道。
附图说明
图1本发明的结构示意图。
图2本发明的尺寸图。
图3本发明的运动稳定机制示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种尾环稳定高速入水航行体，所述航行体包括空化器1、圆锥段2、圆柱段3和尾环4，所述空化器1与圆锥段2相连接，所述圆锥段2与圆柱段3相连接，所述圆柱段3的尾部套设尾环4。
进一步的，所述空化器1为平头圆盘空化器。
进一步的，所述空化器1设置在圆锥段2的头部，所述圆锥段2的尾部与圆柱段3的头部相连接。
进一步的，所述航行体的总长为L。
进一步的，所述航行体的总长L与圆柱段3的直径D的比值为11～21。大部分取15左右。
进一步的，所述空化器1的直径D0为圆柱段3的直径D的1/4～1/3。
进一步的，所述尾环4的高度h不大于圆柱段3的直径D的1/10。
进一步的，所述尾环4的高度d为圆柱段3的直径D的5倍。
根据公式
Figure BDA0003287296480000031
其中Cx为阻力系数，对于圆盘空化器阻力系数为0.82，ρ为水的密度，v为航行体速度，S为参考面积，取头部面积为参考面积，
Figure BDA0003287296480000032
由于超空泡外形航行体头部面积减小，入水冲击载荷约为常规航行体的
Figure BDA0003287296480000033
由于本发明航行体增加了尾环，显著增加了高速入水弹道稳定性，改善了普通航行体入水弹道易弯曲、直线性较差的特点，大幅增加了弹道的直线性和可预测性。主要原理是采用弹力稳定机制：空泡流型为航行体后方较远处的自由闭合流型。在这种空泡流型下，因初始扰动，引起航行体尾部撞击空泡内部，经过撞击后航行体阻尼振荡，趋于稳定，或者周期性交替撞击上下空泡壁面，在不断地撞击中保持动态稳定。由于加入了尾环设计，尾拍的位置会稳定发生在尾环处。
通过设计调节尾环的位置及尺寸可以对航行体入水弹道进一步设计。同时，可以通过对尾环结构加强，防止尾拍对航行体结构造成损坏。

Claims (8)

1.一种尾环稳定高速入水航行体，其特征在于，所述航行体包括空化器(1)、圆锥段(2)、圆柱段(3)和尾环(4)，所述空化器(1)与圆锥段(2)相连接，所述圆锥段(2)与圆柱段(3)相连接，所述圆柱段(3)的尾部套设尾环(4)。
2.根据权利要求1所述一种尾环稳定高速入水航行体，其特征在于，所述空化器(1)为平头圆盘空化器。
3.根据权利要求1或2所述一种尾环稳定高速入水航行体，其特征在于，所述空化器(1)设置在圆锥段(2)的头部，所述圆锥段(2)的尾部与圆柱段(3)的头部相连接。
4.根据权利要求1所述一种尾环稳定高速入水航行体，其特征在于，所述航行体的总长为L。
5.根据权利要求4所述一种尾环稳定高速入水航行体，其特征在于，所述航行体的总长L与圆柱段(3)的直径D的比值为11～21。
6.根据权利要求3所述一种尾环稳定高速入水航行体，其特征在于，所述空化器(1)的直径D0为圆柱段(3)的直径D的1/4～1/3。
7.根据权利要求1或2所述一种尾环稳定高速入水航行体，其特征在于，所述尾环(4)的高度h不大于圆柱段(3)的直径D的1/10。
8.根据权利要求1所述一种尾环稳定高速入水航行体，其特征在于，所述尾环(4)的高度d为圆柱段(3)的直径D的5倍。
CN202111151365.0A 2021-09-29 2021-09-29 一种尾环稳定高速入水航行体 Pending CN113879448A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111151365.0A CN113879448A (zh) 2021-09-29 2021-09-29 一种尾环稳定高速入水航行体

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111151365.0A CN113879448A (zh) 2021-09-29 2021-09-29 一种尾环稳定高速入水航行体

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113879448A true CN113879448A (zh) 2022-01-04

Family

ID=79008022

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111151365.0A Pending CN113879448A (zh) 2021-09-29 2021-09-29 一种尾环稳定高速入水航行体

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113879448A (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114526648A (zh) * 2022-03-15 2022-05-24 哈尔滨工业大学 一种适用于高速入水的尾罩分离机构
CN114701599A (zh) * 2022-04-19 2022-07-05 吉林大学 一种航行体高速入水的缓冲装置
CN114818540A (zh) * 2022-04-28 2022-07-29 哈尔滨工业大学 一种非鱼雷外形航行体高速入水弹道预示模型的构建方法
CN114839988A (zh) * 2022-04-28 2022-08-02 哈尔滨工业大学 一种航行体高速入水时防护尾罩分离时序控制方法
CN115014130A (zh) * 2022-07-14 2022-09-06 东北大学 一种水下侵彻距离远的超空泡枪弹
CN115042911A (zh) * 2022-07-19 2022-09-13 哈尔滨工业大学 一种水下高速航行的航行体流体结构及模型仿真方法
CN115214840A (zh) * 2022-07-19 2022-10-21 哈尔滨工业大学 一种适用于航行体高速入水减载的空化器头型设计方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107310687A (zh) * 2017-06-21 2017-11-03 北京机械设备研究所 一种阻力自适应可变结构空化器
CN107738725A (zh) * 2017-09-28 2018-02-27 江苏大学 一种超空泡水下航行器
CN110274750A (zh) * 2019-07-25 2019-09-24 哈尔滨工业大学 一种带有弹性尾缘的超空泡航行体试验模型
CN112918614A (zh) * 2021-01-22 2021-06-08 中国人民解放军国防科技大学 超空泡航行体及其利用尾流引射的空泡流动控制方法
CN113091531A (zh) * 2021-03-03 2021-07-09 上海机电工程研究所 一种超空泡航行运载器

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107310687A (zh) * 2017-06-21 2017-11-03 北京机械设备研究所 一种阻力自适应可变结构空化器
CN107738725A (zh) * 2017-09-28 2018-02-27 江苏大学 一种超空泡水下航行器
CN110274750A (zh) * 2019-07-25 2019-09-24 哈尔滨工业大学 一种带有弹性尾缘的超空泡航行体试验模型
CN112918614A (zh) * 2021-01-22 2021-06-08 中国人民解放军国防科技大学 超空泡航行体及其利用尾流引射的空泡流动控制方法
CN113091531A (zh) * 2021-03-03 2021-07-09 上海机电工程研究所 一种超空泡航行运载器

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张劲生: "超空泡运动体尾拍冲击振动特性的研究", 《中国博士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》 *
张梓晨: "水下高速航行体非线性控制方法研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114526648A (zh) * 2022-03-15 2022-05-24 哈尔滨工业大学 一种适用于高速入水的尾罩分离机构
CN114526648B (zh) * 2022-03-15 2022-10-21 哈尔滨工业大学 一种适用于高速入水的尾罩分离机构
CN114701599A (zh) * 2022-04-19 2022-07-05 吉林大学 一种航行体高速入水的缓冲装置
CN114701599B (zh) * 2022-04-19 2023-02-28 吉林大学 一种航行体高速入水的缓冲装置
CN114818540A (zh) * 2022-04-28 2022-07-29 哈尔滨工业大学 一种非鱼雷外形航行体高速入水弹道预示模型的构建方法
CN114839988A (zh) * 2022-04-28 2022-08-02 哈尔滨工业大学 一种航行体高速入水时防护尾罩分离时序控制方法
CN115014130A (zh) * 2022-07-14 2022-09-06 东北大学 一种水下侵彻距离远的超空泡枪弹
CN115042911A (zh) * 2022-07-19 2022-09-13 哈尔滨工业大学 一种水下高速航行的航行体流体结构及模型仿真方法
CN115214840A (zh) * 2022-07-19 2022-10-21 哈尔滨工业大学 一种适用于航行体高速入水减载的空化器头型设计方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113879448A (zh) 一种尾环稳定高速入水航行体
US4787638A (en) Golf ball
CN111717331B (zh) 一种多级降载装置
US8146501B1 (en) Supercavitating projectile having a morphable nose
CN104481700A (zh) 组合动力轴对称变几何进气道、发动机及进气道控制方法
US4176813A (en) Shark nose for aircraft
CN109823497A (zh) 一种近中性浮力的软体充液水下滑翔机
JP2002154475A (ja) トランサムスターン型船尾形状及びその造波抵抗低減方法
CN111674534B (zh) 一种基于定常吹吸流的水下滑翔机闭环主动流动控制装置
Zhonglei et al. Experimental investigation on the motion feature of inclined water-entry of a semi-closed cylinder
US5449136A (en) Fairing for obtaining steady stabilization effects
CN108016565A (zh) 船舶
JPH0268077A (ja) ゴルフボール
CN110886673B (zh) 一种降低水轮机水压脉动与压力梯度的尾水管及其方法
CN105564645A (zh) 一种掠水面超低空飞行器
CN109723571B (zh) 一种梯形截面的喉道偏移式气动矢量喷管及装备有该矢量喷管的飞行器
CN111959674A (zh) 一种基于直舵前置流体动力布局的强机动性超空泡航行器
CN107244379B (zh) 一种抑制水下航行体及水翼表面空化现象的流动控制方法
JPS5851675Y2 (ja) 可動式ビルジキ−ル
US7357351B2 (en) Linear shock wave absorber
CN106507899B (zh) 一种潜射导弹出水姿态控制方法
CN109871644B (zh) 一种水锤效应中空腔轴向和径向尺寸的计算方法
CN116123939B (zh) 一种导弹高速入水扁平偏置型头部降载增稳装置
Shi et al. Research on Trailing Cavity of Underwater Vehicles Based on Potential Flow Theory
CN117775251A (zh) 一种基于文丘里效应的船舶驱动助推装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20220104