CN114509239B - 一种可适配重复实验位置偏差的航行体出水发射筒装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于航行体出水实验领域，具体涉及一种可适配重复实验位置偏差的航行体出水发射筒装置。本发明包括包括发射筒装置和发射筒支架，发射筒装置安装在发射筒支架内部；发射筒装置包括发射筒装置包括发射筒，调整块，调整块固定板，带光杆螺栓，弹簧，底盖，细进气管，粗进气管，排水快插，气压传感器，调整块内侧面与发射筒外壁固定，完全约束，调整块外壁通过套着弹簧的带光杆螺栓与调整块固定板固定，使得发射筒可以随着四个调整块在小范围内做二自由度水平移动，从而实现自动微调方位的作用。本发明用于自动调整重复实验过程中，航行体回填至发射筒时发射筒与航行体的水平位置的偏差，保证航行体模型和发射筒内壁的精确对接。

Description

一种可适配重复实验位置偏差的航行体出水发射筒装置

技术领域

本发明属于航行体出水实验领域，具体涉及一种可适配重复实验位置偏差的航行体出水发射筒装置。

背景技术

水下高压气体弹射方式主要用于为水下航行体运动提供动能的场合，包括水下运动航行体、水下枪支以及水下冲击作业等使用；其中，减压环境下的缩比实验是进行水下航行体附体空泡流问题研究的有效方法之一，减压设备每次开启都需要很多工作步骤，耗时耗力，一次减压进行多次航行体出筒试验成为缩尺模型实验高效开展的必要要求。一次减压多次实验要求航行体完成一次拖曳出筒实验后，要精准恢复到筒内状态。然而，由于出水瞬态运动搅拌水仓内水体，对发射筒位置产生干扰，而垂向运动动力滑台的晃动也将带来航行体的位置偏差。因此，在无人为干预时存在固定位置的累积误差无法修正，难以做到重复性精准出筒和入筒。目前可重复实验的高压气体发射筒装置的相关研究较少，此装置可以通过适配位置偏差实现减压状态下实验初始状态的恢复，减少实验中的减压次数，提高工作效率及实验的一致性，本专利将对此装置进行具体研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可适配重复实验位置偏差的航行体出水发射筒装置，配合拖曳航行体出水模型进行缩比环境下的高压气体弹射出筒尾空泡流场研究。

本发明的目的通过如下技术方案来实现：

一种可适配重复实验位置偏差的航行体出水发射筒装置，包括发射筒模块和发射筒支架，发射筒模块安装在发射筒支架内部；所述发射筒模块包括发射筒、调整块、调整块固定板、带光杆螺栓、弹簧、底盖、细进气管、细进气管快插、粗进气管、粗进气管快插、排水快插以及气压传感器；发射筒与调整块焊接，调整块与调整块固定板通过套着弹簧的带光杆螺栓固定，使发射筒可进行位置的微调；发射筒尾部侧面安装细进气管，另一侧安装粗进气管，细进气管和粗进气管上分别安装细进气管快插和粗进气管快插；发射筒底部与底盖螺纹连接，为密封连接；底盖的底部安装排水快插和气压传感器，均为密封连接；

发射筒支架包括小支架和底部大支架，小支架底部与底部大支架顶部通过螺纹连接；小支架包括小支架顶部固定角铝、小支架支撑角铝和小支架底端角铝；小支架支撑角铝顶端固定小支架顶部固定角铝，小支架支撑角铝底端连接小支架底端角铝；底部大支架包括底部支架固定角铝，底部支架支撑板和底部支架支腿；小支架底端角铝与底部支架固定角铝通过螺栓连接，底部支架固定角铝再连接底部支架支撑板，底部支架支撑板下面连接底部支架支腿。

进一步地，所述发射筒的筒口为渐扩式，以便航行体模型底部与筒口进行对接。

进一步地，所述小支架支撑角铝固定调整块固定板。

进一步地，发射筒的底盖上平面设置为凹面，中间开有排水孔，左侧安装气压传感器，用于实时监测发射筒内的气压压力，底部安装排水快插密封圈，接PU软管用于排出发射筒中的水。

本发明的有益效果在于：

1、自动调节装置的设计。自动调节块的四个调节滑块在小范围内做二自由度平动，实现航行体模型进筒时发射筒位置的自动微调，对接准确且装置稳定可靠。当航行体模型出筒后，自动滑块带动发射筒自动回正，为下次对接做好准备。

2、针对减压水下环境的密封设计。各装置均是通过焊接胶水与螺纹连接进行组装。固定支架的位置可以调整，调整好后使用螺栓固定，安装方式传统简单，在水下环境经久耐用，不易损坏，方便拆卸和维护。航行体模型底部段外壁开槽嵌入密封圈，类似活塞的作用，保证气密性，在模型出筒前不会有气体溢出。

3、通气排水更加精准。发射筒上设计高压粗进气管、低压细进气管和底部排水管三个管道，各自分工明确，保证重复试验的同一性和精度。

附图说明

图1是可适配重复实验位置偏差的航行体出水发射筒装置整体装置的使用示意图(带拖曳航行体模型)；

图2是可适配重复实验位置偏差的航行体出水发射筒装置整体装置的发射筒装置示意图；

图3是可适配重复实验位置偏差的航行体出水发射筒装置整体装置的发射筒支架示意图；

图4是可适配重复实验位置偏差的航行体出水发射筒装置整体装置的出筒装置爆炸图(除去支架)；

图5是可适配重复实验位置偏差的航行体出水发射筒装置整体装置的发射筒部分装置剖视图(除去支架)；

图6是可适配重复实验位置偏差的航行体出水发射筒装置整体装置的发射筒三视图；

图7是可适配重复实验位置偏差的航行体出水发射筒装置整体装置的底盖三视图；

图8是可适配重复实验位置偏差的航行体出水发射筒装置整体装置的移动调整块三视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

根据图1和图2，本发明的可适配重复实验位置偏差的航行体出水发射筒装置主要为发射筒101的设计，发射筒101与拖曳出水模型即航行体模型为整体试验的搭配使用关系。拖曳出水模型由电机滑台牵引，可以在水下做直线上下运动，电机工作前拖曳出水模型的下段部分与发射筒101内部紧密接触，通过拖曳出水模型外壁安装的橡胶圈，类似活塞装置，保证航行体模型与发射筒101之间的气密性。航行体模型并未完全占满发射筒101的内部空间，发射筒101底部存有一定体积的高压气体，并且粗进气管110保持打开状态，当拖曳出水模型从发射筒101中被拖出时，发射筒101内蓄积的高压气体随着拖曳出水模型尾部喷发而出，在航行体模型尾部形成尾空泡。航行体模型受拖曳出水后，尾空泡随着消失。当航行体模型重新下移套入发射筒101中时，由于受安装精度、水环境影响等，需要一套安全稳定且有在一定范围内自动调节位移的发射筒101装置，可以满足在密闭真空环境下完成航行体模型与发射筒101的精准对接。

根据图2至图5，本发明一种可适配重复实验位置偏差的航行体出水发射筒装置包括可自动调整位置的发射筒模块和可调整高度和角度的发射筒支架。发射筒模块包括发射筒101、调整块102、调整块固定板103、带光杆螺栓104、垫片105、弹簧106、底盖107、细进气管108、细进气管快插109、粗进气管110、粗进气管快插111以及排水快插112，气压传感器113，筒段密封圈114，排水快插密封圈115，传感器密封圈116。发射筒模块由发射筒101和自动调节装置两部分组成，调整块102内侧面与发射筒101外壁固定，完全约束，调整块102外壁通过套着弹簧106的带光杆螺栓104与调整块固定板103固定，使得发射筒101可以随着四个调整块102在小范围内做二自由度水平移动，从而实现自动微调方位的作用。当航行体模型重新回到发射筒101中时，发射筒101微调自身位置，做到精准对接。

发射筒支架包括小支架和底部大支架，小支架与底部大支架的对应固定角铝204螺纹连接固定；小支架包括小支架顶部固定角铝201、小支架支撑角铝202和小支架底端角铝203；小支架由多段角铝组成，通过框架式结构保证整个支架的稳定性，小支架用来固定调整块固定板103，小支架支撑角铝202顶端固定小支架顶部固定角铝201，小支架支撑角铝202底端连接小支架底端角铝203；底部大支架包括底部支架固定角铝204、底部支架支撑板205和底部支架支腿206；小支架底端角铝203连接底部支架固定角铝204，底部支架固定角铝204再连接底部支架支撑板205，底部支架支撑板205下面连接底部支架支腿206。底部大支架与减压罐的底部弧面固定，大支架负责支撑整个小支架，由于放置在罐底，为不影响减压罐的排水和试验人员入罐操作，全部采用厚钢板设计，稳定牢固，适合长时间布置在水下，，仅需定期更换底部支架固定角铝204即可。

根据图4和图6，发射筒101的筒口为渐扩式，有助于航行体模型底部与筒口的对接，发射筒101底部与底盖107螺纹连接，发射筒101壁两边开孔焊接粗进气管110和细进气管108。

根据图4和图7，发射筒101的底盖107上平面设置为凹面，中间开有排水孔，方便残余水的完全排出，左侧安装气压传感器113，用于实时监测发射筒101内的气压压力，底部安装排水快插密封圈115，接PU软管用于排出发射筒101中的水，并在排水快插密封圈115连接处使用排水快插密封圈115保证气密性。

根据图4和图8，调整块固定板103上面的开孔为椭球形孔，方便带光杆螺栓104在椭球形孔中移动，带光杆螺栓104的螺纹段与调整块102的螺纹孔配合固定，带光杆螺栓104的光杆段外套弹簧106，用于提供调整块102自动回正的弹力，带光杆螺栓104与调整块固定板103之间加装垫片105，定期涂抹润滑油，保证润滑降低自动调整块102移动的阻力。

本发明的可适配重复实验位置偏差的航行体出水发射筒装置的工作环境是在水下，由于在进行试验时，模型被安装在滑台上进行快速移动，因此在试验前需要对模型的排气系统以及安装固定支架的工作稳定性做试验前检查。如电磁阀是否正常开合、水密性是否可靠即观察是否会从零件间隙冒出气泡。

本发明的可适配重复实验位置偏差的航行体出水发射筒装置的具体使用流程为：航行体模型从发射筒101中发射后，水会灌进发射筒101中，完成实验后航行体向下移动，开始重新装填，即第一步骤，航行体模型底部与发射筒101口的渐扩型内壁接触，发射筒101受力进行位置调整，使航行体模型可以顺利进入发射筒101，此过程中同时打开底部底盖107上的排水管电磁阀同步将发射筒101内的水排出，航行体模型向下移动到距发射筒101底部固定位置后停止运动，此时即判断航行体模型到达指定位置；此时开始进行第二步骤，打开细进气管108，缓慢向内通气，利用连通器原理，并配合输入的气体将发射筒101内与航行体模型间隙处的水从底部排水管缓慢排出，当发射筒101内的水排净后，关闭细进气管108和连接排水快插112的电磁阀；再进行第三步骤，通过粗进气管110向发射筒101内通入高压气体，准备进行下一轮实验，航行体模型受拖曳出筒，出筒后指定延时后关闭粗进气管110的电磁阀。多次排水后会使得减压罐内的液面高度降低，可打开底盖107的排水管依靠压差进行补水。

小支架与底部支架之间可依靠底部支架固定角铝204与小支架支撑角铝202之间的螺栓固定位置来调节高度和角度，进行不同发射高度和角度的实验，更好的适配拖曳的航行体模型位置。

本发明一种可适配重复实验位置偏差的航行体出水发射筒装置的安装过程为：发射筒模块和底部固定支架两个部分可以分别安装，在最后螺栓固定前进行校准和相互配合。发射筒模块的安装：首先将发射筒101与调整块102通过焊接胶水连接，调整块102与调整块固定板103之间通过套着弹簧106的带光杆螺栓104相连，使发射筒101可进行位置的微调，同时在调整块102与调整块固定板103之间放置垫片105，在发射筒101尾部使用螺纹连接安装细进气管108与粗进气管110，在细进气管108与粗进气管110上分别安装细进气管快插109和粗进气管快插111，发射筒101与底盖107通过螺纹连接，之间使用筒段密封圈114进行密封，在底盖107上安装排水快插112和气压传感器113，底盖107与排水快插112和气压传感器113之间分别通过排水快插密封圈115和传感器密封圈116保证密封性能。底部支架的安装：首先将底部支架固定角铝204，底部支架支撑板205和底部支架支腿206通过螺纹连接方式依次连接，其次，将小支架顶部固定角铝201，小支架支撑角铝202和小支架底端角铝203通过螺纹连接方式依次连接，最后通过螺纹连接方式将小支架底端角铝203和底部支架固定角铝204连接。最后通过螺纹连接方式将发射筒模块和底部支架进行连接。

本发明一种可适配重复实验位置偏差的航行体出水发射筒装置在保证安全和高效的前提下，可以使航行体模型和发射筒在水下实现准确的对接，人为控制排水进气，改变发射角度与高度，为进行可重复发射实验提供条件。当航行体向下移动到发射筒附近时，航行体与发射筒接触，依靠弹簧的自动调整，改变发射筒的相对位置，保证在人为监控的情况下实现远程水下准确安全的自动对接工作，当拖曳航行体模型进入发射筒后，可人为控制筒中剩余水的排出以及高压气体输入等操作。

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 (4)

1.一种可适配重复实验位置偏差的航行体出水发射筒装置，其特征在于：包括发射筒模块和发射筒支架，发射筒模块安装在发射筒支架内部；所述发射筒模块包括发射筒(101)、调整块(102)、调整块固定板(103)、带光杆螺栓(104)、弹簧(106)、底盖(107)、细进气管(108)、细进气管快插(109)、粗进气管(110)、粗进气管快插(111)、排水快插(112)以及气压传感器(113)；发射筒(101)与调整块(102)焊接，调整块(102)与调整块固定板(103)通过套着弹簧(106)的带光杆螺栓(104)固定，使发射筒可进行位置的微调；发射筒(101)尾部侧面安装细进气管(108)，另一侧安装粗进气管(110)，细进气管(108)和粗进气管(110)上分别安装细进气管快插(109)和粗进气管快插(111)；发射筒(101)底部与底盖(107)螺纹连接，为密封连接；底盖(107)的底部安装排水快插(112)和气压传感器(113)，均为密封连接；

发射筒支架包括小支架和底部大支架，小支架底部与底部大支架顶部通过螺纹连接；小支架包括小支架顶部固定角铝(201)、小支架支撑角铝(202)和小支架底端角铝(203)；小支架支撑角铝(202)顶端固定小支架顶部固定角铝(201)，小支架支撑角铝(202)底端连接小支架底端角铝(203)；底部大支架包括底部支架固定角铝(204)，底部支架支撑板(205)和底部支架支腿(206)；小支架底端角铝(203)与底部支架固定角铝(204)通过螺栓连接，底部支架固定角铝(204)再连接底部支架支撑板(205)，底部支架支撑板(205)下面连接底部支架支腿(206)。

2.根据权利要求1所述的一种可适配重复实验位置偏差的航行体出水发射筒装置，其特征在于：所述发射筒(101)的筒口为渐扩式，以便航行体模型底部与筒口进行对接。

3.根据权利要求1所述的一种可适配重复实验位置偏差的航行体出水发射筒装置，其特征在于：所述小支架支撑角铝(202)固定调整块固定板(103)。

4.根据权利要求1所述的一种可适配重复实验位置偏差的航行体出水发射筒装置，其特征在于：发射筒(101)的底盖(107)上平面设置为凹面，中间开有排水孔，左侧安装气压传感器(113)，用于实时监测发射筒(101)内的气压压力，底部安装排水快插密封圈(115)，接PU软管用于排出发射筒(101)中的水。

Images