CN118243343A - 一种舰船水压场模拟发生装置和模拟试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种舰船水压场模拟发生装置和模拟试验方法，属于舰船水压场技术领域。该装置包括船体、压力缓降面发生系统、压力漏斗发生系统和控制系统。其中船体的尾部设置有推进器；压力缓降面发生系统用于在水体中形成强迫涡，包括第一电机、转动导轨和两根缓降发生连杆。压力漏斗发生系统用于在水体中形成自由涡，包括第二电机、磁力棒和降压漏斗发生叶片控制系统设置于船体内部且与压力缓降面发生系统和压力漏斗发生系统通信连接。能够解决现有技术中对于舰船水压场试验研究中存在周期长、消耗大和受环境因素影响的技术问题，提高数据收集准确性。

Description

一种舰船水压场模拟发生装置和模拟试验方法

技术领域

本发明涉及舰船水压场技术领域，特别涉及一种舰船水压场模拟发生装置和模拟试验方法。

背景技术

舰船航行于水中时,将使流场的速度分布和压强分布发生变化,这种由于舰船运动引起的流场和水底的压强变化称为舰船水压场。舰船水压场是随着舰船一起运动的,该信息可以被水压水雷上的水压引信感知和利用。水压水雷是利用舰船航行通过水雷附近时水中压强的变化来引爆的水雷。水压水雷顶部装有一个具有橡皮膜的压强变化敏感装置。当水压水雷布设于水中一定深度时,橡皮膜被水中的静压强压缩,水压开关是断开的。而当舰船舯部通过水雷上方时,水的压强降低,橡皮膜膨胀,带动水压开关动作，从而接通电路,在达到设定的时间后,将水雷引爆。

针对水压水雷的特性，作为应对需要进行舰船的水压场研究，通过对舰船航行过程中水压场的分析和模拟，在经过雷区时提前进行水压场的生成，从而实现水压水雷的诱导爆炸，实现扫雷排雷。

现有针对现有的舰船水压场的研究，为了保证实验数据的准确性，通常采用试验船体在水上进行航行来进行数据的收集，试验周期长，资源消耗大，且在实际水体中受到环境因素的影响较大，限制颇多且收集的数据准确性难以保证。

发明内容

本发明实施例提供了一种舰船水压场模拟发生装置和模拟试验方法。能够解决现有技术中对于舰船水压场试验研究中存在周期长、消耗大和受环境因素影响的技术问题，提高数据收集准确性。所述技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种舰船水压场模拟发生装置，包括：船体，所述船体的尾部设置有推进器；

压力缓降面发生系统，用于在水体中形成强迫涡，包括第一电机、转动导轨和两根缓降发生连杆，所述第一电机设置于所述船体底部，且输出轴与设置于所述船体外部的所述转动导轨中部连接，所述两根缓降发生连杆垂直安装于所述转动导轨两端，所述压力缓降面发生系统至少设置有两组，且沿所述船体的延伸方向间隔布置；

压力漏斗发生系统，用于在水体中形成自由涡，包括第二电机、磁力棒和降压漏斗发生叶片，所述第二电机设置于所述船体底部，所述磁力棒可转动地设置于所述船体外部且与所述第二电机传动连接，所述降压漏斗发生叶片设置于所述磁力棒上；

控制系统，设置于所述船体内部且与所述压力缓降面发生系统和压力漏斗发生系统通信连接。

可选地，所述转动导轨上设置有两个移动滑块，所述两根缓降发生连杆分别连接于所述两个移动滑块上，所述两个移动滑块被配置为间距可调。

可选地，所述转动导轨上设置有双向螺杆、转向电机和转向器，所述双向螺杆沿所述转动导轨的长度方向布置，所述转向电机通过转向器与所述双向螺杆传动连接，所述两个移动滑块分别穿设于所述双向螺杆的两个反向螺纹端。

可选地，所述转动导轨上设置有自由涡发生箱，所述第二电机固定安装于所述自由涡发生箱内部，所述磁力棒可转动地安装于所述自由涡发生箱外部且与所述第一电机的输出轴同轴布置。

可选地，所述自由涡发生箱上设置有稳压筒槽，所述磁力棒和所述降压漏斗发生叶片设置于所述稳压筒槽内。

可选地，所述第二电机的输出轴上连接有托盘，所述托盘上沿中心对称设置有两个与所述磁力棒相匹配的磁力块。

可选地，还包括多个增压发生装置，所述增压发生装置包括第三电机和升压发生器叶片，所述第三电机设置于所述船体内部，所述升压发生器叶片设置于所述第三电机伸出至所述船体外部的输出轴上，多个增压发生装置间隔设置于所述船体的顶部和底部。

可选地，所述船体上设置有与所述增压发生装置相匹配的导压筒，所述第三电机伸出至所述船体外部的输出轴和所述升压发生器叶片设置于所述导压筒内，所述导压筒靠近所述船体的一段侧壁上开设有补液孔。

可选地，所述船体上设置有多个水压传导孔，所述水压传导孔连通所述船体的顶部和底部，所述多个水压传导孔沿所述船体的延伸方向间隔布置。

第二方面，本发明实施例提供了一种模拟试验方法，基于前述第一方面所述的舰船水压场模拟发生装置实现，包括：

将所述船体放置于试验水体中，使所述压力缓降面发生系统和所述压力漏斗发生系统均位于水下；

通过控制系统对间隔设置的所述压力缓降面发生系统进行控制，通过所述第一电机驱动所述转动导轨转动，以带动两根缓降发生连杆在水体中转动，在所述船体的船艏和船艉位置下方形成两个强迫涡；

通过控制系统对所述压力漏斗发生系统进行控制，通过所述第二电机驱动所述磁力棒转动，以带动降压漏斗发生叶片在水中转动，在所述船体的船艏和船艉位置之间形成若干个自由涡；

对所述船体下方形成的所述强迫涡和所述自由涡的三维压力分布进行观测，得到模拟形成的水压场通过特性曲线带的水压场空间分布曲线。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

采用本发明实施例所提供的舰船水压场模拟发生装置，其通过船体对航行舰船或者潜艇进行模拟，结合舰船或者潜艇在航行时下方的三维压力场分布，通过在船体底部对应位置布置压力缓降面发生系统和压力漏斗发生系统，在船体放置于试验水体中后在水下通过控制系统分别驱动进行工作产生强迫涡和自由涡，可在水体中稳定形成一个模拟舰船或者潜艇运行过程中的水压场通过特性曲线带，通过在水体中设置对应的传感器对船体下方形成的强迫涡和自由涡的三维压力分布进行观测，即可得到模拟形成的水压场通过特性曲线带的水压场空间分布曲线。通过对该水压场空间分布曲线的数据进行收集和分析，结合水压水雷传感器进行响应试验。在实验室中即可模拟试验场并获取数据，无需进行高成本的实际海试试验，解决现有技术中对于舰船水压场试验研究中存在周期长、消耗大和受环境因素影响的技术问题，提高数据收集准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种舰船在水中航行时的动坐标系示意图；

图2是本发明实施例提供的一种潜艇水压场通过特性曲线图；

图3是本发明实施例提供的一种潜艇水压场空间分布曲线图；

图4是本发明实施例提供的舰船水压场模拟发生装置的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的压力缓降面发生系统的结构示意图；

图6是本本发明实施例提供的压力漏斗发生系统的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的增压发生装置的结构示意图；

图8是本发明实施例提供的控制系统的控制结构框图；

图9是本发明实施例提供的一种模拟试验方法的流程图。

图中：1-船体；2-压力缓降面发生系统；3-压力漏斗发生系统；4-控制系统；5-增压发生装置；1a-推进器；11-导压筒；12-水压传导孔；21-第一电机；22-转动导轨；23-缓降发生连杆；24-自由涡发生箱；31-第二电机；32-磁力棒；33-降压漏斗发生叶片；41-供电系统；42-信号发生器；43-信号输出器；44-信号接收器；51-第三电机；52-升压发生器叶片；111-补液孔；221-移动滑块；222-双向螺杆；223-转向电机；224-转向器；241-稳压筒槽；311-托盘；312-磁力块；a-连杆器密封圈；b-电机密封圈。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

首先，基于舰船水压场的产生进行说明，舰船航行于水中时,将使流场的速度分布和压强分布发生变化,这种由于舰船运动引起的流场和水底的压强变化称为舰船水压场。应用伯努利方程可以解释舰船水压场的形成机理。当水面舰船速度较小时,舰船兴波效应不强烈,水面舰船水压场主要由伯努力效应引起,其变化规律类似潜航的潜艇水压场。当水深较浅和船速过高时，舰船兴波效应强烈,此时,水面舰船水压场变得较为复杂,需要同时考虑伯努利效应和兴波效应两者的共同作用。

图1是本发明实施例提供的一种舰船在水中航行时的动坐标系示意图。图2是本发明实施例提供的一种潜艇水压场通过特性曲线图。图3是本发明实施例提供的一种潜艇水压场空间分布曲线图。如图1至图3所示，设舰船在等深度海域作匀速直线运动,取坐标系固结于船体,则可将舰船运动转换为海水绕流舰船的运动，即认为舰船静止不动,而海水以等于舰船航行的速度反向绕流舰船的运动。忽略流体粘性影响，舰船绕流可认为是理想不可压重流体的定常运动，因此，可在流线上A、B两点之间建立伯努利方程。即：

(1)

式（1）中A点为距离舰船较远且接近海底的参考点,该点压强为海水的静压强p _A，尚未受舰船运动的影响；V _A为A点的流速,它的大小即为舰船航行的速度；z _A为A点距水底的高度；B点为船体下方与A点在同一流线上的点，该点压强p _B未知；V _B为舰船下方B点流体的速度；z _B为B点距水底的高度；ρ为海水的密度。

假定同一流线上A、B两点之间的高度差很小,可以忽略不计,即认为z _A≈z _B。如果B点附近没有舰船存在的影响，显然p _B应与p _A相等。现在舰船航行于B点上方,则B点压强p _B一般不等于A点压强p _A。定义有舰船存在和无舰船存在时在B点引起的压强变化为：

(2)

则由(1)式可得

(3)

式中∆p就是舰船航行时在流场中B点处引起的压强变化。当舰船通过该点时，B点处的压强将发生不断的变化。利用其变化规律，可使布设于B点处的水雷水压引信触发动作，从而实现击毁舰船的目的。当然,在舰船附近流体的任何一点上都有类似的压强变化,而这些点上流体压强的变化就构成了如前所述的舰船水压场。式(3)表明,当航速V _A和密度确定时，航行舰船引起流场速度V _B的增加或减小是引起舰船水压场的根本原因。

通常引入无因次的压强系数C _p来描述压强的变化,即令

(4)

所以(3)式成为

(5)

下面根据(5)式，简单定性分析一下舰船水压场的变化规律。在如图1所示动坐标系中，舰船处于相对静止状态，而流体处于相对运动状态。由于V _A是舰船航速，为一定值，因此舰船水压场的变化主要取决于流线上B点速度V _B的变化。下面考察舰船接近、通过、远离B点时该点压强系数的变化：

(1)当舰船艏还未接近且远离B点时，则B点流速未受舰船影响，即有V _B=V _A，此时B点压强系数C _p=0=0；

(2)当舰船艏部逐渐运动至B点上方时，因船艏壳体某点上存在速度为零的驻点，可知B点速度V _B也将逐渐减小，并且在船艏附近达到最小，与此对应，B点压强系数逐渐增加，直至船船附近达到最大，但无论如何，因V _B=0，故0≤C _p<1；

（3）当舰船舯部逐渐运动至B点上方时，由于船体下方流体通道面积变小，根据连续性原理，流体速度逐渐增加,并有V _B＞V _A，因此,压强系数逐渐减小，并有C _p<0，由于在船舯附近B点速度达到最大，故知在该点附近存在一个负压峰值；

（4）当舰船艉部接近B点时,因舰船舰部壳体上也存在一个速度为零的驻点，故与舰船艉部分析类似，V _B也将逐渐减小，并且在船艉附近达到最小。与此对应，B点压强系数逐渐增加,并在船艉附近达到最大，但C _p<1；

（5）当舰船逐渐远离B点时，舰船对B点附近流场的影响逐渐减小，故B点速度逐渐恢复为来流速度，即V _B=V _A，因此，B点压强系数逐渐减为零。

借助上述理论分析，可知某型潜艇潜航时,在水底B点处引起的压强系数变化规律,该曲线通常称为舰船水压场通过特性曲线（如图2）。横坐标和纵坐标均为无因次量。橫坐标-0.5和0.5处分别为船艏和船艉,船长为1;纵坐标为压强系数,如(5)式定义。该型潜艇航行时在水底各点引起的压强场变化（如图3）,橫距变化范围为-0.5到0.5，即一倍船长。

图4是本发明实施例提供的舰船水压场模拟发生装置的结构示意图；图5是本发明实施例提供的压力缓降面发生系统的结构示意图；图6是本本发明实施例提供的压力漏斗发生系统的结构示意图；图7是本发明实施例提供的增压发生装置的结构示意图；图8是本发明实施例提供的控制系统的控制结构框图。如图4至8所示，例如前述原理，通过在试验水体中进行模拟实验，得到舰船或者潜艇航行过程中的该水压场通过特性曲线，即可进行水压水雷的响应分析，以及对其他的舰船航行领域的科学研究实验工作提供数据参考。故本发明实施例提供了一种舰船水压场模拟发生装置，包括船体1、压力缓降面发生系统2、压力漏斗发生系统3和控制系统4。

其中，船体1的尾部设置有推进器1a。

压力缓降面发生系统2用于在水体中形成强迫涡，包括第一电机21、转动导轨22和两根缓降发生连杆23。第一电机21设置于船体1底部，且输出轴与设置于船体1外部的转动导轨22中部连接，两根缓降发生连杆23垂直安装于转动导轨22两端，压力缓降面发生系统2至少设置有两组，且沿船体1的延伸方向间隔布置。

压力漏斗发生系统3用于在水体中形成自由涡，包括第二电机31、磁力棒32和降压漏斗发生叶片33。第二电机31设置于船体1底部，磁力棒32可转动地设置于船体1外部且与第二电机31传动连接，降压漏斗发生叶片33设置于磁力棒32上。

控制系统4设置于船体1内部且与压力缓降面发生系统2和压力漏斗发生系统3通信连接。

在本发明实施例中，该舰船水压场模拟发生装置通过放置于试验水箱的水体中，通过模拟舰船在水体中的航行，以实现对航行中产生的水应力场的模拟研究与数据收集。其中，船体1整体呈圆柱状，其浮于水面上时，位于底部的压力缓降面发生系统2和压力漏斗发生系统3均位于水下，并通过尾部的推进器1a提供动力在水上航行，以模拟常规舰船在水上航行的工况。而通过增加船体1重量，或者通过船体1上设置对应的增压推进装置，可以驱动整个船体1整体下潜到水下，此时即可模拟潜艇在水下航行的工况。

当船体1在水中航行时，通过控制系统4对间隔设置的压力缓降面发生系统2进行控制。在本发明实施例中，压力缓降面发生系统2设置有3组，其中两组分别设置于船体1的船艏和船艉位置，另一组设置于船艏和船艉位置之间。在控制系统4的信号控制下，通过第一电机21驱动转动导轨22转动，以带动两根缓降发生连杆23在水体中转动，通过每组中两个转动的缓降发生连杆23搅动水体，以在船体1的船艏和船艉位置下方形成两个强迫涡，在小范围水体内形成一个强迫涡状（抛物面状）压力缓慢变化曲面。

同时，通过控制系统4对压力漏斗发生系统3进行控制，通过第二电机31驱动磁力棒32转动，以带动两个水平连接于磁力棒32上的降压漏斗发生叶片33在水中转动，通过降压漏斗发生叶片33搅动水体，在船体1的船艏和船艉位置之间形成两个自由涡，在船艏和船艉之间形成两个稳定的自由涡状（漏斗状）的压力变化曲面。

采用本发明实施例所提供的舰船水压场模拟发生装置，其通过船体1对航行舰船或者潜艇进行模拟，结合舰船或者潜艇在航行时下方的三维压力场分布，通过在船体1底部对应位置布置压力缓降面发生系统2和压力漏斗发生系统3，在船体1放置于试验水体中后在水下通过控制系统4分别驱动进行工作产生强迫涡和自由涡，可在水体中稳定形成一个模拟舰船或者潜艇运行过程中的水压场通过特性曲线带，通过在水体中设置对应的传感器对船体1下方形成的强迫涡和自由涡的三维压力分布进行观测，即可得到模拟形成的水压场通过特性曲线带的水压场空间分布曲线。通过对该水压场空间分布曲线的数据进行收集和分析，结合水压水雷传感器进行响应试验。在实验室中即可模拟试验场并获取数据，无需进行高成本的实际海试试验，解决现有技术中对于舰船水压场试验研究中存在周期长、消耗大和受环境因素影响的技术问题，提高数据收集准确性。

可选地，转动导轨22上设置有两个移动滑块221，两根缓降发生连杆23分别连接于两个移动滑块221上，两个移动滑块221被配置为间距可调。示例性地，在本发明实施例中，转动导轨22上设置有双向螺杆222、转向电机223和转向器224，双向螺杆222沿转动导轨22的长度方向布置，转向电机223通过转向器224与双向螺杆222传动连接，两个移动滑块221分别穿设于双向螺杆222的两个反向螺纹端。在接收到控制系统4的控制信号后，转向电机223通过转向器224带动双向螺杆222正转或者反转，而由于双向螺杆222的两个个反向螺纹端的螺纹为反向设置，穿设于；两个反向螺纹端的两个移动滑块221则会沿双向螺杆222的长度方向相互靠近和远离，从而实现间距的对应调节，进一步调节两个缓降发生连杆23的间距。通过两个缓降发生连杆23的位置调整，则可以对应改变在转动时所产生的强迫涡的大小，适应产生不同规格的压力缓慢变化曲面，提高了试验适配性。

需要说明的是，在其他可能实现的方式中，两个移动滑块221之间也可以采用伸缩杆等其他能够调节位置的结构，只要能实现在控制系统4的控制下完成间距调节功能即可，本发明实施例对此不做限定。

可选地，转动导轨22上设置有自由涡发生箱24，第二电机31固定安装于自由涡发生箱24内部，磁力棒32可转动地安装于自由涡发生箱24外部且与第一电机21的输出轴同轴布置。示例性地，在本发明实施例中，通过在转动导轨22上设置自由涡发生箱24，通过自由涡发生箱24对第二电机31进行固定安装，同时用于产生自由涡的磁力棒32和降压漏斗发生叶片33也对应设置于自由涡发生箱24外部。通过该结构设计，将压力缓降面发生系统2和压力漏斗发生系统3整体连接为一体，通过设置多组一体连接的压力缓降面发生系统2和压力漏斗发生系统3，实现在船体1延伸方向上对应位置的分别或者共同工作，例如在本发明实施例中，一体连接的压力缓降面发生系统2和压力漏斗发生系统3共设置有三组，在常规试验工况下，位于两端的压力缓降面发生系统2工作形成强迫涡，位于中部的压力漏斗发生系统3工作形成自由涡。该设置形式一体性强，使舰船水压场模拟发生装置的生产和组装更加模块化，方便安装维修，进一步提高了试验效率。

示例性地，在本发明实施例集中，位于转动导轨22上的双向螺杆222可转动地穿设于自由涡发生箱24中，并通过连杆器密封圈a进行密封，防止进水造成内部电器元件的损坏。相应的，第一电机21的输出轴穿设于船体1外壁的位置也对应安装有电机密封圈b。

可选地，自由涡发生箱24上设置有稳压筒槽241，磁力棒32和降压漏斗发生叶片33设置于稳压筒槽241内。示例性地，在本发明实施例中，通过围绕磁力棒32和降压漏斗发生叶片33的外圈设置稳压筒槽241，通过稳压筒槽241的侧壁保证降压漏斗发生叶片33产生的水流能够稳定向下方流动，形成自由涡，避免附近水流顺流基础产生阻力对降压漏斗发生叶片33和磁力棒32的转动产生水压干扰，进一步提高了舰船水压场模拟发生装置的工作稳定性。

可选地，第二电机31的输出轴上连接有托盘311，托盘311上沿中心对称设置有两个与磁力棒32相匹配的磁力块312。示例性地，在本发明实施例中，位于自由涡发生箱24内部的第二电机31输出轴转动时，仅驱动同样位于自由涡发生箱24内部的托盘311转动，位于托盘311上的两个磁力块312跟随托盘311转动，进而通过磁吸力带动转动设置于自由涡发生箱24外的磁力棒32转动。采用这种间接驱动的方式，避免在自由涡发生箱24上钻孔，相比直接通过第二电机31的输出轴进行驱动，其进一步提高了整体密封性。

可选地，还包括多个增压发生装置5，增压发生装置5包括第三电机51和升压发生器叶片52，第三电机51设置于船体1内部，升压发生器叶片52设置于第三电机51伸出至船体1外部的输出轴上，多个增压发生装置5间隔设置于船体1的顶部和底部。示例性地，在本发明实施例中，通过在船体1的顶部和底部间隔布置多个增压发生装置5，接收控制系统4的信号控制后，第三电机41带动升压发生器叶片52转动形成向船体1上方或下方的增压水流，从而控制船体1在水体中上浮或者下潜，调节潜水深度。

示例性地，第三电机51的输出轴穿设于船体1外壁的位置也对应安装有电机密封圈b。

进一步的，增压发生装置5还可以与临近的压力缓降面发生系统2组合工作，定点定向脉冲增压，分别形成正压型水压面、带，实现压力变化曲面的调整。

可选地，船体1上设置有与增压发生装置5相匹配的导压筒11，第三电机51伸出至船体1外部的输出轴和升压发生器叶片52设置于导压筒11内，导压筒11靠近船体1的一段侧壁上开设有补液孔111。示例性地，在本发明实施例中，通过在第三电机51伸出至船体1外部的输出轴和升压发生器叶片52外部套设一层导压筒11，可以保证所形成的增压水流能够稳定向指定方向喷流，同时新的水体能够由补液孔111中实时补充，保证增压水流的稳定性，进一步提高了潜水深度控制的精确度。

可选地，船体1上设置有多个水压传导孔12，水压传导孔12连通船体1的顶部和底部，多个水压传导孔12沿船体1的延伸方向间隔布置。示例性地，在本发明实施例中，通过设置连通船体1顶部和底部的水压传导孔12，实现船体1上平面上下压力贯通，确保在整个水体之内，从水面到海底各点压力，均按静水压强规律分布，进一步提高对水压场的模拟发生准确度。

示例性地，在本发明实施例中，控制系统4包括供电系统41、信号发生器42、信号输出器43和多个信号接收器44组成。其中，供电系统41用于为装置内各电控零部件供电的供电系统41，例如蓄电池。信号发生器42用于接收外部指令，并通过信号输出器43将控制指令传递到各个电控零部件。而像第一电机21、第二电机31等电控零部件上均安装有信号接收器44，用于接收控制信号并实现启停控制。

如图9所示，本发明实施例还提供了一种模拟试验方法，基于如图4至图8所示的舰船水压场模拟发生装置实现，该方法包括以下步骤：

S1、将船体1放置于试验水体中，使压力缓降面发生系统2和压力漏斗发生系统3均位于水下。

S2、通过控制系统4对间隔设置的压力缓降面发生系统2进行控制，通过第一电机21驱动转动导轨22转动，以带动两根缓降发生连杆23在水体中转动，在船体1的船艏和船艉位置下方形成两个强迫涡。

S3、通过控制系统4对压力漏斗发生系统3进行控制，通过第二电机31驱动磁力棒32转动，以带动降压漏斗发生叶片33在水中转动，在船体1的船艏和船艉位置之间形成若干个自由涡。

S4、对船体1下方形成的强迫涡和自由涡的三维压力分布进行观测，得到模拟形成的水压场通过特性曲线带的水压场空间分布曲线。

采用本发明实施例所提供的舰船水压场模拟发生装置和上述模拟实验方法对舰船水压场进行模拟，其通过船体1对航行舰船或者潜艇进行模拟，结合舰船或者潜艇在航行时下方的三维压力场分布，通过在船体1底部对应位置布置压力缓降面发生系统2和压力漏斗发生系统3，在船体1放置于试验水体中后在水下通过控制系统4分别驱动进行工作产生强迫涡和自由涡，可在水体中稳定形成一个模拟舰艇运行过程中的水压场通过特性曲线带，通过在水体中设置对应的传感器对船体1下方形成的强迫涡和自由涡的三维压力分布进行观测，即可得到模拟形成的水压场通过特性曲线带的水压场空间分布曲线。通过对该水压场空间分布曲线的数据进行收集和分析，结合水压水雷传感器进行响应试验。在实验室中即可模拟试验场并获取数据，无需进行高成本的实际海试试验，解决现有技术中对于舰船水压场试验研究中存在周期长、消耗大和受环境因素影响的技术问题，提高数据收集准确性。

而针对水压水雷的实际应用中，本发明装置可装载到无人潜航器中，提供可模拟产生各种舰船的水应力场发生方法，形成一种低成本高效率的智能扫雷工具，诱导各种水雷自爆，开通安全航行通道，具有极高的经济效益。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则所述相对位置关系也可能相应地改变。

以上所述仅为本发明的可选实施例，并不用以限制本发明，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 (10)

1.一种舰船水压场模拟发生装置，其特征在于，包括：

船体（1），所述船体（1）的尾部设置有推进器（1a）；

压力缓降面发生系统（2），用于在水体中形成强迫涡，包括第一电机（21）、转动导轨（22）和两根缓降发生连杆（23），所述第一电机（21）设置于所述船体（1）底部，且输出轴与设置于所述船体（1）外部的所述转动导轨（22）中部连接，所述两根缓降发生连杆（23）垂直安装于所述转动导轨（22）两端，所述压力缓降面发生系统（2）至少设置有两组，且沿所述船体（1）的延伸方向间隔布置；

压力漏斗发生系统（3），用于在水体中形成自由涡，包括第二电机（31）、磁力棒（32）和降压漏斗发生叶片（33），所述第二电机（31）设置于所述船体（1）底部，所述磁力棒（32）可转动地设置于所述船体（1）外部且与所述第二电机（31）传动连接，所述降压漏斗发生叶片（33）设置于所述磁力棒（32）上；

控制系统（4），设置于所述船体（1）内部且与所述压力缓降面发生系统（2）和压力漏斗发生系统（3）通信连接。

2.根据权利要求1所述的舰船水压场模拟发生装置，其特征在于，所述转动导轨（22）上设置有两个移动滑块（221），所述两根缓降发生连杆（23）分别连接于所述两个移动滑块（221）上，所述两个移动滑块（221）被配置为间距可调。

3.根据权利要求2所述的舰船水压场模拟发生装置，其特征在于，所述转动导轨（22）上设置有双向螺杆（222）、转向电机（223）和转向器（224），所述双向螺杆（222）沿所述转动导轨（22）的长度方向布置，所述转向电机（223）通过转向器（224）与所述双向螺杆（222）传动连接，所述两个移动滑块（221）分别穿设于所述双向螺杆（222）的两个反向螺纹端。

4.根据权利要求2所述的舰船水压场模拟发生装置，其特征在于，所述转动导轨（22）上设置有自由涡发生箱（24），所述第二电机（31）固定安装于所述自由涡发生箱（24）内部，所述磁力棒（32）可转动地安装于所述自由涡发生箱（24）外部且与所述第一电机（21）的输出轴同轴布置。

5.根据权利要求4所述的舰船水压场模拟发生装置，其特征在于，所述自由涡发生箱（24）上设置有稳压筒槽（241），所述磁力棒（32）和所述降压漏斗发生叶片（33）设置于所述稳压筒槽（241）内。

6.根据权利要求4所述的舰船水压场模拟发生装置，其特征在于，所述第二电机（31）的输出轴上连接有托盘（311），所述托盘（311）上沿中心对称设置有两个与所述磁力棒（32）相匹配的磁力块（312）。

7.根据权利要求1至6任一项所述的舰船水压场模拟发生装置，其特征在于，还包括多个增压发生装置（5），所述增压发生装置（5）包括第三电机（51）和升压发生器叶片（52），所述第三电机（51）设置于所述船体（1）内部，所述升压发生器叶片（52）设置于所述第三电机（51）伸出至所述船体（1）外部的输出轴上，多个增压发生装置（5）间隔设置于所述船体（1）的顶部和底部。

8.根据权利要求7所述的舰船水压场模拟发生装置，其特征在于，所述船体（1）上设置有与所述增压发生装置（5）相匹配的导压筒（11），所述第三电机（51）伸出至所述船体（1）外部的输出轴和所述升压发生器叶片（52）设置于所述导压筒（11）内，所述导压筒（11）靠近所述船体（1）的一段侧壁上开设有补液孔（111）。

9.根据权利要求1至6任一项所述的舰船水压场模拟发生装置，其特征在于，所述船体（1）上设置有多个水压传导孔（12），所述水压传导孔（12）连通所述船体（1）的顶部和底部，所述多个水压传导孔（12）沿所述船体（1）的延伸方向间隔布置。

10.一种模拟试验方法，基于如权利要求1至6任一项所述的舰船水压场模拟发生装置实现，其特征在于，包括：

将所述船体（1）放置于试验水体中，使所述压力缓降面发生系统（2）和所述压力漏斗发生系统（3）均位于水下；

通过控制系统（4）对间隔设置的所述压力缓降面发生系统（2）进行控制，通过所述第一电机（21）驱动所述转动导轨（22）转动，以带动两根缓降发生连杆（23）在水体中转动，在所述船体（1）的船艏和船艉位置下方形成两个强迫涡；

通过控制系统（4）对所述压力漏斗发生系统（3）进行控制，通过所述第二电机（31）驱动所述磁力棒（32）转动，以带动降压漏斗发生叶片（33）在水中转动，在所述船体（1）的船艏和船艉位置之间形成若干个自由涡；

对所述船体（1）下方形成的所述强迫涡和所述自由涡的三维压力分布进行观测，得到模拟形成的水压场通过特性曲线带的水压场空间分布曲线。