一种潜器试验模型及利用其的附体波浪载荷试验方法与流程

本发明涉及船模波浪载荷试验，尤其是一种潜器试验模型及利用其的附体波浪载荷试验方法。

背景技术：

1、当潜器在恶劣海况中频繁出入水，其外部结构会遭受波浪载荷的砰击，砰击问题属于强非线性问题，理论研究还不够成熟且数值计算手段能力有限，模型试验目前仍是预报船体结构遭受波浪载荷的重要方法。

2、当潜器的附体(如升降舵，尾翼等)在恶劣海况中频繁出入水，遭受破坏后会导致失去机动能力，因此开展潜器附体的波浪载荷研究对于提高潜器的远海航行安全性具有十分重要的意义，目前还没有相关研究。

3、国内外已有的潜器模型用于测量潜器主体外部遭受的波浪载荷，试验测量方法较为单一，如采用探头式压力传感器预埋在船模结构内，该方法只能测量模型单个点的压力数值；也有采用薄膜压力传感器附在船模表面测量某区域的压力分布，但该方法精度和频响较低，可靠性差。

4、对于根据缩尺比等效设计后的船模来说附体的尺寸通常较小，难以满足探头式压力传感器和贴附薄膜传感器的要求，研究附体所受波浪载荷的试验也具有一定难度。

5、因此设计一种能够测量潜器关键附体的波浪载荷的新型潜器试验模型和试验方法，对于潜器附体结构设计研究十分重要的。

技术实现思路

1、本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种潜器试验模型及利用其的附体波浪载荷试验方法，从而实现潜器关键附体的波浪载荷的精确测量，对附体遭受的波浪载荷进行预报，为潜器附体结构设计提供试验数据。

2、本发明所采用的技术方案如下：

3、一种潜器试验模型，所述试验模型包括潜器主体，所述潜器主体内部设置有安装结构，所述安装结构的位置与待测量波浪载荷的附体安装位置对应；

4、所述安装结构的内部安装有两个分力仪，每个分力仪上设置有第一连接孔；

5、所述附体的端部设置有两个第二连接孔，还包括两根测力连杆，一组第一连接孔、第二连接孔与一根测力连杆对应，单根测力连杆一端与第二连接孔连接，单根测力连杆的另一端的穿过安装结构外的潜器壳体后与第一连接孔连接；

6、位于附体一侧的潜器主体表面与所述附体的端部之间设置有间隙。

7、其进一步技术方案在于：

8、所述两个第二连接孔的中心连线与所述附体的截面形心重合。

9、所述两个第二连接孔分别位于所述附体的截面长度方向的三位之一位置处。

10、所述附体与测力连杆为可拆卸连接。

11、所述安装结构的结构包括外壳和安装于所述外壳内部的调距组件，所述外壳安装于所述潜器主体内部；

12、所述调距组件包括安装于所述外壳上的两根滑杆，两根滑杆平行设置，每个分力仪均同时套设在两根滑杆上，滑杆上设置有限位件，所述限位件用于限制分力仪在滑杆上移动。

13、所述单根滑杆为分段结构，单根滑杆的分段处通过连接片连接，所述外壳内设置有圆形槽，所述圆形槽的截面呈c字形；

14、还包括多个螺栓，每个螺栓的头部与所述圆形槽内部配合，每个螺栓的螺柱穿过连接片后安装有锁紧螺母。

15、一种附体波浪载荷试验方法，包括以下步骤：

16、步骤一、设定附体的型线和尺寸并准备附体；

17、步骤二、选择两套配置相同的分力仪，并利用安装结构将分力仪固定安装于潜器主体内部；

18、步骤三、将附体通过测力连杆与分力仪相连，且附体根部与潜器主体表面设置间隙；

19、步骤四、开展波浪载荷模型试验，完成对分力仪的信号采集。

20、其进一步技术方案在于：

21、单个分力仪测量垂直于两根测力连杆轴线所在平面的分力，以及由该分力产生的弯矩，两个分力之和以及两个弯矩之和即为附体在波浪载荷试验中受到的波浪载荷。

22、改变步骤一中附体的型线和或尺寸后重复步骤一到步骤四。

23、调节两个分力仪连线与潜器主体轴线之间的夹角后，重复步骤四。

24、本发明的有益效果如下：

25、本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过设置潜器主体和附体为分体结构，并通过测力连杆将附体与设置于潜器主体上的分力仪连接，实现附体安装的同时将测力位置设置于附体和潜器主体的连接处，便于从附体的连接部位受力着手，精确测量附体整体所受到的波浪载荷，对附体遭受的波浪载荷进行预报，为潜器的附体结构设计提供试验数据，指导附体结构校核。

26、同时，本发明还存在如下优势：

27、(1)通过分力仪在滑杆上移动来调节两个分力仪的相对距离，在不更换分力仪的情况下使分力仪适用于多种规格附体1的安装。

28、(2)通过调节多个螺栓在圆形槽中的位置，带动滑杆整体绕圆形槽的圆心转动，进而调整两个分力仪连线与潜器主体轴线之间的夹角。

29、(3)改变附体的结构形式以及安装角度，获得不同结构的附体受到的波浪载荷。用于该潜器模型的附体波浪载荷的预报，精确获得多种附体结构和安装角度条件的试验数据，有助于潜器附体结构设计研究。

技术特征：

1.一种潜器试验模型，其特征在于：所述试验模型包括潜器主体，所述潜器主体内部设置有安装结构(3)，所述安装结构(3)的位置与待测量波浪载荷的附体(1)安装位置对应；

2.如权利要求1所述的一种潜器试验模型，其特征在于：所述两个第二连接孔(11)的中心连线与所述附体(1)的截面形心重合。

3.如权利要求1所述的一种潜器试验模型，其特征在于：所述两个第二连接孔(11)分别位于所述附体(1)的截面长度方向的三位之一位置处。

4.如权利要求1所述的一种潜器试验模型，其特征在于：所述附体(1)与测力连杆(2)为可拆卸连接。

5.如权利要求1所述的一种潜器试验模型，其特征在于：所述安装结构(3)的结构包括外壳(31)和安装于所述外壳(31)内部的调距组件(32)，所述外壳(31)安装于所述潜器主体内部；

6.如权利要求5所述的一种潜器试验模型，其特征在于：所述单根滑杆(3201)为分段结构，单根滑杆(3201)的分段处通过连接片(3203)连接，所述外壳(31)内设置有圆形槽(3301)，所述圆形槽(3301)的截面呈c字形；

7.利用如权利要求1所述的潜器试验模型的附体波浪载荷试验方法，其特征在于：包括以下步骤：

8.如权利要求7所述的附体波浪载荷试验方法，其特征在于：单个分力仪(5)测量垂直于两根测力连杆(2)轴线所在平面的分力，以及由该分力产生的弯矩，两个分力之和以及两个弯矩之和即为附体(1)在波浪载荷试验中受到的波浪载荷。

9.如权利要求7所述的附体波浪载荷试验方法，其特征在于：改变步骤一中附体(1)的型线和或尺寸后重复步骤一到步骤四。

10.如权利要求7所述的附体波浪载荷试验方法，其特征在于：调节两个分力仪(5)连线与潜器主体轴线之间的夹角后，重复步骤四。

技术总结
本发明涉及一种潜器试验模型及利用其的附体波浪载荷试验方法，试验模型包括潜器主体，潜器主体内部设置有安装结构，安装结构的位置与待测量波浪载荷的附体安装位置对应；安装结构的内部安装有两个分力仪，每个分力仪上设置有第一连接孔；附体的端部设置有两个第二连接孔，还包括两根测力连杆，一组第一连接孔、第二连接孔与一根测力连杆对应，单根测力连杆一端与第二连接孔连接，单根测力连杆的另一端的穿过安装结构外的潜器壳体后与第一连接孔连接；位于附体一侧的潜器主体表面与附体的端部之间设置有间隙。从而实现潜器关键附体的波浪载荷的精确测量，对附体遭受的波浪载荷进行预报，为潜器附体结构设计提供试验数据。

技术研发人员：孔伟振,温亮军,杨骏,陈帅,司海龙,冯乾栋,李政杰,赵南,蒋彩霞,耿彦超
受保护的技术使用者：中国船舶科学研究中心
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7