[发明专利]一种变攻角的切割自由面水翼实验模型

说明书

本发明提供一种变攻角的切割自由面水翼实验模型，包括：支撑杆，顶端固定有连接板，底端固定有支撑圆盘；水翼，顶端固定有水翼圆盘；调节孔，在支撑圆盘和水翼圆盘上以圆心为原点，分别绘制两个直径不同的大圆和小圆，在平面坐标系与大圆和小圆相交的位置处分别开一个定位孔，在支撑圆盘上以各定位孔为中心，分别沿大圆和小圆在顺时针和逆时针方向上分别开预定数量的攻角孔；在水翼圆盘上以各定位孔为中心，分别沿大圆和小圆在逆时针方向上分别开预定数量的攻角孔。本发明可实现对切割自由面水翼非定常通气流动特性的研究，通过改变上下圆盘螺孔相对位置进行连接固定，从而可以定量精确地控制水翼的攻角。

技术领域

本发明涉及海洋船舶领域，特别是涉及一种用于在约束发射实验中可变攻角的切割自由面水翼实验模型。

背景技术

维护海洋权益是最重要的问题之一，在小型化、无人化的大趋势下，新概念超高速水面航行器能够更有效执行快速部署、长时警戒、攻击与自卫等作战任务，实现持续性海域控制，这也成为共识和竞争焦点之一。其中，快速性是此类水面航行器的关键性指标之一，逐渐成为各国研究的重点。

提高速度主要面临阻力大、推力不足的困难，是航行器设计的关键瓶颈。阻力大的原因一方面是液态水的密度和粘性都远高于空气，会形成较大的水下压差阻力与摩擦阻力；另一方面高速航行会引起水面的波动，产生的兴波阻力在超高速航行条件下急剧增长，是提高航速的巨大障碍。对此，突破的方向是应用流体力学原理对结构与运行模式进行优化，达到高速、高可靠性的目的。例如，采用高升阻比主动控制的水翼，并且水面上层结构采用升力体设计，从而保证超高速航行时最大限度地抬升主体结构。

国外新概念水面高速航行器主要采用组合式的升力布局，以水翼作为主要的水下潜体部件，产生升力或浮力抬升艇体，从而达到减小兴波阻力和粘性阻力的效果。然而，水翼切割自由液面时会出现自然通气现象。由于自由面的强非线性，切割自由面水翼会产生自然通气空泡，并伴随着液滴飞溅、破碎。这是一种非常复杂的流动现象，是目前制约水面航行器速度提升的关键瓶颈。

在实验室环境下，一般采用约束发射实验装置对切割自由面水翼通气空泡流动进行机理研究。但由于实验过程中水翼速度过大，水翼减速过程和发射过程冲击力较大，传统的攻角可变的水翼结构具有可靠性很差、易损坏、造价昂贵等缺点。

发明内容

本文发明的目的是提供一种用于在约束发射实验中可变攻角的切割自由面水翼实验模型。

具体地，本发明提供一种变攻角的切割自由面水翼实验模型，包括：

支撑杆，顶端固定有用于和其它部件连接的连接板，底端固定有直径大于杆身宽度的支撑圆盘；

水翼，为中心对称的立体三角形，顶端固定有直径与支撑圆盘直径一致的水翼圆盘，水翼圆盘与支撑圆盘连接，连接后的水翼与支撑杆共轴心线；

调节孔，在支撑圆盘和水翼圆盘上以圆心为原点，确定平面坐标系，分别绘制两个直径不同的大圆和小圆，且小圆的直径大于支撑杆和水翼的宽度，在平面坐标系与大圆和小圆相交的位置处分别开一个定位孔，在支撑圆盘上以各定位孔为中心，分别沿大圆和小圆在顺时针和逆时针方向上以预定调节角度为标准分别开预定数量的攻角孔；在水翼圆盘上以各定位孔为中心，分别沿大圆和小圆在逆时针方向上以预定调节角度为标准分别开预定数量的攻角孔；大圆上各攻角孔之间的间隔距离小于小圆上各攻角孔之间的距离。

本发明可实现对切割自由面水翼非定常通气流动特性的研究，通过改变上下圆盘螺孔相对位置进行连接固定，从而可以定量精确地控制水翼的攻角。实验装置结构简单、紧凑，易于拆卸和移动，造价低廉，适用于切割自由面水翼约束发射实验。此外还可通过改变水下水翼外形可以灵活地更换不同实验研究模型，为切割自由面水翼非定常通气流动特性研究提供可靠的实验数据。

附图说明

图1是本发明一个实施方式的切割自由面水翼实验模型示意图；