[发明专利]一种实现水下艇速可调的机械系统及安装使用方法

说明书

本发明涉及一种实现水下艇速可调的机械系统及安装使用方法，有效地模拟在一定艇速条件下水下发射的过程，以便更好地研究实际情况中的流场特性和航行体运动特性。本系统具有对水下环境有较高的适应性，操作简易，自动化程度较高，可以达到较高艇速等优点。本装置整体结构稳定可靠，且操作简易，便于拆卸安装，水下运动速度稳定，能较好地模拟实际水下发射的过程。

技术领域

本发明属于水下发射领域，特别涉及一种实现水下艇速可调的机械系统及安装使用方法。

背景技术

航行体的水下发射问题的研究涉及到许多学科，它是一个非常广泛的现象，涉及到流体力学、飞行力学、结构力学等的多学科交叉研究。现阶段以航行体水下发射过程的空泡演化特性的研究较为热门。

水下发射过程与常规航行体在空气单一介质种运动不同，水下发射主要处于水介质中，相较于空气介质，水介质的密度和粘性系数更大，对航行体影响更大，同时水下发射还存在介质的突变，流场环境复杂，实验模拟成为水下发射研究的极其重要部分。

在水下发射出水过程中航行体处在一个极其复杂的流场环境中，涉及到空泡与结构壁面、空泡与自由液面等相互耦合作用，准确掌握出水过程中非定常空泡发展及稳定性、出水空泡溃灭以及航行体运动稳定性等变化规律，对增强航行体姿态稳定性和改善出水品质具有十分重要的参考价值和指导意义。目前国内外学者对航行体出水过程的研究较多集中在静止状态的水下发射，但在实际情况中，水下武器投送平台需要在运动状态下进行，与静止状态相比，平台的下的运动使流场复杂化，艇速会直接带来水下流场情况的改变。在艇速影响下，投送的航行体迎流侧表现为高压区，背流面的压力较低，造成航行提两侧生成的空泡的不对称，尾部涡流在逆压梯度作用下，加剧了以水体为主的回射流的形成，一部分回射流由于其内部发生了破裂，形成了两相介质，大部分回射流沿着航行体运动方向前进。回射流在以空气为主的低密度区内持续向航行体尾端前进，直至颈缩处于空泡外围主流流动交汇。此回射流在主流的作用下，转而继续向下游运动并且卷起部分空泡向后翻转，形成空泡脱落，造成涡结构脱落，这些都对航行体的稳定性造成很大影响。

因为发射平台或潜艇自身艇速，艇体周围绕流可能对于水下航行体离开发射筒后的初始运动段造成一定影响，在垂直运动方向上造成一定的倾斜或滚动。在出筒时因为艇速，航行体会受到横向力的作用，伴随着航行体的出筒过程，头部的横向力产生的俯仰力矩相应的增加，导致航行体头部的攻角减小。所以艇速效应的存在对航行体水下运动过程中的姿态稳定性，运动体结构本身和流动特性有着重要影响，因此研究艇速效应对实际水下发射有着重要意义。

因为水下流体环境的复杂性，带艇速的水下发射实验中主要干扰因素有以下几点：

(1)因为相较于静止发射平台，本发明存在艇速，水下发射的流场环境变得更加复杂，对整个系统装置的气密性提出更高的要求。

(2)为了达到较高速度，实验中水下发射一般使用高压气体为发射提供动力，这就存在着较大的反作用力，同时考虑到航行体的填装和筒口的密封工作的操作，要求发射筒能可靠地固定的同时还要方便拆卸。

(3)水下发射环境要求水下的导轨选材考虑到抗氧化的问题。

水下环境容易出现氧化腐蚀，氧化腐蚀会导致实验的精度下降，提高实验装置的维护成本，降低结构的稳定性。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提出了一种实现水下艇速可调的机械系统及安装使用方法，能在一定稳定艇速下进行水下发射，对模拟带艇速的水下发射实验提供巨大便利，对更好地研究实际情况下水下发射的流场特性和航行体稳定性有着重要意义。

本发明的技术方案是：一种实现水下艇速可调的机械系统，包括底座、金属导轨、传动机构、储气瓶、电磁阀、艇速装置、夹紧装置和发射筒；

两根所述金属导轨平行安装在底座上；

所述艇速装置位于金属导轨上，在传动机构带动下，艇速装置能够在金属导轨上来回移动；