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[发明专利]一种高速水面航行器的板体结构及设计方法-CN202310109478.7有效
发明人：黄仁芳;王一伟;黄剑霖;支玉昌;陈永刚;黄晨光;杜特专;王静竹;岳杰顺 -专利权人：中国科学院力学研究所
申请日： 2023-02-14 - 公布日： 2023-10-27 - 主分类号： G06F30/15 文献下载
摘要：本发明公开了一种高速水面航行器的板体结构及设计方法，板体结构为流线型结构，板体中部为水平段，板体前端向上翘起，板体后端向上微翘起，其翘起幅度小于板体前端的翘起幅度；在板体结构的宽度方向上，板体前端和板体后端采用收缩状态的流线型，板体前端至板体中部沿板体长度方向逐渐变宽，中部至板体后端沿板体长度方向逐渐变窄。本发明还提供了板体结构的设计方法，根据板体结构的设计变量和优化目标建立基于交叉验证的替代模型，采用多目标优化设计方法缩短研发周期。本发明的板体结构可以降低水面航行器的水动力阻力，载人的同时提高航行速度，还能够提高水面航行器的稳定性，解决了现有技术中水面航行器无法兼顾载人和高速航行需求的问题。
一种高速水面航行结构设计方法

[发明专利]一种用于高速水面航行器的水翼及设计方法-CN202310109463.0在审
发明人：黄仁芳;王一伟;王永九;支玉昌;陈永刚;黄晨光;杜特专;王静竹;黄荐 -专利权人：中国科学院力学研究所
申请日： 2023-02-14 - 公布日： 2023-08-15 - 主分类号： B63B1/26 文献下载
摘要：本发明公开了一种高速水面航行器的水翼及设计方法，前水翼和后水翼分别设有升力部件和支撑部件，升力部件的翼型形状相同，沿翼型的弦长方向，翼型的厚度先增大后减小；在翼展方向上，从翼展的一端到另一端，升力部件翼型的弦长先增大后减小，使得升力部件的前缘呈对称的弧形，同时翼型的最大厚度相同，形成具有光滑弧形的吸力面，以减小流动阻力；航行时，支撑部件始终处于切割自由面状态，升力部件完全浸没在水中且贴近自由面航行。本发明还提供了一种设计方法，通过参数化设计、替代模型和多目标优化算法，使得应用了该水翼的高速水面航行器，可大幅度提高升阻比与稳定性，解决了现有技术中高速水面航行器无法同时兼顾升力和航行稳定性的问题。
一种用于高速水面航行设计方法

[发明专利]一种电池包结构、高速水面航行器及电池包结构设计方法-CN202310109462.6在审
发明人：黄仁芳;王一伟;陈永刚;支玉昌;岳杰顺;孙振旭;黄晨光;杜特专;王静竹;黄荐 -专利权人：中国科学院力学研究所
申请日： 2023-02-14 - 公布日： 2023-05-12 - 主分类号： H01M50/244 文献下载
摘要：本发明公开了一种电池包结构、高速水面航行器及电池包结构设计方法，包括电池包壳体和盖子，所述电池包壳体为具有上侧翻边的直平行六面体，所述上侧翻边用于固定安装所述电池包壳体，所述盖子覆盖在所述电池包壳体的上表面，盖子与电池包壳体的上侧翻边的尺寸一致，也即盖子的长度等于电池包壳体长度与翻边长度之和、盖子的宽度等于电池包壳体宽度与翻边宽度之和，以使得电池包壳体的内部形成密闭空间。本发明还提供了采用该电池包结构的高速水面航行器及设计方法，综合考虑了高速载人水面航行器对电池包容量、变形量、抗压程度、疲劳分析的破坏程度等安全性要求，根据高速水面航行器的尺寸参数及性能要求提供适配的电池包结构及放置位置。
一种电池结构高速水面航行结构设计方法

[发明专利]一种电池舱、高速水面航行器及电池舱底部结构设计方法-CN202310109461.1在审
发明人：黄仁芳;王一伟;陈永刚;支玉昌;孙振旭;黄晨光;杜特专;王静竹;阚兴玉 -专利权人：中国科学院力学研究所
申请日： 2023-02-14 - 公布日： 2023-05-09 - 主分类号： H01M50/244 文献下载
摘要：本发明公开了一种高速水面航行器的电池舱底部结构及设计方法，高速水面航行器包括板体、电池包和推进器，板体内部设有电池舱和连通电池舱的台阶，电池舱的底部结构为沟槽结构，电池包放置在电池舱内，以减小电池包底部和电池舱底部之间的吸附力，台阶的顶端和板体的交接处设有开口，用于连通推进器；高速水面航行器工作时，水流流入电池舱的沟槽结构内，随高速水面航行器的运动惯性，从台阶的开口处流出，带走电池包的热量。针对该电池舱底部结构，本发明还提供相应的设计方法，以结合高速水面航行器电池舱的尺寸参数设计符合其散热要求的沟槽结构，解决了80℃高温环境下高速水面航行器电池包散热的难题。
一种电池高速水面航行底部结构设计方法

[发明专利]一种基于低湍流度水槽的气泡产生和融合实验装置及方法-CN202210077919.5有效
发明人：黄仁芳;王一伟;张珍;支玉昌;黄荐 -专利权人：中国科学院力学研究所
申请日： 2022-01-24 - 公布日： 2023-04-14 - 主分类号： G01M10/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于低湍流度水槽的气泡产生和融合实验装置，包括：低湍流度循环水槽、通气设备及气泡图像采集分析系统，低湍流循环水槽与通气设备连通，气泡图像采集分析系统设置于所述低湍流循环水槽侧面，低湍流度循环水槽提供产生气泡以及产生的大量气泡融合的水环境；通气设备用于向所述低湍流循环水槽通入气体产生气泡；气泡图像采集分析系统用于对所述低湍流循环水槽内气泡图像进行采集和分析，得到气泡形态变化规律、气泡生长周期变化规律和气泡融合规律。还公开了采用此装置进行气泡产生和融合实验方法。解决了小尺度范围内气泡融合形成气层的实验装置以及实验方法匮乏的问题，为开展气泡‑气层流态转变研究以及气层稳定性研究提供数据基础。
一种基于湍流水槽气泡产生融合实验装置方法

[外观设计]水面航行器-CN202230854677.7有效
发明人：黄仁芳;王一伟;支玉昌;陈永刚;杜特专;岳杰顺 -专利权人：中国科学院力学研究所
申请日： 2022-12-22 - 公布日： 2023-04-07 - 主分类号： 12-06 文献下载
摘要：1.本外观设计产品的名称：水面航行器。2.本外观设计产品的用途：该外观设计产品，可实现三级海况下负担一定负载在水面上高速航行。3.本外观设计产品的设计要点：在于形状。4.最能表明设计要点的图片或照片：立体图。
水面航行

[发明专利]一种变攻角的切割自由面水翼实验模型-CN202110171069.0有效
发明人：黄仁芳;王一伟;支玉昌;丘润荻;黄晨光 -专利权人：中国科学院力学研究所
申请日： 2021-02-08 - 公布日： 2022-10-21 - 主分类号： G01M10/00 文献下载
摘要：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。
一种变攻角切割自由面实验模型

[发明专利]一种切割自由面水翼空泡长度预测方法-CN202210270767.0有效
发明人：黄仁芳;丘润荻;王一伟;支玉昌;黄晨光;岳杰顺 -专利权人：中国科学院力学研究所
申请日： 2022-03-18 - 公布日： 2022-08-16 - 主分类号： G06F30/20 文献下载
摘要：本发明提供了一种切割自由面水翼空泡长度预测方法，包括：一、根据切割自由面水翼的几何模型，等间距划分水翼的离散点；二、初始化水翼沿着展长方向的环量分布；三、计算水翼当前时刻的下洗诱导速度在离散点上的值；四、计算每个离散点当前时刻的有效攻角；五、计算各个离散点上的升力线斜率；六、计算每个离散点上的升力系数；七、计算下一时刻的环量分布；八、判断步骤七和三的环量误差是否达到收敛条件，如果达到则计算收敛；否则，更新下一步迭代初始环量值，代入步骤三迭代计算。本发明建立了一种更加高效快速的计算切割自由面水翼空泡长度的数值模拟方法，扩展了原始升力线算法的应用范围，为实验数据快速分析验证提供了行之有效的方法。
一种切割自由面空泡长度预测方法

[发明专利]一种适用于双体船的减阻装置和双体船以及减阻方法-CN202210343007.8在审
发明人：詹杰民;支玉昌;李雨田;李熠华;胡文清;黄梓维 -专利权人：中山大学
申请日： 2022-03-31 - 公布日： 2022-06-24 - 主分类号： B63B1/38 文献下载
摘要：本发明涉及船舶及水下航行器减阻增效技术领域，尤其涉及一种适用于双体船的减阻装置和双体船以及减阻方法，其机构主要包括有：通气舱，所述通气舱用于设置在双体船上；供气单元，所述供气单元通过所述供气单元对所述通气舱供应气体；多个放气孔，所述通气舱通过各个所述放气孔对外放气；其中，各个所述放气孔分布于双体船的外壁并且能与水接触。本发明一种适用于双体船的减阻装置和双体船以及减阻方法能有助于减小双体船在航行过程中所受到的水阻力，有效提高双体船的航行速度，并且结构简单，容易装配。
一种适用于双体船装置以及方法

[发明专利]一种基于3D打印的可控定位高精度质心的航行体制作方法-CN202010752905.X有效
发明人：詹杰民;张雯;罗莹莹;黄梓维;胡文清;支玉昌 -专利权人：中山大学
申请日： 2020-07-30 - 公布日： 2022-05-31 - 主分类号： B29C64/386 文献下载
摘要：本发明涉及一种基于3D打印的可控定位高精度质心的航行体制作方法，沿垂直于航行方向且过原质心位置的平面将航行体分为前部和后部，包括：预设处理步骤：预设航行体的目标质心位置；计算处理步骤：根据航行体的质量、体积、密度和目标质心位置，计算获取第一空腔和第二空腔大小和位置，以及与所述第一空腔或所述第二空腔大小吻合的配重块的质量；建模处理步骤：在前部和后部构建第一空腔和第二空腔，以及构建配重块；打印处理步骤：将所述建模处理后的航行体分割为两部分，并分别进行高精度3D打印处理；粘合处理步骤：将配重块嵌入至第一空腔或第二空腔中，并进行粘合处理。本发明实现航行体的质心的精确定位控制，有助于航行体的准确控制。
一种基于打印可控定位高精度质心航行体制方法

[发明专利]一种基于三段式超空泡水翼的超高速水面航行器-CN202010484495.5有效
发明人：王一伟;黄仁芳;支玉昌;杜特专;王静竹;黄晨光 -专利权人：中国科学院力学研究所
申请日： 2020-06-01 - 公布日： 2021-08-31 - 主分类号： B63B1/24 文献下载
摘要：本发明提供一种基于三段式超空泡水翼的超高速水面航行器，包括船舶主体，在船舶主体的两侧分别安装有前水翼和后水翼，前水翼包括一端与船舶主体连接的水平平翼、连接平翼且向船舶主体方向倾斜的斜翼、连接斜翼且垂直于水平面的垂翼，其中垂翼位于船舶主体的船底下方；但后水翼的平翼翼展长度大于前水翼的平翼翼展长度；在两个后水翼之间的船舶主体上并排安装有两台喷气发动机，在船舶主体的尾部安装有半浸桨。本发明采用半浸桨和涡轮喷气发动机的组合推进模式，可为水面航行器在不同的工作要求下提供强劲的推力，采用超空泡翼型可减少前水翼和后水翼的阻力，采用三段式水翼结构有助于降低航速的敏感性，有效地提高航行的稳定性。
一种基于三段式空泡超高速水面航行

[发明专利]基于自由上浮方式的大尺度模型水动力噪声测量方法-CN202110391468.8在审
发明人：杜特专;王永九;王一伟;黄仁芳;王静竹;支玉昌;岳杰顺 -专利权人：中国科学院力学研究所
申请日： 2021-04-12 - 公布日： 2021-07-02 - 主分类号： G01M10/00 文献下载
摘要：本发明属于水下噪声测量技术领域，针对现有技术中存在的受限于水洞的尺度，难以实现大尺度模型水动力噪声的测量技术问题，本发明公开了基于自由上浮方式的大尺度模型水动力噪声测量方法，具体包括如下步骤：(1)针对设计外型开展水动力分析，为模型的配重设计提供参考；(2)计算上浮加速时间和最小深度需求；(3)布置水听器和释放装置，并开展试验。将模型的平台设计成正浮力，重心后移实现静稳定，保证稳定上浮，采集上浮过程平台近场流噪声强度，获取平台上浮过程的远场辐射噪声强度，能够实现大尺度模型的水动力噪声测量。
基于自由上浮方式尺度模型动力噪声测量方法

[发明专利]一种具备新型超空泡翼型的水翼船-CN202010484506.X有效
发明人：王一伟;黄仁芳;支玉昌;杜特专;王静竹;黄晨光 -专利权人：中国科学院力学研究所
申请日： 2020-06-01 - 公布日： 2021-04-09 - 主分类号： B63B1/24 文献下载
摘要：本发明提供一种具备新型超空泡水翼的水翼船，包括船舶主体，安装在船舶主体前段的前水翼，及设置在船尾的尾水翼，前水翼包括依次连接的平翼，和新型超空泡翼型的斜翼、折翼；尾水翼包括垂直安装的NACA翼型的垂翼，以及水平固定在垂翼下端部的新型超空泡翼型的短翼；新型超空泡翼型，包括两块一端相接另一端张开的吸力面和受力面，以及与张开端连接的收缩端，吸力面、受力面和收缩分别利用数值模拟方法、约翰逊三阶设计方法和NACA设计方法确定轮廓。本发明的水翼船采用具备新型超空泡翼型的气水动一体化组合型前水翼和深浸式的尾翼，使该水翼船在高低速航行时都具有较好的快速性和稳定性，达到工作适应性强、结构简单、工作可靠、节约制造成本的效果。
一种具备新型空泡水翼船

[发明专利]正反向等推力导管推进器-CN201610437222.9有效
发明人：王超;叶礼裕;常欣;孙帅;梁宁;杨林;支玉昌;夏琨;孙盛夏;王锡栋 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2016-06-17 - 公布日： 2019-05-21 - 主分类号： B63H1/14 文献下载
摘要：本发明提供一种正反向等推力导管推进器，目的是在转速相等的条件下，螺旋桨正反转时能够产生大小相等且方向相反的推力，且有较高的推进效率。为了使推进器正反向有相同的进流条件，设计了外平内凸且轴向截面前后对称翼型的导流罩。为了保证螺旋桨正转反转时的推力能相等，应对螺旋桨桨叶进行特殊设计，各半径剖面选用梭形切面，外形为无侧斜、无纵倾的宽叶稍的扇形桨叶，整个螺旋桨布置于导流罩中部。桨毂、毂帽和机舱外形的直径相等，外形均为流线型，毂帽和机舱的端部有相同的外形。本发明结构简单，易于实现，对提高水下机器人的机动性能有很大的帮助。
反向推力导管推进器

[实用新型]正反向等推力导管推进器-CN201620598279.2有效
发明人：王超;叶礼裕;常欣;孙帅;梁宁;杨林;支玉昌;夏琨;孙盛夏;王锡栋 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2016-06-17 - 公布日： 2016-12-07 - 主分类号： B63H1/14 文献下载
摘要：本实用新型提供一种正反向等推力导管推进器，目的是在转速相等的条件下，螺旋桨正反转时能够产生大小相等且方向相反的推力，且有较高的推进效率。为了使推进器正反向有相同的进流条件，设计了外平内凸且轴向截面前后对称翼型的导流罩。为了保证螺旋桨正转反转时的推力能相等，应对螺旋桨桨叶进行特殊设计，各半径剖面选用梭形切面，外形为无侧斜、无纵倾的宽叶稍的扇形桨叶，整个螺旋桨布置于导流罩中部。桨毂、毂帽和机舱外形的直径相等，外形均为流行线，毂帽和机舱的端部有相同的外形。本实用新型结构简单，易于实现，对提高水下机器人的机动性能有很大的帮助。
反向推力导管推进器

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