[發明專利]一種用于水池拖曳試驗模型分部件的測力方法

有效

• 申請號: 201910982622.1
• 申請日: 2019-10-16
• 公開（公告）號: CN110763429B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 劉樂華;王海斌;于嫻嫻;楊曉光;張紀華;王亞東
• 申請（專利權）人: 北京機電工程研究所
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開一種用于水池拖曳試驗模型分部件的測力方法，包括模型設計，設計試驗模型的縮尺比，按照仿生外形的推力部件進行全體的分段劃分，確定測力天平的安裝位置，在分部件接口處安裝部件測力天平；根據確定的模擬狀態與模擬參數計算試驗所需的拖曳參數；調節拖車速度滿足試驗要求值，記錄測力天平的數據；對天平測量的數據進行處理，對各部件的流體動力參數進行計算，獲得完整的數據。本發明能夠通過水池拖曳試驗準確地測得仿生航行器在運動過程中各部件的流體動力參數，這些參數可以為舴體的結構設計和彈道設計提供依據。

技術領域

本發明屬于水下仿生實驗技術領域，具體涉及一種用于水池拖曳試驗模型分部件的測力方法。

背景技術

海洋中魚類低能耗的游動、瞬時加速與機動為現代水下武器所望塵莫及?？v觀海洋世界演化歷程，海洋中的水生動物經歷了約10億多年的自然選擇，優勝劣汰，發展了各具特色的非凡能力。在仿海豚模式下，魚體的前2/3幾乎是剛性的，后1/3存在有限度的擺動，這種擺動在尾柄處的位移最大。尾鰭在尾柄的帶動下，作大幅度的運動，推進力大部分由尾鰭產生。

對于空中和水下兵器而言，由于其本身沒有變形，在飛行和航行過程中受到的流體動力無須考慮外形的變形影響。仿生外形在運動過程中，尾鰭作為身體的一部分，同時又作為產生前進動力的推力部件，流體動力隨著自身的變形而發生相應的改變，傳統的彈道動力學模型將不適用。目前，水下仿生外形的動力學建模采用多剛體的方式來開展。在當前學術研究領域，多剛體動力學模型主要應用于機器人領域，其一般均在空氣中使用，外力項較簡單。相比而言，水下多剛體運動耦合了復雜的流體動力，需要建立一種合理的描述方法。

發明內容

本發明提供一種應用于水下仿生航行體分部件測力的試驗方法，能夠通過水池拖曳試驗準確地測得仿生航行器在運動過程中各部件的流體動力參數。

本發明方法通過以下步驟實現：

第一步:模型設計，設計試驗模型的縮尺比，按照仿生外形的推力部件進行全體的分段劃分，確定測力天平的安裝位置，在分部件接口處安裝部件測力天平；

第二步：根據確定的模擬狀態與模擬參數計算試驗所需的拖曳參數；

第三步：調節拖車速度滿足試驗要求值，記錄測力天平的數據；

第四步：對天平測量的數據進行處理，對各部件的流體動力參數進行計算，獲得完整的數據。

進一步地，第一步中，所述仿生外形分為前體1、尾柄2和尾鰭3三個部件，在前體1側面安裝第一天平6，前體1與尾柄2連接處安裝第二天平4，尾柄2與尾鰭3連接處安裝第三天平5；第一天平6的支桿與拖車相連，第一天平6的頭部通過轉角塊與前體1相連；第二天平4的支桿與前體1相連，第二天平4的頭部與尾柄2相連；第三天平5的支桿與尾柄2相連，第三天平5的頭部通過角度轉接塊與尾鰭3相連；

進一步地，第二步中，所述模擬狀態包括試驗模型的攻角、側滑角、尾柄擺動角度、尾鰭擺動角度、胸鰭舵偏角、背腹鰭舵偏角、拖車速度。

進一步地，第四步中，所述對天平測量的數據進行處理包括，

1)尾鰭測力，利用第三天平5測量尾鰭3不同偏轉角的流體動力；

2)尾柄測力，利用第二天平4測量尾柄2和尾鰭3的流體動力，將第二天平4測得的流體動力減去第三天平5的流體動力，獲得尾柄2的流體動力；

3)前體測力，利用第一天平6測量全部前體1的流體動力，將第一天平6測得的流體動力減去第二天平4的流體動力，獲得前體1的流體動力。

進一步地，所述第一天平6采用側壁支撐的方式，側壁支撐采用流線型外形NACA16-009系列機翼。

本發明能夠通過水池拖曳試驗準確地測得仿生航行器在運動過程中各部件的流體動力參數，這些參數可以為舴體的結構設計和彈道設計提供依據。