[發(fā)明專利]一種自由發(fā)射水翼實驗裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911251024.3
• 申請日: 2019-12-09
• 公開（公告）號: CN110907131B
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃仁芳;張珍;王一偉;黃晨光
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院力學(xué)研究所
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00;G01M9/00;G01M9/08;B63B71/00
• 代理公司: 北京和信華成知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11390
• 代理人: 席卷

本發(fā)明實施例涉及一種自由發(fā)射水翼實驗裝置，包括：發(fā)射件，橫翼，連接組件以及水翼組件；所述發(fā)射件的一端與所述橫翼的中部連接，所述橫翼的兩端與所述連接組件連接，所述連接組件與所述水翼組件可拆卸連接，通過所述連接組件使所述水翼組件在航行過程中產(chǎn)生上下對稱的升力，從而保證所述自由發(fā)射水翼實驗裝置的穩(wěn)定性。由此，本發(fā)明通過上下對稱的水翼實現(xiàn)對自由面邊界下繞水翼空泡流動的研究，能夠有效地解決現(xiàn)有的試驗中裝置穩(wěn)定性差導(dǎo)致水翼起飛的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明實施例涉及海洋船舶工程領(lǐng)域，尤其涉及一種自由發(fā)射水翼實驗裝置。

背景技術(shù)

為了維護形勢日益嚴(yán)峻的海洋權(quán)益，小型、高速水面航行器已逐漸成為未來海洋戰(zhàn)略體系發(fā)展的重要組成部分。新概念水面航行器主要以水翼、回轉(zhuǎn)體作為水下潛體部件，如圖1所示，產(chǎn)生浮力或升力抬升艇體，從而達(dá)到減小興波阻力和粘性阻力的效果。然后，水下結(jié)構(gòu)在航行速度達(dá)到40節(jié)(約20m/s)或更高時，表面低壓區(qū)的水通常會發(fā)生相變產(chǎn)生非穩(wěn)態(tài)演化的空泡，脫落空泡的潰滅會在結(jié)構(gòu)表面形成局部短時高壓，從而誘發(fā)受力、載荷的不穩(wěn)定甚至空蝕結(jié)構(gòu)破壞，是航行器設(shè)計的制約性問題。

當(dāng)航行體距離自由面的浸深達(dá)到與其特征尺寸(如回轉(zhuǎn)體直徑、水翼弦長)同一量級時，自由面的影響作用開始顯現(xiàn)。隨著浸深由大到小的變化，自由面和空泡流動形態(tài)主要包括以下幾類：(1)自由面與空泡相互分離(如圖2)，自由面間接影響空泡的形狀，并改變空泡的脫落形狀和局部空泡潰滅強度；(2)自由面與空泡發(fā)生局部連通并在短時間后再次閉合，自由面上方氣體通過連通區(qū)域進(jìn)去空泡內(nèi)部，形成局部通氣空泡，其演化特征和穩(wěn)定性均與原自然空泡(如圖3)；(3)前述連通通道能夠維持較長時間，從而形成較為穩(wěn)定的通氣超空泡(如圖4)。

圖2-4展示了回轉(zhuǎn)體附近自由面空泡的幾種類型(一:與自由面分離的云狀空泡，二:局部通氣空泡，三:通氣超空泡)。目前，對于近自由面空泡流動的研究工作大多是基于回轉(zhuǎn)體來進(jìn)行，對于近自由面水翼的空泡流場結(jié)構(gòu)及動力特性的研究相對較少。因此，研究水翼在自由面邊界下空泡的非穩(wěn)態(tài)流動特性，對于水面航行器的水翼升力部件的優(yōu)化設(shè)計、參數(shù)控制，具有非常重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題或者至少部分地解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例提供了一種自由發(fā)射水翼實驗裝置。

第一方面，提供了一種自由發(fā)射水翼實驗裝置，所述裝置包括：發(fā)射件，橫翼，連接組件以及水翼組件；

所述發(fā)射件的一端與所述橫翼的中部連接，所述橫翼的兩端與所述連接組件連接，所述連接組件與所述水翼組件可拆卸連接，通過所述連接組件使所述水翼組件在航行過程中產(chǎn)生上下對稱的升力，從而保證所述自由發(fā)射水翼實驗裝置的穩(wěn)定性。

在一個可能的實施方式中，所述發(fā)射件包括本體以及位于所述本體一端，且用于連接所述橫翼的連接部；

所述本體為圓柱體結(jié)構(gòu)，所述連接部的中截面呈凹形，所述連接部上設(shè)有用于與所述橫翼插接配合的矩形凹槽，所述連接部沿所述矩形凹槽設(shè)有多個對稱的第一螺紋孔。

在一個可能的實施方式中，所述本體的另一端用于與自由發(fā)射水箱的發(fā)射孔連接，所述發(fā)射孔用于為所述自由發(fā)射水翼實驗裝置提供動能。

在一個可能的實施方式中，所述矩形凹槽的長度與所述連接部的長度相同，所述矩形凹槽的寬度為20毫米，高度為8毫米。

在一個可能的實施方式中，所述橫翼的中截面為菱形結(jié)構(gòu)，且所述中截面的上內(nèi)角的角度大于下內(nèi)角的角度，所述菱形結(jié)構(gòu)用于減少所述自由發(fā)射水翼實驗裝置在航行過程中的阻力；

所述橫翼上還設(shè)有與所述第一螺紋孔相重合的第二螺紋孔，所述第二螺紋孔的兩側(cè)對稱設(shè)有第三螺紋孔，且所述第三螺紋孔的螺紋方向與所述第二螺紋孔的螺紋方向垂直。