[發明專利]一種用于提高通氣空泡穩定性的流動控制裝置及方法

在審

• 申請號: 202010041245.4
• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號: CN111098973A
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 向敏;趙小宇;張為華;郭敏;周后村;謝澤陽;劉波
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: B63B1/38
• 分類號: B63B1/38
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 邱軼

1.一種用于提高通氣空泡穩定性的流動控制裝置，包括可拆卸地安裝在超空泡水下航行體頭部的空化器(1)，其特征在于，還包括：

導氣碗(2)，包括端部固定連接所述空化器(1)的碗體(21)，所述碗體(21)為內部具有隔層(24)的雙層結構，其中，遠離所述空化器(1)的內層中部開設有進氣孔(22)、圍繞所述進氣孔(22)的外延均勻開設有多個排氣孔(23)；

通氣管路(3)，一端固定連接碗體(21)的內層、另一端通過管道連接到外部的高壓氣流源、中部外側套接有螺旋組件(4)；

螺旋組件(4)，包括套接在所述通氣管路(3)外側的螺旋套筒(41)以及均勻布設于所述螺旋套筒(41)外側的多個螺旋葉片(42)；

高壓氣流沿所述通氣管路(3)經進氣孔(22)進入到隔層(24)最終從排氣孔(23)排出形成回旋氣流，并對所述螺旋組件(4)形成沖擊使其環繞所述超空泡水下航行體旋轉。

2.根據權利要求1所述的一種用于提高通氣空泡穩定性的流動控制裝置，其特征在于：所述流動控制裝置還包括安裝在所述通氣管路(3)遠離空化器(1)一側端部的流量控制器(5)，用于調控進入通氣管路(3)內高壓氣流的總流量大小。

3.根據權利要求1所述的一種用于提高通氣空泡穩定性的流動控制裝置，其特征在于：所述螺旋組件(4)安裝于所述導氣碗(2)的空腔內部。

4.根據權利要求1所述的一種用于提高通氣空泡穩定性的流動控制裝置，其特征在于：所述高壓氣流為發動機尾噴燃氣射流氣體。

5.根據權利要求3所述的一種用于提高通氣空泡穩定性的流動控制裝置，其特征在于：所述螺旋葉片(42)相對于水平面的安裝角度為15°～45°。

6.根據權利要求2所述的一種用于提高通氣空泡穩定性的流動控制裝置，其特征在于：所述流量控制器(5)為電磁閥。

7.一種超空泡水下航行體，其特征在于：包括航行體主體、發動機以及如權利要求1-6任一項所述的流動控制裝置，所述流動控制裝置與航行體主體采用焊接、螺紋連接或粘接的任意一種方式固定連接，并與所述發動機的尾噴管同軸設置。

8.一種用于提高通氣空泡穩定性的流動控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1，將權利要求1-6任一項所述的流動控制裝置與航行體主體固定連接；

S2，航行過程中，從發動機的尾噴燃氣射流中引入高壓氣流，沿所述通氣管路(3)經進氣孔(22)進入到隔層(24)并最終從排氣孔(23)排出形成回旋氣流；

S3，從所述排氣孔(23)排出的高壓氣流對所述螺旋組件(4)形成沖擊并使其環繞所述航行體主體旋轉；

S4，螺旋組件(4)旋轉帶動空化器(1)附近區域水氣分離，加速空泡生成直至包裹住整個超空泡水下航行體形成超空泡狀態；

S5，螺旋組件(4)旋轉使空泡內氣體起旋，將高壓氣流內能轉化為軸向和切向動能，從而對空泡形態施加主動控制。

9.根據權利要求8所述的一種用于提高通氣空泡穩定性的流動控制方法，其特征在于：步驟S2中，在引入高壓氣流時根據需要調節所述通氣管路(3)端部外側的流量控制器(5)，調控高壓氣流的總流量大小。

10.根據權利要求9所述的一種用于提高通氣空泡穩定性的流動控制方法，其特征在于：步驟S3中，當高壓氣流沖擊螺旋組件(4)未能達到所需的旋流強度時，在空化器(1)一側安裝電機來驅動螺旋組件(4)旋轉，用于增強氣流繞水下航行體的起旋效果。