[發明專利]一種多級降載裝置

有效

• 申請號: 202010572128.0
• 申請日: 2020-06-22
• 公開（公告）號: CN111717331B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 孫龍泉;李志鵬;李一鳴;方明;肖巍;姚熊亮;王都亮;陳瑩玉
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: B63B1/38
• 分類號: B63B1/38;B63B1/32;B64D45/04;B64C35/00
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 鄧宇

本發明公開了一種多級降載裝置，包括與空化器，降載可碎件和可伸縮連接管；空化器為圓錐體結構；可伸縮連接管包括圓柱和圓管，圓管與航行體頭部固定連接，圓柱與圓管滑動連接，初始狀態下，圓柱和圓管固定保持最大長度，且空化器和航行體頭部之間、圓柱和圓管外圍包覆有降載可碎件；圓管上端的內壁設置有彈性部件，圓柱下端與空化器錐形體平面固定連接，圓柱上端設置有與彈性部件配套的凹槽。本發明頭型所受載荷更低，圓臺可碎件受力更均勻，破碎吸能更徹底，與陀螺式空化器連接用于水下航行，避免了降載頭帽中外罩碎片影響航行體。

技術領域

本發明涉及一種多級降載裝置，特別是一種陀螺型的多級降載裝置，應用于減少高速航行體入水時受到流體沖擊載荷，屬于船舶與海洋工程領域。

背景技術

結構物入水，如船舶入水砰擊、水上飛機降落、救生艇入水等，是一個涉及多相流動、自由液面和動邊界多場耦合的復雜過程，其作用時間短暫，參數變化劇烈。尤其航行體高速入水時，會遭遇到強烈的瞬時沖擊壓力及過載，導致結構的損壞及內部器件的失靈，造成無法挽回的損失。解決這一問題的合理途徑就是采用一定的方法降低載荷水平，將其限制在一定范圍之內，使得高速航行體在入水過程中能以良好的狀態進入預定軌道。

最初采用的降載方式是機械或者物理的緩沖，在頭部加裝氣囊、彈性伸縮裝置等，后來采用的降載途徑主要是在航行體頭部安裝一個完全由泡沫塑料構成的頭部，結構受到入水沖擊時，泡沫塑料受沖擊后變形吸收能量。該方法剛開始時受到廣泛的關注和研究，后來為了改善飛行過程中的氣動性能，因此在頭部安裝一個外罩，在入水后，外罩被撞碎脫離，其外罩最初由塑料制成，后來開始加入其它材料。但是目前的降載裝置存在以下不足，降載裝置僅適用于中低速入水，且僅用于撞水的短暫時刻；外罩撞碎脫離時容易對航行體結構造成劃傷；按照當前的技術水平，對于100m/s以上的高速入水，降載頭帽無法滿足降載要求。

發明內容

針對上述現有技術，本發明要解決的技術問題是提供一種可以吸收、減小航行體高速入水過程中受到的流體沖擊載荷的多級降載裝置。

針對上述技術問題，本發明的一種多級降載裝置，包括空化器，降載可碎件和可伸縮連接管；空化器為圓錐體結構；可伸縮連接管包括圓柱和圓管，圓管與航行體頭部固定連接，圓柱與圓管滑動連接，初始狀態下，圓柱和圓管固定保持最大長度，且空化器和航行體頭部之間、圓柱和圓管外圍包覆有降載可碎件；圓管上端的內壁設置有彈性部件，圓柱下端與空化器錐形體平面固定連接，圓柱上端設置有與彈性部件配套的凹槽。

本發明還包括：

1.空化器錐形體平面內凹形成一個截面為等邊梯形的圓臺，圓柱下端與內凹圓臺的平面固定連接。

2.當航行體入水時，空化器首先接觸到水面，空化器在砰擊壓力作用下速度降低，空化器速度小于航行體速度，航行體與空化器之間出現相對位移，降載可碎件被壓縮，降載可碎件進行塑性變形，之后相對位移繼續增大，降載可碎件達到密實階段，進而壓潰脫離；隨著入水深度增加，當圓柱上端運動至圓管與航行體連接端時，圓管與圓柱通過凹槽和彈性部件固定連接。

3.降載可碎件為硬質高密度泡沫。

4.降載可碎件為聚脲材料。

5.定義長細比s為：其中，H為多級降載裝置高度，D為航行體最大直徑；s滿足：

裝置入水初始狀態時，H＝H₁+H₂，s為最大值，s≤1.3；

當降載可碎件碎裂，圓柱上端運動至圓管與航行體連接端，圓管與圓柱通過凹槽和彈性部件固定連接時，s為最小值，s≥0.8；

其中，H₁為圓臺可碎件的高，H₂為空化器圓錐體頂點至圓柱安裝平面的高度距離。

6.空化器錐角角度范圍為90°～150°。