[发明专利]一种水面飞行器抗浪能力的单船身模型水池试验方法

说明书

本发明属于水面上航行的航行器模型抗浪能力技术领域，涉及一种水面飞行器抗浪能力的单船身模型水池试验方法。本发明可为水面飞行器机身或船体的外型设计提供直接可靠的模型试验数据，明确机身或船体的外型优化方向，有效地缩短型号及课题的研制周期。此外本发明还能为模型抗浪能力的性能研究提供技术保障，不仅可以快速精准地获得模型抗浪能力的性能参数，还能有效降低试验风险，具有潜在的巨大长远意义和价值。

技术领域

本发明属于水面上航行的航行器模型抗浪能力技术领域，涉及一种水面飞行器抗浪能力的单船身模型水池试验方法。

背景技术

在水动设计方案论证阶段，目前主要采用水面飞行器单船身的缩比模型在试验水池中进行抗浪能力的研究，而惯性矩相似与气动力模拟是试验的是关键。在以往的试验方法中主要采用在模型重心处加卸载的方式来模拟气动升力，通过采用三自由度(垂荡、纵摇和纵荡)的试验方法对水面飞行器单船身模型抗浪的能力进行水池试验，该方法中的纵荡不是完全自由，而是通过弹簧或弹性材料链接使模型在纵向上可以产生一定的前后移动。

现有的三自由度水池试验方法对飞行器模型抗浪能力的研究存在很大的不足。首先，通过卸载模拟升力的方式在静水中对水面飞行器单船身模型进行快速性试验是没有问题的，但在波浪试验中由于模型遭遇波浪后发生响应使得模拟升力变成动态力，而该动态力并不是试验速度下需要的实际卸载力，而且直接影响垂荡测量精确度。其次，三自由度试验方法中的纵向自由也同样不适用于耐波性试验的研究，因为纵向上可以发生移动，模型遭遇波浪后会前后窜动，如此模型的纵向速度与拖车的拖曳速度必然存在差异，而试验采集的阻力也会间断性的出现正值、零和负值的现象。再次，波浪下模型前后窜动就如同卸载模拟升力一样，必然导致纵向拉力传感器测得的阻力不准确。

发明内容

本发明的目的：本发明提出直接从模型的排水量中扣除重量来替代卸载的方式模拟气动升力，再通过采用两个自由度(垂荡和纵摇)的试验方法对模型进行抗浪能力试验，如此可以避免卸载和三自由度给抗浪能力试验带来的影响。

本发明的目的技术方案：一种水面飞行器抗浪能力的单船身模型水池试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

a)安装试验模型：

首先将纵向限位装置11固定在拖车3的测桥16上，限制水面飞行器单船身模型19在速度方向上前后移动，将升沉杆12安装在纵向限位装置11的套筒内并固定，安装好的升沉杆12可沿套筒内壁在竖直方向上下移动，且只能在竖直方向上下移动；

然后将电葫芦2固定在升沉杆12正上方的拖车3车顶，用电葫芦2自带的钢丝绳5上得挂钩系住升沉杆12上端的限位圈6，通过控制电葫芦2的升降开关可提升或降低升沉杆12及与其相连仪器、模型等的高度；

再次将导航片13安装在水面飞行器单船身模型19的前端，导航片13的中线安装在水面飞行器单船身模型19的中纵剖面上，安装过程中，将固定在拖车3上的导航杆10穿过水面飞行器单船身模型19上的导航片13，用以防止试验过程中水面飞行器单船身模型19产生偏航，导航杆10下端距离水面的高度应大于波浪的最大波幅，且不能过高而影响水面飞行器单船身模型19的纵摇运动；

最后将水面飞行器单船身模型19连接到升沉杆12的下端，使升沉杆12可随水面飞行器单船身模型19的升沉变化而在竖直方向上上下移动，且升沉杆12上下移动的距离要能反映水面飞行器单船身模型19的升沉变化并不可影响水面飞行器单船身模型19的纵摇运动；

b)通过采集系统4测量模型在波浪试验中的增阻、纵摇幅值、垂荡幅值以及首中尾的线加速度幅值来分析预报实机的抗浪能力；

c)模型水池试验：