CN107941459B - 一种水面飞行器撞浪载荷水池试验***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于水面飞行器技术领域，涉及一种水面飞行器撞浪载荷全机无动力模型水池试验***及方法。本发明通过机翼固定装置(2)限制模型的滚转角度，重心处固定装置(3)和尾翼固定装置(12)限制模型的俯仰角度，拖车侧桥(8)限制模型距水面高度。模型试验前，调节模型距水面的高度和初始纵倾角并记录，试验时，拖车牵引使得模型运行到所需速度，记录收集拖车速度、模型距水面高度、过载和压力值，分析所收集的数据信息，从而能够精确测试水面飞行器全机无动力模型以固定姿态在波浪面拖曳时的撞浪载荷数据，准确地预报近水面飞行时撞浪载荷，更好地验证水面飞行器强度及结构设计。该方法实用、可行、操作简单，试验结果可靠，适用范围广。

Description

一种水面飞行器撞浪载荷水池试验***及方法
技术领域
本发明属于水面飞行器技术领域，涉及一种水面飞行器撞浪载荷全机无动力模型水池试验***及方法。
背景技术
目前随水面飞行器使用范围要求的提高，抗浪性要求逐渐提高，从而对水面飞行器结构设计和强度校核也提出更高的要求。为得到较为精确的水面飞行器撞浪载荷以进行结构设计和强度校核，目前主要通过水面飞行器撞浪载荷水池缩比模型试验，该模型试验为水面飞行器撞浪载荷全机无动力模型水池试验。在全机无动力模型水池试验中主要通过试验得到模型撞浪后的力和力矩以及底部压力值。目前还未有一种实用的水面飞行器撞浪载荷全机无动力模型水池试验方法。
发明内容
本发明的目的：就是针对上述之不足，而提供一种水面飞行器撞浪载荷全机无动力模型水池试验方***及方法。
本发明的技术方案：一种水面飞行器撞浪载荷水池试验***，包括机翼固定装置2、重心处固定装置3、天平4、天平—机身铰接装置5、拉压传感器6、拉压传感器—尾翼铰接装置7、拖车侧桥8、录像***9、尾翼固定装置12、数据采集***13、拖车侧桥控制***14和高速试验拖车***15，其中，重心处固定装置3、尾翼固定装置12固定模型的机身，机翼固定装置2固定模型机翼，且机翼固定装置2、重心处固定装置3和尾翼固定装置12固定在拖车侧桥8上，拖车侧桥8设置在高速试验拖车***15下方，天平通过天平—机身铰接装置5与模型机身连接，拉压传感器6通过拉压传感器—尾翼铰接装置7与模型尾翼连接，数据采集***13和拖车侧桥控制***14设置在高速试验拖车***15内，录像***9设置在拖车侧桥8两端，并位于模型的前方和后方。
录像***9通过录像固定装置固定在拖车侧桥8上，并连接有录像控制***11。
所述天平为六分力天平，设置在重心处固定装置3上。
一种基于所述水面飞行器撞浪载荷水池试验***的水面飞行器撞浪载荷水池试验方法，通过机翼固定装置2限制模型的滚转角度，重心处固定装置3和尾翼固定装置12限制模型的俯仰角度，拖车侧桥8限制模型距水面高度，模型试验前，调节模型距水面的高度和初始纵倾角并记录，试验时，拖车牵引使得模型运行到所需速度，记录收集拖车速度、模型距水面高度、过载和压力值，分析所收集的数据信息，获取的模型着水后的受载情况，其中，所述模型为全机无动力模型1。
对试验过程进行录像，并对录像结果结合所收集的数据信息进行模型着水后的受载情况分析。
模型距水面高度由拖车侧桥控制***14通过调整拖车侧桥8与水面距离控制。
试验中由水动力高速试验拖车***来控制模型的试验速度，模型在水面运动与水相互作用产生状态的变化，观察模型是否能够稳定滑行，并通过试验数据采集***采集气垫压力、纵倾角、阻力、重心升沉，以此换算实船气垫压力、纵倾角、阻力、重心升沉，预报实船在水面滑行的快速性和稳定性。
本发明的有益效果：本发明通过开展水面飞行器撞浪载荷全机无动力模型水池试验方法的研究，精确测试水面飞行器全机无动力模型以固定姿态在波浪水面拖曳时的撞浪载荷数据，准确地预报水面飞行器实机近水面飞行时撞浪载荷，更好地验证水面飞行器强度及结构设计。该方法实用、可行、操作简单，试验结果可靠，适用范围广。
附图说明
图1是本发明水面飞行器撞浪载荷全机无动力模型水池试验***主视图。
图2是本发明水面飞行器撞浪载荷全机无动力模型水池试验***侧视图，
其中，1-全机无动力模型、2-机翼固定装置、3-重心处固定装置、4-天平、5-天平-机翼铰接装置、6-拉压传感器、7-拉压传感器-尾翼铰接装置、8-拖车侧桥、9-录像***、10-录像***固定装置、11-录像控制***、12-尾翼固定装置、13-数据采集***、14-拖车侧桥控制***、15-高速试验拖车***。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明：
本发明水面飞行器撞浪载荷水池试验方法试验前根据地效翼船实船重量、实船滑水速度按照傅汝德相似换算模型重量、拖曳速度，并保证模型构型与实船相似。试验中由水动力高速试验拖车***来控制模型的试验速度，模型在水面运动与水相互作用产生状态的变化，观察模型是否能够稳定滑行，并通过试验数据采集***采集气垫压力、纵倾角、阻力、重心升沉，以此换算实船气垫压力、纵倾角、阻力、重心升沉，预报实船在水面滑行的快速性和稳定性。
如图1、图2所示，本发明试验步骤如下：
a)全机无动力模型安装：
将全机无动力模型1安装在水动力高速试验拖车***15下方试验装置上，试验装置包括机翼固定装置2、重心处固定装置3、天平4、天平—机身铰接装置5、拉压传感器6、拉压传感器-尾翼铰接装置7、拖车侧桥8、尾翼固定装置12等组成。
如图1所示，所述机翼固定装置2、重心处固定装置3和尾翼固定装置12固定在拖车侧桥8。拖车侧桥8设置在高速试验拖车***15内，并可上下进行高度调节。所述天平为六分力天平，设置在重心处固定装置3上，并通过天平—机身铰接装置5与模型机身连接，以便于机身倾角调节。在试验时，天平能够感受机身撞浪时所传递的载荷变化，实现对垂直方向、前后方向力和力矩的测量，包括阻力、向上撞击力、升沉力等等。拉压传感器6设置在尾翼固定装置12上，并通过拉压传感器-尾翼铰接装置7与机身连接，从而实现对尾翼拉力测量，并便于机身倾角调节。
该试验装置保证全机无动力模型能根据需要调整纵倾角、滚转角和距离水面高度。全机无动力模型与水动力高速试验拖车***底部的机翼固定装置2、重心处固定装置3和尾翼固定装置12连接，防止试验过程中模型脱落。通过机翼固定装置2限制模型的滚转角度，重心处固定装置3和尾翼固定装置12限制模型的纵倾角度，拖车侧桥8限制模型距水面高度。
b)试验设备安装：
与全机无动力模型撞浪载荷水池试验相关的设备有录像***9、录像***固定装置10、录像控制***11、数据采集***13和拖车侧桥控制***14，录像***安装在拖车侧桥8前后端，并位于全机无动力模型的前方和后方，并通过录像***固定装置固定，保证录像***在试验过程中不发生颤动。所述数据采集***13放在高速试验拖车***15内，与天平连接，采集数据信息。所述拖车侧桥控制***14也设置在高速试验拖车***15内，与拖车侧桥8连接，通过调节拖车侧桥8升降，控制模型距水面高度。
c)全机无动力模型撞浪载荷水池试验：
试验前，调节全机无动力模型1初始纵倾角、横滚角和距水面的高度并记录。
试验时，待造波机启动后，水动力试验高速拖车在轨道上运动提供模型试验所需要的速度，当拖车加速达到试验要求的运行速度后，打开录像***9和数据采集***13，通过拖车侧桥控制***14调整拖车侧桥8与水面距离，以此控制全机无动力模型1与水面高度。数据采集***13记录拖车速度、模型距水面高度、受力和力矩和底部压力值等参数，并同时对模型着水情况进行录像，试验结束后，数据分析处理人员应先分析所收集数据的有效性，剔除失效数据，根据不同的试验状态的力和力矩以及底部压力值，分析模型撞浪时的载荷情况，并预报实机近水面飞行时的撞浪载荷。
试验结果评定：
试验数据分析人员对测试得到的气垫压力、纵倾角、阻力、重心升沉等值进行有效性判定，剔除失效数据。将气垫压力、纵倾角、阻力、重心升沉与预期的结果进行比对分析，初步判定结果的有效性和可靠性。对异常数据进行分析处理，给出处理结果。
本发明通过开展水面飞行器撞浪载荷全机无动力模型水池试验方法的研究，精确测试水面飞行器全机无动力模型以固定姿态在波浪水面拖曳时的撞浪载荷数据，准确地预报水面飞行器实机近水面飞行时撞浪载荷，更好地验证水面飞行器强度及结构设计。该方法实用、可行、操作简单，试验结果可靠，适用范围广。

Claims (6)

1.一种水面飞行器撞浪载荷水池试验***，其特征在于，包括机翼固定装置(2)、重心处固定装置(3)、天平(4)、天平—机身铰接装置(5)、拉压传感器(6)、拉压传感器—尾翼铰接装置(7)、拖车侧桥(8)、录像***(9)、尾翼固定装置(12)、数据采集***(13)、拖车侧桥控制***(14)和高速试验拖车***(15)，其中，重心处固定装置(3)、尾翼固定装置(12)固定模型的机身，机翼固定装置(2)固定模型机翼，且机翼固定装置(2)、重心处固定装置(3)和尾翼固定装置(12)固定在拖车侧桥(8)上，拖车侧桥(8)设置在高速试验拖车***(15)下方，所述天平为六分力天平，设置在重心处固定装置(3)上，天平通过天平—机身铰接装置(5)与模型机身连接，拉压传感器(6)设置在尾翼固定装置(12)上，拉压传感器(6)通过拉压传感器—尾翼铰接装置(7)与模型尾翼连接，数据采集***(13)和拖车侧桥控制***(14)设置在高速试验拖车***(15)内，录像***(9)设置在拖车侧桥(8)两端，并位于模型的前方和后方。
2.根据权利要求1所述的水面飞行器撞浪载荷水池试验***，其特征在于，录像***(9)通过录像固定装置固定在拖车侧桥(8)上，并连接有录像控制***(11)。
3.一种基于权利要求1至2任一项所述水面飞行器撞浪载荷水池试验***的水面飞行器撞浪载荷水池试验方法，其特征在于，通过机翼固定装置(2)限制模型的滚转角度，重心处固定装置(3)和尾翼固定装置(12)限制模型的俯仰角度，拖车侧桥(8)限制模型距水面高度，模型试验前，调节模型距水面的高度和初始纵倾角并记录，试验时，拖车牵引使得模型运行到所需速度，记录收集拖车速度、模型距水面高度、过载和压力值，分析所收集的数据信息，获取的模型着水后的受载情况，其中，所述模型为全机无动力模型(1)。
4.根据权利要求3所述的水面飞行器撞浪载荷水池试验方法，其特征在于，对试验过程进行录像，并对录像结果结合所收集的数据信息进行模型着水后的受载情况分析。
5.根据权利要求4所述的水面飞行器撞浪载荷水池试验方法，其特征在于，模型距水面高度由拖车侧桥控制***(14)通过调整拖车侧桥(8)与水面距离控制。
6.根据权利要求4所述的水面飞行器撞浪载荷水池试验方法，其特征在于，试验中由水动力高速试验拖车***来控制模型的试验速度，模型在水面运动与水相互作用产生状态的变化，观察模型是否能够稳定滑行，并通过试验数据采集***采集气垫压力、纵倾角、阻力、重心升沉，以此换算实船气垫压力、纵倾角、阻力、重心升沉，预报实船在水面滑行的快速性和稳定性。
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