潜艇自航模操纵性试验的模型设计.pdf

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1、第45卷第1期船海工程Vo1．45No．12016年2月SHIP&OCEANENGINEERINGFeb．2016DOI：10．3963／j．issn．1671-7953．2016．01．002潜艇白航模操纵性试验的模型设计刘洋，肖昌润，杜佩佩(海军工程大学舰船工程系，武汉430033)摘要：针对潜艇自航模实际加工过程中系统设备布置问题，设计一种用于复杂结构体重量重心及转动惯量测量装置，解决潜艇自航模内部构件的测量问题；运用Isight数据优化软件对自航模内部构件的布局进行优化，为自航模内部构件的装配提供较为准确的布局形式；同时对自航模内部自调装置进行相应的设计，消除工装误差的影响，使

2、自航模重心位置、转动惯量更加准确，使自航模操纵性试验能够更加准确地反应实艇的操纵性能。关键词：潜艇自航模；相似性准则；重心位置；转动惯量中图分类号：U675．6文献标志码：A文章编号：1671-7953(2016)01-0006-07为了使模型试验较为准确地反应实艇的操纵外部相应的测量、水声、抛载设备等部分组成。性能，潜艇自航模与实艇之间需要满足几何相似、自航模由5个分段构成，各分段之间由螺栓法兰运动相似等相似条件。自航模的加工是以实艇型连接，为了保证壳体的密封性，各分段间安装有密线并按照所需缩尺比制作的，与实艇之间满足几封圈。同时，为了保证艇体的耐压刚性，各分段内何相似，同时要达到与

3、实艇之间的运动相似，则要胆采用纯钢制结构，并通过运用玻璃钢外层来满求自航模要达到与实艇的重心相似、质量分布相足潜艇自航模的型线。除艏部和艉部的分段外，似，具体表现为保证模型的重量、重心位置和质量在中间3个分段内装有导轨，便于内部构件的装惯性矩相似H引。对于水下潜艇自航模而言，外部配。内部构件的主要载体为内胆框架，构件装配型线较为特殊，内部空间有限、封闭、水密而且不在内胆框架内，再通过导轨将内胆框架装配到艇易拆解，其重量、重心位置及转动惯量的测量、内体内部，装配效果如图1所示。部复杂结构件重心相对位置及自身转动惯量的测自航模为满足操纵性试验要求，内部设备较量、仪器设备的空间布置方法以及工

4、装误差的消多，根据各自的功能分为不同的构件，见图2。除，一直是保证两者运动相似的重要部分。因2自航模壳体重量、重心及转动惯而，正确的对自航模壳体及内部复杂结构体进行重量重心、转动惯量测量，探索实用的方法来保证量的测量自使自航模布置更加准确、消除工装误差对自航自航模与实艇之间要满足相似准则，模型准模装配的影响，是使自航模与实艇之间满足运动备需保证重量、重心位置和质量惯性矩相似，设A相似的重要条件。为缩尺比，具体要求为D=D／A1自航模整体布置=Xgs／Ag根据某型潜艇的线性按照一定的缩尺比得到g=Zgs／A(1)潜艇自航模，由外部壳体、艉部螺旋桨、艉部水平Iz=，2／A舵及垂直舵、指挥台

5、围壳及围壳舵、内胆框架以及Iy=Iy／A收稿日期：2015—07—30式中：m——模型；修回日期：2015—10—26s——实船；基金项目：国家部委基金资助项目(51314010203)D——排水量，nl。；第一作者简介：刘洋(1990一)，男，硕士生，——重心的纵向和垂向位置，m；研究方向：船舶操纵性，Y，——艏摇、纵摇的质量惯性矩，kg·m。E．mail：liuyanglO16@163．com_62第0161期焦刘洋，等：潜艇自航模操纵性试验的模型设计船海工程第45卷一部分重心的横向坐标Y远小于纵向坐标，而垂向坐标同样小于纵向坐标，即=L(+。)dm=fX2dm+JZ2dm—IX2

6、dm(8)图3重心纵向位置测量示意自航模没有上甲板，整体呈圆筒状，无法做横倾试=J(+Y)dm=验，根据水面舰船横倾试验原理运用纵倾试验来X测量潜艇自航模重心高J。如图4所示，加重物2dm+LdmLdm(9)P在船模a处，保证船模平衡，同时刀刃处于重心从而可以认为潜艇自航模壳体纵摇质量惯性所在横剖面内，测量出此时刀口处距基线的距离矩与艏摇质量惯性矩近似相等，即：z，基线取地面，移动重物P至b处，待船模稳定l6一I10后，测量出此时a处至b处的长度f重心距船实际测量中，自航模艏摇惯性矩较为容易进模最尾部距离f、船模平衡是尾部距地面高度h、行，采用测量艏摇惯性矩的大小来确定纵摇、艏摇纵倾后

7、尾部距地面高度h：以及船模平衡时直筒惯性矩J。如图5所示采用双垂线悬挂的方法来段底部距地面高度h，取下重物P并测量重物P测量，将模型壳体用两根钢丝悬挂起，调整悬挂点的质量m，模型质量为m，记录数据处理数据得使悬挂点与重心处于同一高度并分别测量悬挂点到船模重心相对于地面的高度Z，根据下列公式距离钢丝着力点距离z、f，测量悬挂点距重心的得到相对于艇体基线的中心高度z∞。纵向距离Z。、f，令船模自由摇艏，待船模平稳后Ah=h1一h2记录10个艏摇周期