一种微小口径电动力推进水下航行器的设计方法技术

本发明专利技术公开了一种微小口径电动力推进水下航行器的设计方法，具体包括如下步骤：步骤1，参照某型鱼雷的外形布局，按照等比例缩小的方法初步确定微小口径航行器外形主体；步骤2，对步骤1缩放后的航行器光体计算流体动力参数和动稳定度G；步骤3，基于步骤2所得结果，对航行器配置鳍舵，并求解添加鳍舵后的航行器的流体动力特征参数和鳍舵面积A

【技术实现步骤摘要】
一种微小口径电动力推进水下航行器的设计方法
本专利技术属于水下航行器领域，涉及一种微小口径电动力推进水下航行器的设计方法。
技术介绍
海洋作为蓝色国土，海洋安全属于国家安全的重要组成部分。现阶段，国家积极提出海洋强国战略，走向深蓝、迈向远海。衡量一个国家海洋实力的一个关键因素是海军装备整体实力，鱼雷等水下武器作为一种用于攻击水面舰艇和水下潜艇的常规武器已被广泛应用。而针对大深度水下小型固定目标目前打击手段包括鱼雷、水雷和水下枪弹等，采用鱼雷打击水下小型目标，费用昂贵，并且会对发射母艇造成威胁；采用水雷打击目标，其尺寸较大且布放较为复杂；采用水下枪弹打击目标，水下枪弹有效射程短且杀伤力较小，对目标不能造成有效杀伤。为了对抗水下目标，亟需一款30～100mm微小口径水下航行器。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种微小口径电动力推进水下航行器的设计方法，该方法设计的航行器基于水下UUV(Unmannedunderwatervehicle，无人潜航器)采用制式炮管发射，具有稳定弹道，主要用于对抗水下固定目标。本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微小口径电动力推进水下航行器的设计方法，其特征在于：具体包括如下步骤：/n步骤1，对照鱼雷的外形布局，对微小口径航行器主体进行整体缩放；/n步骤2，对步骤1缩放后的航行器计算流体动力参数和动稳定度G；/n步骤3，基于步骤2所得结果，对航行器配置鳍舵，并求解添加鳍舵后的航行器的流体动力特征参数和鳍舵面积A

【技术特征摘要】
1.一种微小口径电动力推进水下航行器的设计方法，其特征在于：具体包括如下步骤：
步骤1，对照鱼雷的外形布局，对微小口径航行器主体进行整体缩放；
步骤2，对步骤1缩放后的航行器计算流体动力参数和动稳定度G；
步骤3，基于步骤2所得结果，对航行器配置鳍舵，并求解添加鳍舵后的航行器的流体动力特征参数和鳍舵面积Aq；
步骤4，对于步骤3设计的航行器完成电机选型。


2.根据权利要求1所述的一种微小口径电动力推进水下航行器的设计方法，其特征在于：所述步骤1的具体过程为：
步骤1.1，参照某型直径D鱼雷的外形布局，根据如下公式(1)按照等比例缩小的方法初步确定微小口径d航行器外形主体，缩放因子Scale为：



步骤1.2，根据步骤1.1所得的缩放因子计算航行器长度L，如下公式(2)所示：
L＝Scale·L'(2)；
其中，L'为缩放前的鱼雷原始长度；读取将鱼雷缩放后所得的航行器表面积S，鳍舵力作用点距离航行器质心的距离L1及航行器的质量m；
步骤1.3，计算微小口径航行器的最大横截面积A，如下公式(3)所示：





3.根据权利要求2所述的一种微小口径电动力推进水下航行器的设计方法，其特征在于：所述步骤2的具体过程如下：
步骤2.1，根据步骤1.3所得的航行器长度L和航行器设定速度v，水的密度ρ，水的动力学粘度μ，采用如下公式(4)计算雷诺数Re：



步骤2.2，根据步骤2.1所得雷诺数Re，建立航行器水下航行摩擦阻力系数Cx0f，如下公式(5)所示：



步骤2.3，根据如下公式(6)建立航行器水下航行总阻力系数Cx0与摩擦阻力系数Cx0f的关系：
Cx0＝(1.2～1.25)Cx0f(6)；
步骤2.4，将公式(5)带入公式(6)中，得到总阻力系数Cx0与雷诺数Re的关系如下公式(7)所示：



步骤2.5，步骤2.4所得的航行器水下航行总阻力系数特征面积为航行器表面积S，特征面积转换为航行器最大截面积A，总阻力系数Cx如下公式(8)：



步骤2.6，计算航行器光体升力系数对攻角的位置导数如下公式(9)所示：



其中，为鱼雷的升力系数对攻角的导数，鱼雷的升力系数对水平舵角的导数；
步骤2.7，计算航行器光体升力系数对角速度的旋转导数如下公式(10)所示：



其中，为鱼雷的升力系数对角速度的旋转导数，L2为鱼雷鳍舵力作用点距离质心的距离；
步骤2.8，计算航行器光体俯仰力矩对攻角的位置导数如下公式(11)所示：



其中，为鱼雷的俯仰力矩对攻角的位置导数，为鱼雷的俯仰力矩系数对水平舵角的位置导数；
步骤2.9，计算航行器光体俯仰力矩系数对角速度的旋转导数如下公式(12)所示：



其中，为鱼雷的俯仰力矩系数对角速度的旋转导数；
步骤2.10，计算航行器的相对密度u如下公式(13)所示：



其中，m为航行器的质量；
步骤2.11，根据步骤2.5、步骤2.6、步骤2.7、步骤2.8、步骤2.9、步骤2.10所得航行器光体流体动力特征参数计算航行器动稳定度G如下公式(14)所示：





4.根据权利要求3所述的一种微小口径电动力推进水下航行器的设计方法，其特征在于：所述步骤3的具体过程如下：
步骤3....

【专利技术属性】
技术研发人员：黄闯，党建军，刘富强，罗凯，许海雨，李代金，秦侃，古鉴霄，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61