一种可调节姿态角以及浮力大小的水下航行器试验机构与方法技术

本发明专利技术公开了一种可调节姿态角以及浮力大小的水下航行器试验机构与方法。包括水下航行器，浮筒，连接支架和若干浮力材料，水下航行器和浮筒通过连接支架可拆卸连接在一起，若干浮力材料放置在浮筒内，浮力材料位置和数量可以根据航行器的浮心的位置进行调整，便于研究不同俯仰角下的水下航行器的航行性能，浮力材料的数量可以根据航行器所需浮力的大小进行调整，以满足水下航行器对吃水深度的需求。通过旋转抱箍内的水下航行器来改变航行器的横滚角，从而做到可针对某一特定姿态的航行器进行阻力、机构功能性测试等试验。机构功能性测试等试验。机构功能性测试等试验。

【技术实现步骤摘要】
一种可调节姿态角以及浮力大小的水下航行器试验机构与方法


[0001]本专利技术属于水下航行器试验
，具体涉及一种可调节姿态角及浮力大小的水下航行器的试验机构与方法。

技术介绍

[0002]随着海洋探索和开发技术的不断发展，水下无人航行器(Unmanned Underwater Vehicle，简称UUV)取得广泛关注和研究，在军事、科学探索、经济领域发挥了重要作用。为提升UUV工作效率，母平台往往需要搭载尽可能多的设备载荷，并快速完成精准投放作业。但由于现实海域环境和投放动作的复杂性，水下无人航行器投放存在快速性欠佳、安全性不足、多载荷投放精准度不够等问题。
[0003]由于航行器投放功能的特殊性，难以保证航行器的重浮力相等以及难以确定重浮心位置，导致航行过程中会出现纵倾现象，严重影响航行器的安全性以及投放载荷的稳定性。
[0004]现阶段，水下无人航行器载荷投放方法通常分为两类，第一类是外部挂载式，投放时可利用载荷自身负浮力或动力装置，使其与航行器运载舱分离，该类方法破坏了航行器流线型。第二类是内部发射方式，依靠载荷自身负浮力或发射装置实现与运载舱的分离。带动力载荷可采用自航式布放方式，即通过载荷自身推进系统，与航行器实现分离，但这种投放方式一般适用于慢速航行器。无动力载荷需利用外部能源辅助，实现冲压式或弹射式布放，外部流场复杂以及载荷会与航行器之间产生相互干扰，所以现急需开发新型载荷投放方法与装置。而这类投放装置的设计开发亟需高可靠试验方法与实验装置为其论证提供支撑。
[0005]水下航行器模型试验是研究航行器水下航行性能与验证航行器内装置机构可行性的重要组成部分，例如：航行器阻力测试、UUV功能载荷布放与回收等。为进一步测试环境对机构可行性的影响，模型需要进行湖上试验，而湖上试验与拖曳水池试验不同，环境复杂，不仅难以记录数据与视频影像以及其安全性难以保证。
[0006]为了论证本文涉及的水下航行器投放装置的结构和功能的可行性与稳定性，需对该水下航行器进行湖上试验，并记录投放过程中的相关参数与视频影像，以便于后期数据分析处理以及研发。目前公开文献中未发现类似试验机构和方法。
[0007]因此，本领域的技术人员致力于开发的是一种可调节浮心位置与横滚角、纵倾角(即俯仰角)等姿态角的航行器试验机构与方法，从而做到可针对某一特定姿态的航行器进行阻力、机构功能性测试等试验。

技术实现思路

[0008]有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是，开发一种通过调节浮筒内的浮力材料位置与数量来改变水下航行器纵倾角，通过旋转抱箍内的水下航行器来
改变航行器的横滚角，从而做到可针对某一特定姿态的航行器进行阻力、机构功能性测试等试验。
[0009]为实现上述目的，本专利技术提供了一种可调节姿态角以及浮力大小的水下航行器试验机构与方法，其特征在于包括水下航行器，浮筒、连接支架和若干浮力材料，水下航行器和浮筒通过连接支架可拆卸连接在一起，若干浮力材料放置在浮筒内，浮力材料位置和数量可以根据航行器的浮心的位置进行调整，便于研究不同纵倾角下的水下航行器的航行性能，浮力材料的数量可以根据航行器所需浮力的大小进行调整，以满足水下航行器对吃水深度的需求。
[0010]本专利技术所说的姿态角是指本专利技术所述的纵倾角和横滚角的合称。
[0011]在本专利技术的较佳实施方式中，浮筒与水下航行器通过铝合金支架连接，用于提供浮力，并且浮筒头部为流线型，降低航行时阻力，铝合金材质强度大重量轻。
[0012]进一步地，铝合金连接支架相邻两根之间焊接有斜撑，拖航试验中不会发生脱落现象。
[0013]进一步地，航行器和支架以及支架和浮筒之间通过抱箍固定连接或者通过螺栓可拆卸地连接，通过旋转抱箍内的水下航行器来改变航行器的横滚角，该连接方式便于调整水下航行器的横滚角角度，如对于功能载荷投放试验中，方便调整载荷出舱角度，测试投放载荷时的最佳舱门位置以及研究不同出舱角度下载荷与母体的响应规律。
[0014]进一步地，水下航行器的首部和/或中部还安装有相机，用来观察投放实验过程。
[0015]进一步地，相机前部安装有相机导流罩，用于减小相机的航行阻力，防止水流过大影响相机拍摄角度，保证了相机角度固定，实现了试验过程的可视性。
[0016]进一步地，浮筒头部安装有浮筒导流罩，浮筒导流罩为流线型，降低航行中的阻力。
[0017]进一步地，浮筒采用挤出成型的PVC管材，取材容易，价格低廉，PVC管材不需要做水密处理，降低了浮筒的制作难度。
[0018]进一步地，连接连接支架和水下航行器，连接连接支架和浮筒的抱箍和螺栓的数量都是4个。
[0019]进一步地，本专利技术的水下航行器试验机构，以水下投放试验为例，其试验方法包括四个步骤：
[0020]第一步、模型制作：按真实航行器以及投放装置机构的设计方案，制作水下航行器、连接支架及浮筒，根据试验要求调整水下航行器的横滚角角度，通过抱箍和螺栓来固紧水下航行器与连接支架、连接支架与浮筒。
[0021]第二步、试验准备：水下航行器的推进舱为水密舱，使用加压装置以及压力表进行气密性检测，并对推进舱进行适当加压，保证航行过程中的水密性；模型下水，观察试验模型的倾斜角度，通过调节浮筒内的浮力材料位置与数量，从而调节浮力大小与浮心位置，从而达到试验中所需进行测试试验的所述水下航行器纵倾角角度，并预留一定的剩余浮力，保证试验过程航行器的安全性；安装导流罩与相机，并调整拍摄角度，保证试验过程中的可视性；安装载荷并启动投放装置的控制系统。
[0022]第三步、试验进行：模型下水，通过软连接方式连接进行拖航，绳索在第一根连接支架处连接，减少对航行姿态的影响并保证航行过程中的姿态稳定，在达到试验航速并稳
定后，进行投放载荷试验。
[0023]第四步、试验结束：观察投放后的载荷分布并进行打捞，拆卸试验机构进行数据整理
[0024]以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。
附图说明
[0025]图1为本专利技术的可调节姿态角以及浮力大小的水下航行器试验机构一个较佳实施例示意图；
[0026]图2为本专利技术的可调节姿态角以及浮力大小的水下航行器试验机构结构示意图；
[0027]图3为本专利技术的可调节姿态角以及浮力大小的水下航行器试验机构浮筒内部示意图。
具体实施方式
[0028]以下参考说明书附图介绍本专利技术的多个优选实施例，使其
技术实现思路
更加清楚和便于理解。本专利技术可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本专利技术的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
[0029]在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本专利技术并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可调节姿态角以及浮力大小的水下航行器试验机构，其特征在于，包括水下航行器，浮筒、连接支架和若干浮力材料，所述的水下航行器和所述的浮筒通过所述的连接支架可拆卸地连接在一起；所述的若干浮力材料放置在所述的浮筒内；所述的浮力材料位置和数量可以根据水下航行器的浮心位置进行调整，便于研究不同纵倾角下的航行器的航行性能；所述的浮力材料的数量可以根据水下航行器所需浮力的大小进行调整，以满足航行器对吃水深度的需求。2.如权利要求1所述的可调节姿态角以及浮力大小的水下航行器试验机构，其特征在于，所述的连接支架采用铝合金材质制作。3.如权利要求1所述的可调节姿态角以及浮力大小的水下航行器试验机构，其特征在于，所述的连接支架相邻两根之间焊接有斜撑。4.如权利要求1所述的可调节姿态角以及浮力大小的水下航行器试验机构，其特征在于，所述水下航行器、所述的支架和所述的浮筒之间通过抱箍和螺栓可拆卸连接，通过转动所述抱箍内的水下航行器可以调节所述水下航行器的横滚角。5.如权利要求1所述的可调节姿态角以及浮力大小的水下航行器试验机构，其特征在于，所述的水下航行器的首部和/或中部还安装有相机，所述的相机用来观察投放实验过程。6.如权利要求5所述的可调节姿态角以及浮力大小的水下航行器试验机构，其特征在于，所述的相机前部安装有相机导流罩，所述的相机导流罩用于减小所述相机的航行阻力，防止水流过大影响所述相机的拍摄角度。7.如权利要求1所述的可调节姿态角以及浮力大小的水下航行器试验机构，其特征在于，所述的浮筒头部还安装有浮筒导流罩，所述的浮筒导流罩为流线型。8.如权利要求1所述的可调节姿...

【专利技术属性】
技术研发人员：温斌荣，李昊辰，田新亮，张航，陈兴，王鹏，刘磊，李欣，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：