海下交通工具的十字形尾部控制表面制造技术

技术编号:5498278 阅读:262 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术的海下交通工具的十字形尾部控制表面包括水平突出部(1)和竖直上下突出部(2),即稳定翼,所述水平和竖直上下突出部具有固定前部和可动尾部,其中半环(6)安装在水平稳定翼(1)和上部竖直稳定翼(2)的固定前部上,所述半环(6)具有翼状横截面和沿半环(6)的周边的可变横截面操纵角,所述翼状横截面具有可变弦长,其中所述操纵角根据入射流的局部冲击角选择,并且在稳定翼(1,2)上安装所述半环(6)的位置处的半径等于安装半环(6)的区域中的海下交通工具外壳(3)的半径的1.2-1.3倍。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体上涉及造船领域并且涉及海下交通工具(以下简称UV)的尾部控制表 面的结构设计,所述表面用于维持海下交通工具的稳定性和可控性。
技术介绍
现在,出于改善在例如巡洋舰上的生活条件的目的,对船舶的振动和噪声水平的 要求变得更加严格,并且提高了各种设备的操作可靠性,所述设备包括在渔船和调查船、 舰船以及海下交通工具上的水底传播声音的设备,其导致了减少噪音发出的各种方法的发展。已知运行推进装置例如单轴海下交通工具的螺旋桨的空穴现象和振动声学特性 的水平由发生于尾部处的流速场的不均勻性决定。在螺旋桨处的入射流是空间非均勻的并 且由于紊流脉动的存在导致不稳定(参见Yu. L. LEVK0VSKY编著的书“螺旋桨噪音”,UDC 629. 5. 015. 6,由A. N. Krylov院士命名的TsNII, H 67页,圣彼得堡,2005)。如果尾部端具 有接近轴向对称的轮廓,考虑具有来自源的伴随着增长距离的潜在扰动的相当快速衰减, 位于螺旋桨盘中的液体流动速率场结构将主要依赖于由粘性效应施加影响的程度。后者要 么与特定的位于外壳边界层内的特定发展以及来自于位于突出外壳部分的边界层内的流 动能量损耗的粘性液压轨迹相关,要么与位于形成海下交通工具的构造结构元件上的流动 导致的自由涡流系统的形成相关。涡流系统可以作为外壳和特别是那些以冲击角暴露于流动中的突出部分的动作 以及在外壳和突出部分上彼此相互作用的边界层的局部空间间隔情形下的结果而形成。在 由强正压梯度导致的边界层分离的影响之下,彼此标记为相反的成对的涡流是最重要的, 并且表现出支撑马蹄形涡流的自由分支,所述马蹄形涡流出现在邻接外壳的位置的突出部 分的前部之前。该间隔区域内的流动参数和支撑涡流的强度主要由横向尺寸以及阻碍物、 这里是突出部的形式决定。与速度场的不均勻度相关的问题可以基于使用特殊附加的涡流生成装置通过生 成人工涡流的额外的系统校正涡流扰动来解决,额外附加涡流生成装置用于确保在重新生 成的涡流系统以及由初始外壳轮廓和突出部生成的涡流系统之间的相互作用。这导致在尾 部区域内(在螺旋桨盘的平面内)平滑化所产生的速度场的圆周不均勻性的程度决定了推 进器运行的条件。众所周知,涡流发生器是小长度的小翼,其以一定的冲击角设置在UV的外壳的表 面上(参见作者为P. Chzhen“流分离的控制”,米尔出版社,莫斯科,1979,第200-304页)。 位于螺旋桨盘内的速度场不均勻结构的这种处理方法的缺点(其中该结构最初由外壳轮 廓和遵循其他普通设计条件的突出部的结合决定)是由其损伤的高可能性导致的已安装 的涡流发生器的不良操作可靠性,其中所述损伤由其连接到外壳的悬臂以及由其特定的几 何形状和设计决定的其自身的声发射衰减的必要性导致。粘性的轨迹总是导致位于包括螺旋桨盘在内的其定位位置处的纵向速度的减小,并且自由纵向涡流随后继续靠近外壳表面在流动方向延伸很大的距离。纵向马蹄形涡流 的出现引起接近潜在扰动的横向扰动,并且具有位于主纵向流动的动作的复杂机理。已经 出现的马蹄形涡流的动作的机理以边界层到直接沿着纵向速度最高梯度线的扰动的高灵 敏度为基础,并且在于位于衰减的外壳边界层的邻近壁区域和流动速率仅仅略微不同于 外部潜在的流动的外壳周边之间定向的质量传递。这里边界层实现将甚至非常弱的横向 涡流扰动转化为纵向速度轮廓的相对强的变化的有效变换器的功能,其在速度区域内变 得更强烈,在速度区域内扰动直接从边界层周边到外壳表面。当涡流从远离其起点的位 置移动到尾部时所述效应变得更强并且所述效应在位于海下交通工具的尾部内的厚边界 层内最强。作为所有轨迹和自由涡流(其通过外壳和在多个突出部之间从外壳和多个突 出部移动到螺旋桨)的相互作用的结果,纵向速度场的真实不均勻性结构是相当复杂的 (A. I. Korotky, V. M. Kotlovich, N. A. Koltsova, V. A. Tyushkevich “海下交通工具定位范围 的推进器内的介质和脉动速度场的优化问题”,俄国舰队和海军以及造船300周年纪念国 际会议学报,A部,A2分部,流体力学,第2卷,第A2-11-1页至A2-11-11页,圣彼得堡,以 A. N. Krylov院士命名的TsNII,1996)。位于螺旋桨盘内的速度场的圆周不均勻性由具有设 计和操作性质的因素的整个集合引起,这导致不可避免的来自于轴向对称流的偏差。不同类型的控制表面是已知的。最普通的是十字形控制表面,主要具有突出 部分-稳定翼位于正交平面内。该类型的控制表面用于核潜艇“Nautilus(美国)、 Skipjack (美国)、971设计核潜艇(苏联)”。其出现在技术军事文选“Taifim”, 第2期,2002,“潜水艇构造发展中的趋势”,作者B. F. Dronov,技术科学院候选人, SPMBM "Malakhit"0一些已知类型的尾部控制表面也出现在教育辅助刊物“潜水艇的构造”,其由圣彼 得堡州船舶技术大学出版,1997,作者为B. F. Dronov, A. M. Antonov等,第16、17、23、45页, 图9a)。对俄罗斯UV来说最普通的是十字形控制表面。在以上教育辅助刊物第45页图9a 中出现的控制表面是形成于UV外壳上并位于正交平面内的尾部突出部。这些突出部满足 流体动力学的要求并且目的是确保可控性以及所需的UV的动态稳定性。在设计上,其实现 是由于在UV尾部端设置稳定翼,该稳定翼稳定了由外壳产生的翼阻尼倾覆力矩。稳定翼被制成翼状形式,其被设置在尾部的最远端。在所述教育辅助刊物第45页 图9a中出现的尾部控制表面被认为是最接近的类似技术方案。UV外壳的所有突出部是导 致发生于UV螺旋桨处的流速场不均勻性的涡流源。尾部控制表面也是发生于螺旋桨处的流动不均勻性和涡流扰动的根源,这增大了 噪声的发出以及空穴现象的水平和振动声学特征。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了通过降低发生于尾部控制表面和UV螺旋桨处的流速场的圆 周不均勻性来降低尾部控制表面和整个UV的噪声发出以及空穴现象和振动声学特性的水平。根据本专利技术,该目的通过将半环(涡流发生器)增加至包括水平和竖直的上下突 出部-稳定翼的已知尾部控制表面实现,所述水平和竖直的上下突出部包括固定前部和可 动尾部,所述水平和竖直的上下突出部为尾部水平和竖直舵,所述半环(涡流发生器)具有翼状横截面和沿着半环周边的可变横截面设置角(安装角),并设置在水平稳定翼和竖直 稳定翼的固定前部上,所述翼状横截面具有可变弦长。半环设置角根据入射流的冲击角选 择,并且位于稳定翼上的所述半环的设置位置的半径对应于在半环设置区域中的海下交通 工具外壳的半径的1. 2-1. 3倍,所术区域对应于最大程度的入射流不均勻性区域。此外,半环由金属制成为中空铸焊制品,其中其空腔填充有复合材料。此外,该半环制造成两个金属部件、即上部件和下部件的形式,上部件和下部件利 用紧固件连接,并且在上部件和下部件之间布置有具有大约0. 5毫米厚的消振薄膜。除了用于当在无限液体中移动时确保稳定性和可控性的在海下交通工具中使用 的尾部控制表面的主要功能外,所提出的技术方案还执行额外的平衡在尾部控制表面和螺 旋桨处发生的本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种海下交通工具的尾部十字形控制表面,包括水平突出部(1)和竖直上下突出部(2)-稳定翼,所述水平和竖直上下突出部具有固定前部和固定尾部,其特征在于,半环(6)被设置在水平稳定翼和上竖直稳定翼的固定前部上,其中所述半环具有翼状横截面和沿半环周边的可变横截面设置角,所述翼状横截面具有可变弦长,半环设置角根据入射流的局部冲击角选择,并且位于稳定翼(1,2)上的所述半环(6)的设置位置的半径对应于半环(6)的设置区域中的海下交通工具外壳的半径的1.2-1.3倍。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员:VY维克斯莱亚GD莫罗兹金VM科特洛维奇MA索科洛夫
申请(专利权)人:联邦国有制企业圣彼得堡MALAKHIT机械制造海事局联邦国有制企业俄联邦司法部下署联邦军事专用或双重知识产权保护局
类型:发明
国别省市:RU[俄罗斯]

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