阅读说明：本技术 一种用于水下艇速发射的高压室结构及设计方法 (High-pressure chamber structure for underwater boat speed launching and design method ) 是由 施瑶 潘光 问昕 高山 华扬 黄桥高 宋保维 于 2021-07-21 设计创作，主要内容包括：本发明提出一种用于水下艇速发射的高压室结构及设计方法,对高压室的外部型线将传统的圆柱形外壳改为水滴型结构,使得高压室在较深的水下试验时,水压力不会造成高压室变形,从而不会影响空化过程中空泡的形状。此外在水下水平运动中,本发明的高压室结构不会产生较大的兴波阻力,不会影响航行体的水平运动速度,降低了水下发射平台运动所消耗的能耗。同时本发明提出的高压室结构的设计方法,操作实施简单,为本发明的高压室外形结构的可实施性提供了基础。本发明满足了水下发射的技术需求,提高实验的精度与降低实验的能耗,既可以保护水下发射平台有较好的低能耗,又可以保证气罐在水下较深处,压力较大时,不会发生较大的变形。(The invention provides a high-pressure chamber structure for underwater boat speed launching and a design method thereof, wherein the external molded line of the high-pressure chamber is changed into a water drop type structure from a traditional cylindrical shell, so that the water pressure of the high-pressure chamber can not cause the deformation of the high-pressure chamber during a deeper underwater test, and the shape of a cavity in a cavitation process can not be influenced. In addition, in underwater horizontal movement, the high-pressure chamber structure of the invention can not generate larger wave-making resistance, can not influence the horizontal movement speed of the navigation body, and reduces the energy consumption consumed by the movement of the underwater launching platform. Meanwhile, the design method of the high-pressure chamber structure provided by the invention is simple to operate and implement, and provides a foundation for the implementability of the high-pressure chamber external structure. The invention meets the technical requirements of underwater launching, improves the precision of the experiment and reduces the energy consumption of the experiment, thereby not only protecting the underwater launching platform from having better low energy consumption, but also ensuring that the gas tank can not generate larger deformation when the pressure is larger at a deeper position underwater.)

一种用于水下艇速发射的高压室结构及设计方法

技术领域

本发明属于机械应用领域，特别涉及一种用于水下艇速发射的高压室结构及设计方法。

背景技术

航行体水下垂直发射技术是我国海洋力量的总要组成部分。航行体水下垂直发射技术不仅可以起到隐蔽的作用，也具有极高的显示应用价值。航行体水下垂直发射技术是一个的气液固三相耦合力学过程，从理论分析有很大的困难。航行体水下垂直发射技术涉及到三个阶段，分别为航行体出筒阶段，水中航行阶段，出水阶段。三个阶段中均有空化现象的产生于伴随，并且空化过程中产生的空泡对航行体的航行姿态，结构震动等有明显的影响。因此为了研究空化过程以及空泡的影响，进行了水下垂直发射的实验研究。

空化过程与空泡大小的产生对航行体水下速度比较敏感，因此在航行体水下垂直发射的实验装置设计过程中，实验中要对航行体的水下速度进行控制，航行体的水下速度主要由高压气室的高压气体提供。在航行体运动时候，高压室的外部型线起到了至关重要的作用。现有的高压室外形都是采用传统的圆柱形外壳，这种方法在水下较深的实验时，较大的水压力会迫使高压室变形，从而被迫改变实验所需气压，影响空化的过程与空泡的形状。此外，传统的高压室都为圆柱形，在水下水平运动中，会产生极大的兴波阻力，从而影响航行体的水平运动的速度，极大的增大了水下发射平台运动所消耗的能耗。

发明内容

本发明解决的技术问题是：为了满足水下发射的技术需求，提高实验的精度与降低实验的能耗。本发明提出用于水下艇速发射的高压室结构及设计方法，既可以保护水下发射平台有较好的低能耗，又可以保证气罐在水下较深处，压力较大时，不会发生较大的变形。

本发明的技术方案是：一种用于水下艇速发射的高压室结构，所述高压室分为左右外壳，装配后整个壳体为水滴型；

所述壳体分为高压室外形顶部、高压室外形中段和高压室外形尾部，其中高压室外形顶部内径小于高压室外形尾部内径；高压室外形中段面上设有连接装置，用于连接发射平台；连接装置上开有贯通壳体内腔的通孔；

所述壳体内部设有气罐，且气罐内的高压气体通过出气管从连接装置中流出。

本发明进一步的技术方案是：所述左右两个壳体通过螺纹进行安装固定连接。

本发明进一步的技术方案是：所述壳体内通过支撑架来固定气罐。

本发明进一步的技术方案是：所述壳体采用耐压塑料制成。

本发明进一步的技术方案是：一种用于水下艇速发射的高压室结构的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将高压室外形的几何设计为平面形状；

步骤2：高压室外形设计共包括了八个控制点，将给定的控制点坐标连接可以得到平面形状的型线。所述的控制点分别为：前端的贝塞尔起始点A1，前端贝塞尔控制点A2，前端贝塞尔控制点A3，前端贝塞尔终止点A4,中端直线终止点A5，尾端贝塞尔控制点A6，尾端贝塞尔控制点A7，尾端贝塞尔终止点A8；

步骤3：将高压室的平面外形沿长度方向分为前端贝塞尔曲线，中端直线，后端贝塞尔曲线。其中前端贝塞尔曲线包含了四个控制点，前端范围为总长度的前三分之一，由四个控制点的坐标值得到了三次贝塞尔曲线，四个控制点的坐标分别为A1(0,0),A2(2L/175,H/9),A3(15L/175,8H/9),A4(25L/175,H),L、H分别代表外形的最大长度与最大高度；其中后端贝塞尔曲线的范围为从总长度的二分之一到尾部，包含了四个控制点，四个控制点的坐标分别为：

A5(75L/175,H),A6(95L/175,8H/9),A7(125L/175,7H/9),A8(0,H/9)

L、H分别代表外形的最大长度与最大高度由四个控制点的坐标值得到了三次贝塞尔曲线；中部直线过渡线由前端贝赛尔曲线的终止点与尾端的贝赛尔曲线的起始点连接形成一次直线；

步骤4：将得到的三条曲线带入到高压室外形的平面形状坐标系内，相互连接，构成了完整的高压室上平面形状；

步骤5：以X轴为对称线，生成了全部的高压实平面形状，对局部的外形进行修改；

步骤6：以X轴为基准，将平面形状进行旋转，从而生成了完整的高压室外形。

发明效果

本发明的技术效果在于：本发明对高压室的外部型线将传统的圆柱形外壳改为水滴型结构，使得高压室在较深的水下试验时，水压力不会造成高压室变形，从而不会影响空化过程中空泡的形状。此外在水下水平运动中，本发明的高压室结构不会产生较大的兴波阻力，不会影响航行体的水平运动速度，降低了水下发射平台运动所消耗的能耗。同时本发明提出的高压室结构的设计方法，操作实施简单，为本发明的高压室外形结构的可实施性提供了基础。本发明满足了水下发射的技术需求，提高实验的精度与降低实验的能耗，既可以保护水下发射平台有较好的低能耗，又可以保证气罐在水下较深处，压力较大时，不会发生较大的变形。

附图说明

图1高压室外平面形状图

图2高压室右半型结构

图3高压室左半型结构

图4高压室内部版剖面图

图5总体装配示意图

附图标记说明：1-装配螺纹孔；2-连接装置；3-装配孔；4-表面型线；5-气罐内部；6-高压室外形尾部；7-高压室外形顶部；8-支撑架；9-高压室左半型；10-高压室右半型。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参见图1-图5，为了实现上述的目的，高压室的结构外形的设计采用了水滴型构造，分为左右外壳，通过螺丝装配而成。水滴型的设计是指外壳前端是半球形凸起，中部是半径渐减的圆柱体，尾部为半圆形的闭合尾部留有安装通气软管的圆形口。外形内部设计支撑架，很好的与高压室配合，从而将高压室与外形良好的配合。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

步骤一 首先将高压室外形的几何设计主要为平面形状。

步骤二 高压室外形设计共包括了八个控制点，将给定的控制点坐标连接可以得到平面形状的型线。所述的控制点分别为：前端的贝塞尔起始点A1，前端贝塞尔控制点A2，前端贝塞尔控制点A3，前端贝塞尔终止点A4,中端直线终止点A5，尾端贝塞尔控制点A6，尾端贝塞尔控制点A7，尾端贝塞尔终止点A8。

步骤三 将高压室的平面外形沿长度方向分为前端贝塞尔曲线，中端直线，后端贝塞尔曲线。其中前端贝塞尔曲线包含了四个控制点，前端范围为总长度的前三分之一，由四个控制点的坐标值得到了三次贝塞尔曲线，四个控制点的坐标分别为A1(0,0),A2(2L/175,H/9),A3(15L/175,8H/9),A4(25L/175,H),L、H分别代表外形的最大长度与最大高度；其中后端贝塞尔曲线的范围为从总长度的二分之一到尾部，包含了四个控制点，四个控制点的坐标分别为

A5(75L/175,H),A6(95L/175,8H/9),A7(125L/175,7H/9),A8(0,H/9)，L、H分别代表外形的最大长度与最大高度由四个控制点的坐标值得到了三次贝塞尔曲线；中部直线过渡线由前端贝赛尔曲线的终止点与尾端的贝赛尔曲线的起始点连接形成一次直线。

步骤四 将得到的三条曲线带入到高压室外形的平面形状坐标系内，相互连接，构成了完整的高压室上平面形状。

步骤五 以X轴为对称线，生成了全部的高压实平面形状，对局部的外形进行修改。

步骤六 以X轴为基准，将平面形状进行旋转，从而生成了完整的高压室外形。