一种模拟深海水下发射的离心机缩比试验装置及方法制造方法及图纸

一种模拟深海水下发射的离心机缩比试验装置及方法，属于导弹水下发射试验技术领域。本发明专利技术解决了现有的缩比试验池模拟环境单一、模拟条件不足的问题。水箱主体内部注水，水箱主体竖向状态下，有轨式发射平台安装在水箱主体的底部且沿水平方向滑动设置，缩比模型弹安装在有轨式发射平台内且通过有轨式发射平台实现发射，第一滑轨竖向布置且所述滑动式外测装置上下滑动安装在第一滑轨上，所述缓冲拦截组件固装在水箱主体的顶端，所述控温板竖向安装在水箱主体的内侧壁，通过滑动式外测装置实时记录缩比模型弹水下发射各阶段的数据，通过集成控制系统控制有轨式发射平台、滑动式外测装置及控温板动作。装置及控温板动作。装置及控温板动作。

【技术实现步骤摘要】
一种模拟深海水下发射的离心机缩比试验装置及方法


[0001]本专利技术涉及一种模拟深海水下发射的离心机缩比试验装置及方法，属于导弹水下发射试验


技术介绍

[0002]导弹水下发射过程是一个流体力学、环境、载荷、弹道、控制等多学科耦合的问题。水的密度是空气密度的800倍，因此潜射导弹水下发射和寻常在陆地发射导弹相比，所受到的力学环境性质差异很大，流体的压力、浮力、粘滞力都与空气中不同。因此，水下发射过程所涉及的基础科学和工程技术问题十分复杂。水下发射过程从导弹出筒到出水虽然时间历程很短，却是整个飞行弹道的关键环节，直接影响潜射导弹研制的成败。因此，潜射导弹水下发射技术的研究的科学应用价值极高，其工程意义十分重要。分析国内外潜射导弹研制历程发现，为了攻克水下发射技术这一难题，各国均采取了充分试验、充分验证的措施。例如，美国典型的试验设施包括缩比水池、水下专项试验设施、全尺度静态发射试验场、水下移动式发射平台到发射试验艇的全套试验设施，其水下发射导弹如捕鲸叉、战斧等均经过大量的原理性试验、专项试验、缩比试验和全尺寸试验。
[0003]缩比发射试验是将导弹按一定尺度缩比至模型，在水池进行导弹水下发射、水下运动试验，验证水下发射技术的原理，通过对比确定发射方式，测量弹体表面压力分布、载荷、水弹道数据等。缩比发射试验项目主要包括水弹道试验、弹体表面压力测量试验、载荷测量试验，试验设施包括不同尺度的能抽真空的减压水池和水面开放式水池。在导弹出筒、水中及出水过程中，燃气及海水会对弹道产生影响，其原理不仅涉及自由界面与特殊空泡的非定常流体力学问题，还涉及导弹姿态调整的动力学问题。单一的理论分析和计算很难定量地解决导弹水下发射时流场及弹道的问题，开展模拟试验也因此变得尤为重要。目前水下弹道的试验研究主要是利用少量全尺寸模型水下发射试验数据和大量缩比模型试验数据进行综合分析，整理出准确、可应用的试验数据。这得益于缩比模型试验易于实施且经济、安全。
[0004]为了使缩比模型试验所得数据尽可能接近真实数据，在操作时应满足缩比试验相似准则。根据弹道相似，环境流场相似的要求，水下垂直发射出筒过程中，其运动参数随时间变化，从而导致其扰动的周围流场同样随时间变化，即流动是非定常的，于是我们要求斯坦顿数(St)相等。由于导弹的重力，流体的质量力是流场的重要影响因素，因此我们要求弗劳德数(Fr)相等。同时在发射过程中存在气水二相流场，于是我们要求欧拉数(Eu)相等。在缩比模型试验中，一些相似准则数之间不可避免地存在相互矛盾的现象，例如雷诺数(Re)和Fr数，若模型尺寸比实物缩小λ倍，要保持Re数相同，则要求缩比速度为原型速度的λ倍，而要保持Fr数相同，则要求缩比速度为原型速度的1/倍，从而无法同时满足Re数和Fr数相似。
[0005]土木离心机采用高速旋转机械设备，常被用于岩土工程、水利工程和环境工程等领域。其高速旋转产生N倍重力(Ng)大小的离心力，可模拟超重力环境，产生缩尺效应和缩
时效应，确保小尺寸的模型应力、应变与原型试验相同或相似，保证模型的破坏机制不变。
[0006]增大潜射导弹水下发射深度可以提高规避敌人反潜侦察的能力，保证发射的安全性。然而深度增大会导致潜射导弹水下发射弹道偏转大、载荷大、速度衰减大的问题，技术实现较为困难。本专利技术为解决这些问题提供了一种操作方便、经济有效的实验装置，为理论的进步和可靠发展提供实验基础。
[0007]现有技术中对常规水深下模拟水下发射的缩比试验较多，而模拟深海环境下的缩比试验池的研究较少，仅采用常规水池的试验设备不能满足深海环境下的缩比试验的需求。

技术实现思路

[0008]本专利技术是为了解决现有的缩比试验池模拟环境单一、模拟条件不足的问题，进而提供了一种模拟深海水下发射的离心机缩比试验装置及方法。
[0009]本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：
[0010]一种模拟深海水下发射的离心机缩比试验装置，它包括离心机及两个试验箱，其中两个试验箱对应固装在离心机的两个悬挂式吊篮上，每个所述试验箱均包括水箱主体、有轨式发射平台、集成控制系统、滑动式外测装置、第一滑轨、控温板及缓冲拦截组件，其中水箱主体内部注水，水箱主体竖向状态下，有轨式发射平台安装在水箱主体的底部且沿水平方向滑动设置，缩比模型弹安装在有轨式发射平台内且通过有轨式发射平台实现发射，第一滑轨竖向布置且所述滑动式外测装置上下滑动安装在第一滑轨上，所述缓冲拦截组件固装在水箱主体的顶端，所述控温板竖向安装在水箱主体的内侧壁，通过滑动式外测装置实时记录缩比模型弹水下发射各阶段的数据，通过集成控制系统控制有轨式发射平台、滑动式外测装置及控温板动作。
[0011]进一步地，所述滑动式外测装置包括高速摄像机及布置在高速摄像机两侧的CCD相机，所述高速摄像机及CCD相机均与集成控制系统电性连接。
[0012]进一步地，水箱主体的外侧固设有背景光源及激光发射仪，通过背景光源为高速摄像机提供照明，通过激光发射仪为CCD相机提供工作条件。
[0013]进一步地，所述有轨式发射平台包括移动平台、发射筒、两个第二滑轨以及布置在发射筒内的模型支架、压缩空气注入腔、连通腔、压缩腔及支杆活塞，其中两个第二滑轨相互平行且均垂直于第一滑轨布置，发射筒固装在移动平台上且通过移动平台滑动安装在第二滑轨上，连通腔、压缩腔及支杆活塞均为若干个且数量相等设置，若干压缩腔沿周向均布在发射筒的上部，所述压缩空气注入腔布置在发射筒的下部，且每个压缩腔与压缩空气注入腔之间均对应通过连通腔连通设置，若干所述支杆活塞对应竖向穿装在若干压缩腔内，模型支架水平固装在若干支杆活塞的底端，缩比模型弹竖直搭设在模型支架上且位于若干压缩腔的合围区域内。
[0014]进一步地，压缩腔上部与发射筒侧壁之间开设有释压孔，压缩腔通过释压孔与发射筒外部连通。
[0015]进一步地，所述缓冲拦截组件包括四个弹簧挂钩以及由上到下依次平行布置的缓冲吸能盖与拦截网，其中四个弹簧挂钩对应固装在水箱主体上部的四个内壁转角处，所述拦截网钩设在四个弹簧挂钩的底端，所述缓冲吸能盖固装在水箱主体的顶端。
[0016]进一步地，试验箱与悬挂式吊篮之间固设有强化肋板。
[0017]进一步地，水箱主体为亚克力材质。
[0018]进一步地，水箱主体的下部安装有入水口阀门和出水口阀门。
[0019]一种采用上述试验装置的试验方法，它包括如下步骤：
[0020]步骤一、制作缩比模型弹；
[0021]步骤二、将缩比模型弹竖直放入有轨式发射平台，并在发射筒筒口封装发射筒膜片；
[0022]步骤三、向水箱主体内注水，注水结束后，关闭入水口阀门，布设拦截网；
[0023]步骤四、通过集成控制系统开启滑动式外测装置，向水箱主体内加入示踪粒子，关闭缓冲吸能盖；
[0024]步骤五、启动离心机，随着转速不断提高，悬挂式吊篮逐渐倾斜，待转速稳定以及水箱主体内水面达到稳态时，准备水下发射试验；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模拟深海水下发射的离心机缩比试验装置，其特征在于：它包括离心机(1)及两个试验箱(2)，其中两个试验箱(2)对应固装在离心机(1)的两个悬挂式吊篮(1
‑
1)上，每个所述试验箱(2)均包括水箱主体(2
‑
1)、有轨式发射平台(2
‑
2)、集成控制系统(2
‑
3)、滑动式外测装置(2
‑
4)、第一滑轨(2
‑
5)、控温板(2
‑
6)及缓冲拦截组件，其中水箱主体(2
‑
1)内部注水，水箱主体(2
‑
1)竖向状态下，有轨式发射平台(2
‑
2)安装在水箱主体(2
‑
1)的底部且沿水平方向滑动设置，缩比模型弹(3)安装在有轨式发射平台(2
‑
2)内且通过有轨式发射平台(2
‑
2)实现发射，第一滑轨(2
‑
5)竖向布置且所述滑动式外测装置(2
‑
4)上下滑动安装在第一滑轨(2
‑
5)上，所述缓冲拦截组件固装在水箱主体(2
‑
1)的顶端，所述控温板(2
‑
6)竖向安装在水箱主体(2
‑
1)的内侧壁，通过滑动式外测装置(2
‑
4)实时记录缩比模型弹(3)水下发射各阶段的数据，通过集成控制系统(2
‑
3)控制有轨式发射平台(2
‑
2)、滑动式外测装置(2
‑
4)及控温板(2
‑
6)动作。2.根据权利要求1所述的一种模拟深海水下发射的离心机缩比试验装置，其特征在于：所述滑动式外测装置(2
‑
4)包括高速摄像机及布置在高速摄像机两侧的CCD相机，所述高速摄像机及CCD相机均与集成控制系统(2
‑
3)电性连接。3.根据权利要求2所述的一种模拟深海水下发射的离心机缩比试验装置，其特征在于：水箱主体(2
‑
1)的外侧固设有背景光源(2
‑
8)及激光发射仪(2
‑
9)，通过背景光源(2
‑
8)为高速摄像机提供照明，通过激光发射仪(2
‑
9)为CCD相机提供工作条件。4.根据权利要求1、2或3所述的一种模拟深海水下发射的离心机缩比试验装置，其特征在于：所述有轨式发射平台(2
‑
2)包括移动平台、发射筒(2
‑
22)、两个第二滑轨(2
‑
23)以及布置在发射筒(2
‑
22)内的模型支架(2
‑
24)、压缩空气注入腔(2
‑
25)、连通腔(2
‑
26)、压缩腔(2
‑
27)及支杆活塞(2
‑
28)，其中两个第二滑轨(2
‑
23)相互平行且均垂直于第一滑轨(2
‑
5)布置，发射筒(2
‑
22)固装在移动平台上且通过移动平台滑动安装在第二滑轨(2
‑
23)上，连通腔(2
‑
26)、压缩腔(2
‑
27)及支杆活塞(2
‑
28)均为若干个且数量相等设置，若干压缩腔(2
‑
27)沿周向均布在发射筒(2
‑
22)的上部，所述压缩空气注入腔(2
‑
25)布置在发射...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊骋望，许凯，王诗平，明付仁，张晓龙，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：