援潜救生艇与失事潜艇对接过程中的水动力干扰研究

发布时间：2020-09-28 07:47

　　伴随着潜艇的诞生,如何对失事潜艇展开救援一直是研究者们探讨的话题。为了避免俄海军“库尔斯克”号核潜艇因失事后营救失败导致全员丧生的惨剧再次发生,各海军大国更加重视援潜救生装备的研发。援潜救生艇目前是各国营救失事潜艇首推的救援设备,而其水动力特性也直接影响到任务完成的效率。在整个营救过程中,救生艇与失事潜艇对接的环节尤为重要,随着救生艇逐渐靠近失事潜艇,其水动力必然会受到潜艇流场的影响。本文研究的内容便是救生艇以不同运动方式靠近失事潜艇的过程中所受水动力的变化,以及对比救生艇与不同潜艇逃生口对接时受到水动力影响的差异,从而为救生艇驾驶员的操作提供相应参考。本文采用计算流体力学的方法,首先对失事潜艇模型——SUBOFF潜艇在无界流直航状态下的流场进行数值模拟,并将阻力计算值与试验值进行对比验证了流场数值模拟的准确性,同时讨论了网格划分方法、边界层处理方法以及湍流模型的选择,为之后对外形复杂的援潜救生艇进行水动力计算提供借鉴;其次将援潜救生艇模型在无界流中直航和下潜工况数值模拟得到的结果与试验值进行对比,在证明了援潜救生艇水动力数值模拟方法可行性的同时,也证明了重叠网格技术可应用于多体运动的计算仿真;最后采用以上验证的方法研究援潜救生艇面对不同来流速度时,以悬停、匀速下潜等方式在失事潜艇的流场中受到的水动力随两艇间距变化的规律;同时也对比了处于相同来流条件及相同下潜速度的情况下,救生艇与不同位置的逃生口对接的过程中所受水动力的差异,并对援潜救生艇与失事潜艇对接位置的选择提出建议。通过上述研究可知,救生艇以正浮姿态悬停于距离失事潜艇附近不同位置时受到的水动力变化如下:救生艇距离被救潜艇较远时,受到向上的斥力;当间距逐渐减小时,斥力随之减弱直至变为吸力;当救生艇即将对接时,救生艇又会受到向上的斥力。当救生艇在潜艇附近低速下潜时,救生艇受到相比于悬停工况更大的垂向力和抬首力矩;当救生艇分别与潜艇围壳后的逃生口和机舱附近的逃生口对接时,救生艇在潜艇尾部受到的纵向力大于其在围壳后方受到的纵向力,而救生艇在尾部受到垂向力与俯仰力矩的影响均小于在围壳后方受到的影响,因此建议在条件允许的情况下,救生艇应与尾部逃生口对接以适当减小救生艇受到来自失事潜艇的干扰。
【学位单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U674.76
【部分图文】：

援潜救生,救援系统,设备开发,减压系统

Ｍｙｓｔｉｃ和Ａｖａｌｏｎ这两艘援潜救生艇分别于２０００年和２００８年退役，目前替代它们逡逑的是“潜艇救援潜水和再压缩系统”（Ｓｕｂｍａｒｉｎｅ邋Ｒｅｓｃｕｅ邋Ｄｉｖｉｎｇ邋Ｒｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ邋Ｓｙｓｔｅｍ，简逡逑称ＳＲＤＲＳ）邋Ｍ。ＳＲＤＲＳ是集“评估系统、救援系统、减压系统、保障系统”构而成的美国逡逑新一代援潜救生系统，系统具体构成如图１．３所示。相比于之前的单件设备开发，ＳＲＤＲＳ逡逑是一个完整的体系且分工明确。此系统包括：负责将被困艇员救出的无人驾驶的援潜救逡逑生艇、用于重型作业的遥控水下机器人（ＲＯＶ）和用于对救援现场快速评估的单人常压逡逑。１．４ｅｍｒ

潜艇,救援系统

英国作为老牌海权国家在援潜救生技术上仍处于领先地位。其潜艇救援系统可在收逡逑到命令的１２小时内赶到失事现场，为失事潜艇提供救援或生命支持服务。英国援潜救逡逑生艇ＬＲ５邋（见图１．５）于２００９年服役并于２０１８年退役。现在接替它的是由英国、法国、逡逑挪威共同研发的北约潜艇救援系统（ＮＳＲＳ，见图１．６）。ＮＳＲＳ与美国的ＳＲＤＲＳ相同，逡逑都是一种救援体系，包括援潜救生艇、干涉Ｒ０Ｖ、便携式收放系统和甲板减压舱系统逡逑［ｎ］。北约潜艇救生艇的相关参数如表１．１。逡逑

深潜,援潜救生

考虑到援潜救生设备的更新换代，我国从英国佩里？斯林斯比系统公司购买的ＬＲ７逡逑援潜救生艇（见图１．８）于２００９年开始服役。ＬＲ７援潜救生艇是在ＬＲ５基础上发展的新逡逑一代援潜救生艇，其各方面性能世界领先。ＬＲ７艇长２５英尺（约７．６ｍ），因其体型小逡逑巧，可以通过公路、铁路、航运、空运等方式以最快的速度到达出事水域进行救援。ＬＲ７逡逑下潜深度可达３００ｍ，单次最大可营救１８名遇险艇员。ＬＲ７援潜救生艇的引进使得我国逡逑海军在援潜救生方面走到了世界前列。逡逑

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