超空泡航行体尾拍振动分析及减振结构设计
发布时间：2021-11-18 14:42
超空泡是一种新型的、能够使航行体实现高速航行技术。超空泡减阻技术凭借其优异的减阻特性,能够减小水下航行体的90%以上的阻力,实现了水下航行体减阻技术的革命性的突破。超空泡在包裹航行体的过程中,航行体在流体介质中的沾湿面积也在逐渐减小,使得流体介质作用在航行体的粘滞阻力降低,因此空泡的存在大大提高了航行体的动力性能,但是当超空泡航行体的航速达到300m/s到1000m/s这个范围内,航行体在初始扰动等因素的影响下,航行体尾部会发生不断与空泡壁冲击、反弹的现象,这个现象已被实验观察到,称之为尾拍现象。超空泡高速航行体因为飞行环境的特殊,使得航行体尾拍的动力学特性也很特别,具有极高的研究价值。本文采用MATLAB及LS-DYNA等计算分析软件对超空泡射弹的自身动力学和振动学特性进行了数值模拟和有限元仿真,提出了改善航行体尾拍冲击影响的方法,并进行了比较仿真计算。通过数值模拟的方法,对高速超空泡射弹的尾拍特性和减振结构设计、运动稳定性等问题进行了研究,具体内容如下:第一部分:了解目前国内外在水下超空泡高速射弹的理论研究、数值模拟研究和试验研究方面的情况,总结水下射弹在动力学分析方面被广泛采用的...
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２德国ＢＡＲＲＣＡＣＵＤＡ超空泡鱼雷??
图１．１俄罗斯暴风鱼雷??近几年德国超空泡技术突飞猛进，所研发小型反鱼雷鱼雷“梭鱼”（ＡＴＴ—Ｂａｒｒａｃｕｄａ）（如??图１．２）航速己经达到２００ｍ／ｓ，并且各项性能在实验中表现良好，相比只能直航的“暴??风”，“梭鱼”可以实现机动航行。航速将达２００ｍ／ｓ的新一代“暴风”鱼雷也正在俄罗??斯加紧研制中。??■■??图１．２德国ＢＡＲＲＣＡＣＵＤＡ超空泡鱼雷??在超空泡射弹方面，美国的超空泡技术发展起步早速度快，早在１９９５年，机载快??速灭雷系统（ＲＡＭＩＣＳ）就已经面世（如图１．３），这是美国海军和休斯飞行器公司合作??研制的用来装备水面舰艇的武器系统，该系统主要作战原理是利用２０ｍｍ平端头超空泡??射弹摧毁敌方的水雷，这种超空泡射弹对水深十几米处的鱼雷作战能力突出。美国以此??灭雷系统为基础近几年正在研制全水下火炮系统来应对鱼雷的袭击，该系统利用自适应??高速水下弹药（ＡＨＳＵＭ），超空泡射弹搭载使用密集发射的方式的发射平台Ｗ。自２００６??２??
年１１月以来，美国为了将超空泡技术应用于潜艇作战上，国防高级研究计划局开始和??通用动力公司电船分公司、Ｎｏｒｔｈｒｏｐ?？?Ｇｒｕｍｍａｎ公司合作［５］。美国在２０１１年８月，由一??家名叫朱丽叶舰船系统公司研制成功了世界上第一款超空泡一幽灵号舰船（图１．４）。该??款超空泡舰船专门为美国海军设计，用来保护和输送美国海军人员。幽灵号是一款充分??发挥飞行器和舰艇的优点的舰艇，在运动时，幽灵号艇体和水面之间产生一个巨大的气??体空腔，相对于舰艇在水中航行时产生的流体阻力，幽灵号产生的流体阻力可以减小??９００％。??、?＇；＇ｒ?；?．．．｜：；：：：／－＾：：＾；ｖ＇：．?．，ｉ；．＇；？；：ｓ＾；，；？－；＇：：：－?：；：；■，＞??图１．３美国机载快速灭雷系统??目前，以美、俄、德、法、英为首的各个军事大国都清楚地认识到超空泡技术在水??下航行体减阻方面有着非常大的优势
【参考文献】：
期刊论文
[1]超空泡射弹尾拍振动特性分析[J]. 张劲生,张嘉钟,曹伟,魏英杰,于开平. 哈尔滨工业大学学报. 2011(11)
[2]超空泡射弹的尾拍载荷与结构响应(英文)[J]. 张劲生,张嘉钟,魏英杰. 哈尔滨商业大学学报(自然科学版). 2011(01)
[3]水下高速航行体自然超空泡形态特性仿真研究[J]. 易文俊,李铁鹏,熊天红,王中原. 南京理工大学学报(自然科学版). 2009(03)
[4]超空泡运动体强度与稳定性的非概率可靠性分析[J]. 周凌,安伟光,安海. 哈尔滨工程大学学报. 2009(04)
[5]基于Logvinovich独立膨胀原理的超空泡形态计算方法[J]. 张学伟,张亮,王聪,张嘉钟,魏英杰. 兵工学报. 2009(03)
[6]超空泡射弹尾拍分析与计算[J]. 孟庆昌,张志宏,顾建农,刘巨斌. 爆炸与冲击. 2009(01)
[7]超空泡航行体阻力系数的数值模拟研究[J]. 曹伟,魏英杰,韩万金,张嘉钟,王威远,张庆丽. 工程力学. 2008(12)
[8]动态轴向载荷对超空泡航行体振动特性的影响[J]. 杨传武,王安稳. 华中科技大学学报(自然科学版). 2008(12)
[9]超空泡航行体前部线型对空泡生成速度影响实验研究[J]. 张博,张宇文,李文哲,杨武刚,范辉. 西北工业大学学报. 2008(05)
[10]模型结构对通气超空泡影响的实验研究[J]. 张学伟,魏英杰,张嘉钟,王聪,于开平. 工程力学. 2008(09)
本文编号：3503088
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２德国ＢＡＲＲＣＡＣＵＤＡ超空泡鱼雷??
图１．１俄罗斯暴风鱼雷??近几年德国超空泡技术突飞猛进，所研发小型反鱼雷鱼雷“梭鱼”（ＡＴＴ—Ｂａｒｒａｃｕｄａ）（如??图１．２）航速己经达到２００ｍ／ｓ，并且各项性能在实验中表现良好，相比只能直航的“暴??风”，“梭鱼”可以实现机动航行。航速将达２００ｍ／ｓ的新一代“暴风”鱼雷也正在俄罗??斯加紧研制中。??■■??图１．２德国ＢＡＲＲＣＡＣＵＤＡ超空泡鱼雷??在超空泡射弹方面，美国的超空泡技术发展起步早速度快，早在１９９５年，机载快??速灭雷系统（ＲＡＭＩＣＳ）就已经面世（如图１．３），这是美国海军和休斯飞行器公司合作??研制的用来装备水面舰艇的武器系统，该系统主要作战原理是利用２０ｍｍ平端头超空泡??射弹摧毁敌方的水雷，这种超空泡射弹对水深十几米处的鱼雷作战能力突出。美国以此??灭雷系统为基础近几年正在研制全水下火炮系统来应对鱼雷的袭击，该系统利用自适应??高速水下弹药（ＡＨＳＵＭ），超空泡射弹搭载使用密集发射的方式的发射平台Ｗ。自２００６??２??
年１１月以来，美国为了将超空泡技术应用于潜艇作战上，国防高级研究计划局开始和??通用动力公司电船分公司、Ｎｏｒｔｈｒｏｐ?？?Ｇｒｕｍｍａｎ公司合作［５］。美国在２０１１年８月，由一??家名叫朱丽叶舰船系统公司研制成功了世界上第一款超空泡一幽灵号舰船（图１．４）。该??款超空泡舰船专门为美国海军设计，用来保护和输送美国海军人员。幽灵号是一款充分??发挥飞行器和舰艇的优点的舰艇，在运动时，幽灵号艇体和水面之间产生一个巨大的气??体空腔，相对于舰艇在水中航行时产生的流体阻力，幽灵号产生的流体阻力可以减小??９００％。??、?＇；＇ｒ?；?．．．｜：；：：：／－＾：：＾；ｖ＇：．?．，ｉ；．＇；？；：ｓ＾；，；？－；＇：：：－?：；：；■，＞??图１．３美国机载快速灭雷系统??目前，以美、俄、德、法、英为首的各个军事大国都清楚地认识到超空泡技术在水??下航行体减阻方面有着非常大的优势
【参考文献】：
期刊论文
[1]超空泡射弹尾拍振动特性分析[J]. 张劲生,张嘉钟,曹伟,魏英杰,于开平. 哈尔滨工业大学学报. 2011(11)
[2]超空泡射弹的尾拍载荷与结构响应(英文)[J]. 张劲生,张嘉钟,魏英杰. 哈尔滨商业大学学报(自然科学版). 2011(01)
[3]水下高速航行体自然超空泡形态特性仿真研究[J]. 易文俊,李铁鹏,熊天红,王中原. 南京理工大学学报(自然科学版). 2009(03)
[4]超空泡运动体强度与稳定性的非概率可靠性分析[J]. 周凌,安伟光,安海. 哈尔滨工程大学学报. 2009(04)
[5]基于Logvinovich独立膨胀原理的超空泡形态计算方法[J]. 张学伟,张亮,王聪,张嘉钟,魏英杰. 兵工学报. 2009(03)
[6]超空泡射弹尾拍分析与计算[J]. 孟庆昌,张志宏,顾建农,刘巨斌. 爆炸与冲击. 2009(01)
[7]超空泡航行体阻力系数的数值模拟研究[J]. 曹伟,魏英杰,韩万金,张嘉钟,王威远,张庆丽. 工程力学. 2008(12)
[8]动态轴向载荷对超空泡航行体振动特性的影响[J]. 杨传武,王安稳. 华中科技大学学报(自然科学版). 2008(12)
[9]超空泡航行体前部线型对空泡生成速度影响实验研究[J]. 张博,张宇文,李文哲,杨武刚,范辉. 西北工业大学学报. 2008(05)
[10]模型结构对通气超空泡影响的实验研究[J]. 张学伟,魏英杰,张嘉钟,王聪,于开平. 工程力学. 2008(09)
本文编号：3503088
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