[发明专利]一种抗载荷分离的UUV流体动力布局设计方法

说明书

技术领域

本发明属于航海工程技术领域，涉及一种抗载荷分离的UUV流体动力布局设计方法。

背景技术

水下航行器(UUV)作为一种载荷运载工具得到了广泛关注。这种航行器是由载荷和运载体组成的一个多体系统，载荷作为航行器的一部分，当水下航行器施放载荷时，稍有不慎就有可能使航行器偏离预定的运动状态，甚至失控。故应设计一种能够抵抗载荷分离影响的流体动力布局。

发明内容

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种抗载荷分离的UUV流体动力布局设计方法，以达到分离过程中具有较高的运动稳定性。

一种抗载荷分离的UUV流体动力布局设计方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：采用平板翼型，选用鳍、舵十字形布局，在UUV下半部分正负45度处增加腹鳍；

步骤2：依据UUV鳍舵设计的一般原则，通过理论估计以获得鳍、舵的平面几何参数初值；

先应用经验公式求得鳍舵的面积：

S=kV23]]>

式中，V为UUV的排水体积，k为系数，取值为k＝1.1～1.3；

再根据UUV的具体设计要求确定，结合得到的鳍舵的鳍舵的面积，确定弦长l和展长b的初值：b·l＝S，l为鳍舵弦长，b为鳍舵展长；

步骤3：对鳍、舵平面几何参数的优化设计，得到该UUV的优化模型，UUV的优化模型包括以下参数和约束条件：

目标函数：min(R_zmina)    min(R_ymina)；

设计参数：λf,lf,bf1,χf0λr,lr,br1,χr0;]]>

约束条件：

式中，R_zmaxa，R_ymaxa分别为水平面和铅垂面最小曲率半径；λ_f，λ_r分别为水平鳍和垂直鳍的展弦比；l_f，l_r分别为鳍、舵的展长；l_f0，l_r0分别为鳍、舵的展长初值；b_f1，b_r1分别为鳍、舵的弦长；b_f10，b_r10分别为鳍、舵的弦长初值；χ_f0，χ_r0分别为鳍、舵的前缘后掠角；G_y，G_z分别为纵向、横向的稳定裕度；n_ya，n_za分别为纵向、横向的法向过载；n_yd，n_zd分别为纵向、横向的法向过载初值；ξ_rmax为舵的最大减压系数，σ_k为空泡数；δ_hmax，δ_vmax分别为允许的最大横舵角与直舵角。