[发明专利]一种超空泡高速航行试验样机大段连接结构及工装

说明书

本发明一种超空泡高速航行试验样机大段连接结构及工装，属于水下航行器高速航行试验技术领域；所述连接结构为两端开口的直圆筒，其外周面沿轴向成阶梯结构，两端的外径小于中部外径；所述外周面的两端开有反向螺纹，左旋螺纹端与前舱段连接，右旋螺纹端与后舱段连接，实现前、后舱段同步旋紧；外周面的阶梯面为止口配合面，用于前、后舱段旋紧时的轴向限位；连接结构两端的螺纹根部沿周向开有多个紧定螺纹孔，紧定螺钉沿连接结构的径向穿过前、后舱段周壁上的通孔旋入紧定螺纹孔。连接结构通过反向螺纹连接增加了连接的可靠性、保证航行器的水密性、消除试验中的航行器所处的恶劣工作环境对航行器的影响以及航行器装配过程中出现电缆缠绕的现象。

技术领域

本发明属于水下航行器高速航行试验技术领域，具体涉及一种超空泡高速航行试验样机大段连接结构及工装。

背景技术

采用超空泡减阻技术，水下航行器可以实现200节以上的巡航速度，但是由于高速条件下水动力的高效性和空泡-航行器间隙的存在，当航行器处于加速阶段时、受到剧烈扰动时或机动航行时，会诱发尾部周期性振荡，即航行器尾部拍击空泡壁，通常称为尾拍运动。尾拍运动时，航行器尾部受力会对质心形成很大的弯矩，对航行器结构具有强烈的破坏作用，通常会引起连接结构出现松动现象进而引发更大的振荡，最终导致航行器运动失稳、结构破坏、密封失效等故障，造成重大事故安全事故或财产损失。

跨介质航行器试验样机结构上通常由空化器、圆锥段、圆柱段等构成。试验样机内部通常由燃气发生器、测量仪器、火箭发动机、舵机、减速机构及回收装置等构成。所以样机设计时为了满足内部体积较大、快速安装与固定元器件、高效加工及减重等要求，采用薄壁和大段连接组成的结构形式。但是这样的结构形式带来了防水、装配困难以及电路电线绞线等难点。

通常，鱼雷等中低速水下航行器大段之间有止口，螺纹、卡箍、楔环等连接方式。

止口连接定位和导向性好、易于密封，可以满足大段连接的防松和电路电线不会绞线要求，但存在着连接强度低的缺点。在冲击振动作用下，连接结构容易出现紧定螺钉被剪断、止口变形、无法密封等现象，会导致航行器连接结构整体变形，甚至发生舱段分离现象，进而影响航行器的受力特性，使航行器模型弹道偏离预定轨迹，发生安全事故。

卡箍连接具有静态自锁能力，但当航行器在高频振动的影响下，卡箍连接会因材料变形导致连接结构松动，进而导致更高幅度的振动，最终出现材料断裂的现象。另外卡箍连接不利于密封。

楔环连接定位能力强、连接强度也高于止口现象，但是需要将舱段连接处加工成阶梯形并制作环形槽，给楔环预留安装空间。若试验样机大段采用此种连接方式会增加舱段连接处的壁厚和航行器的重量，而且楔环带弹性差、不易安装。对于200mm以下的小口径缩比模型若采用楔环结构，则连接结构尺寸太大，会减少模型内部的体积，也就会限制其它元器件的体积。

螺纹连接则相对于止口和卡箍连接具有较好的连接强度、航行器具有抗弯能力，在满足试验要求的入水速度或航行速度下，很少出现螺纹螺牙被剪断，前后舱段分离等问题。若试验样机大段采用此种连接方式，缺点主要有两点。第一点是连接螺纹容易出现松动现象，会导致航行器前后大段轴向相对转动，导致空化器的预置舵角出现偏离航行器纵平面的现象，从而使航行器弹道偏离预定轨迹，发生安全事故。第二点是试验样机装配时需要旋转舱段，会发生舱段前后贯通的电缆出现绞线现象，带来电路电缆断裂、连接不可靠等问题。

现有专利号CN112344808A，名称是插接结构及舱段组件，此专利提供了一种适用1米以上的口径飞行器舱段连接方式，采用的是止口和螺钉的连接方式，但是没有采用螺纹连接方式，若缩比后针对200口径以内的跨介质航行器使用，则无法保证承受高过载时的耐冲击特性。

现有专利CN111674575A，名称是一种舱段连接结构及飞行器，此专利提供了一种利用蜗轮蜗杆的舱段连接结构，但是该结构需要多个零件，结构复杂，对连接件精度要求高，并且不适用于200口径以内的跨介质航行器。