[发明专利]一种水下航行器上浮破冰模拟试验装置及试验方法

说明书

一种水下航行器上浮破冰模拟试验装置及试验方法，包括固定在地面的四根立柱，其上部位置同时安装有试验冰板吊装夹具，位于四根立柱的顶面通过顶部横梁连接，顶部横梁上通过轮轴安装定滑轮；试验冰板吊装夹具的结构为：包括围成四方形的两根长桁架和两根短桁架，单个桁架包括“C”形框架，其上设置有纵向加强筋和环向加强筋，环向加强筋上下各设置一个吊孔，用于安装吊绳，与配重块进行连接；还包括设置在试验冰板吊装夹具下方的作动器，所述作动器提供向上运动的动力输入，作动器与结构装配平台通过铰链连接，将水下航行器模型结构安装在结构装配平台后，绕铰链旋转，可进行上浮倾角的调节，实现航行器‑试验冰板相互作用的全过程模拟。

技术领域

本发明涉及试验装置技术领域，尤其是一种水下航行器上浮破冰模拟试验装置及试验方法。

背景技术

极区层冰作为良好的天然屏障，可有效提高水下航行器的隐身性能，水下航行器透出冰层开展战术作业，能够增强武备震慑作用；但层冰的存在同时对水下航行器的上浮安全性带来极大的挑战，对其结构设计建造带来新的技术难题。

目前，对于极区可实现上浮破冰的水下航行器的研究还处于起步阶段，由于层冰的制备、采集、转移难度相当之大，且结构-层冰相互作用过程极其复杂，故相关研究以数值仿真为主，而试验法是获取现象最直观的方法，用于全过程模拟航行器-试验冰板相互作用的实验装置尚未有公开发布。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种水下航行器上浮破冰模拟试验装置及试验方法，从而针对水下航行器-层冰相互作用过程进行剖析，以不同倾角和速度上浮，通过边界配重的方式等效附连冰体对试验层冰的垂向柔性约束，进而实现航行器-试验冰板相互作用的全过程模拟。

本发明所采用的技术方案如下：

一种水下航行器上浮破冰模拟试验装置，包括固定在地面的四根立柱，四根立柱的上部位置同时安装有试验冰板吊装夹具，相邻两根立柱之间安装有防爆玻璃，即设置有四面防爆玻璃，位于四根立柱的顶面通过顶部横梁连接，顶部横梁上通过轮轴安装定滑轮，用以改变配载拉力方向；

试验冰板吊装夹具的结构为：包括围成四方形的两根长桁架和两根短桁架，各桁架之间通过螺栓连接，单个桁架包括“C”形框架，“C”形框架上设置有纵向加强筋和环向加强筋，环向加强筋上下各设置一个吊孔，用于安装吊绳，与配重块进行连接；

还包括设置在试验冰板吊装夹具下方的作动器，所述作动器提供向上运动的动力输入，作动器与结构装配平台通过铰链连接，将水下航行器模型结构安装在结构装配平台后，绕铰链旋转，可进行上浮倾角的调节。

其进一步技术方案在于：

四根立柱的内侧均安装有限位器，所述限位器用于固定与放置试验冰板吊装夹具。

所述长桁架和短桁架的结构相同。

短桁架的两端各设置一个吊耳，用于试验冰板吊装夹具的吊装作业。

两根长桁架和两根短桁架的中间位置配合安装试验冰板。

所述“C”形框架的外部四个角处分别安装有防撞导轮，“C”形框架的内部设置有夹板，所述“C”形框架和夹板相对面均设置有橡胶垫，夹板的底面中间位置设置有垫块，所述垫块的底部安装紧固螺杆。

其中一个顶部横梁处安装有推拉门。

长桁架上安装有间隔的一组吊绳，短桁架上安装一个吊绳。

所述作动器固定在地面上。

一种水下航行器上浮破冰模拟试验装置的试验方法，包括如下操作步骤：

第一步：根据目标冰板的尺寸，计算附连冰体的垂向约束力；