【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種具有表面主動微泡減阻系統的水下航行器，用于在貨物運輸過程中監測其加速度和溫濕度等狀態信息。
技術介紹
1、水下航行器在水下運動時受到的阻力遠超過在空氣中所受阻力，過大的水動阻力導致航行器在水下航行速度較低。目前最快的常規水下航行器速度只有36m/s，這遠遠滿足不了水下航行器快速航行的要求。超空泡技術是通過在水下航行器表面構建一個可包裹該航行器表面的大型空泡，以實現降低水下航行器航行阻力，提高航行速度的目的。采用超空泡技術的俄羅斯暴風雪號水下航行器，最大航速可過100-200m/s，具有極大的優勢和應用前景。
2、現有技術中，根據氣體生成方式的不同，超空泡水下航行器可分為通氣超空泡水下航行器和自然超空泡水下航行器。通氣超空泡水下航行器是在水下航行器頭部加通氣碗，將水下航行器自身攜帶或者發動機燃燒產生的氣體通過回氣裝置送到通氣碗并排向水中，從而將水下航行器包裹。自然超空泡水下航行器則是利用水下航行器高速運動使周圍水蒸發變成的水蒸氣將除雷頭外的大部分或者全部包裹住，從而實現超空泡航行。
3、但由于頭部氣體的聲傳播性能較差以及超空泡水下航行器自身巨大的噪聲，應用上述兩種方式魚雷的制導效果和性能都大大受損，制導只能依賴尾部有線制導或近程制導裝置，且該類型水下航行器機動能力差、射程短、仍無法完全滿足要求。
4、基于上述，綜合分析常規水下航行器與超空泡水下航行器，前者速度低，但制導能力強，射程遠，后者速度快，但制導能力受超空泡影響而自主能力不足。綜上所述，亟需一種同時滿足低阻力、高速度、低
技術實現思路
1、(一)要解決的技術問題
2、針對上述現有技術的不足，本專利技術提出一種具有表面主動微泡減阻系統的水下航行器，該水下航行器采用雙層外殼，能同時滿足低阻力、高速度、低頭部噪聲、高制導要求。
3、(二)技術方案
4、一種具有表面主動微泡減阻系統的水下航行器，所述水下航行器具有雙層殼體，內層殼體為結構層均質殼體，具有主承力結構和嚴格氣密性，用于支撐水下航行器的受力與航行載荷；外層為具有密集多孔透氣結構的多孔外殼，用于溢出密集微泡；內層殼體和多孔外殼之間形成中間壓力層，且設有若干支撐結構；所述多孔外殼非均質，所述表面主動微泡減阻系統的微泡產生速度分區控制，在所述水下航行器的前端微泡產生速度大，產生的微泡較密集，在所述水下航行器的中部和尾部微泡產生速度低，產生的微泡較稀疏。
5、進一步的，當水下航行器多孔外殼的表面形成密集微泡時，空化數小于表面最小壓力系數。
6、進一步的，所述多孔外殼中多孔透氣結構的孔徑在100-200微米范圍內，在內外壓力相等情況下不發生液體滲漏。
7、進一步的，所述表面主動微泡減阻系統具有壓力發生裝置，該壓力發生裝置用于為所述壓力中間層中的氣體介質增壓，以使得該氣體介質穿過多孔外殼，在所述水下航行器外表面形成微泡層，微泡層中的部分微泡穿過氣液分界層后向外部的液體層溢出。
8、進一步的，所述表面主動微泡減阻系統還具有安裝于所述壓力中間層中的氣壓敏感裝置，以在水下航行過程中，所述表面主動微泡減阻系統能夠實時向壓力中間層加壓，保持壓力中間層的壓強不小于所述液體層的壓強，阻止外界液體過度滲入多孔外殼或者進入壓力中間層。
9、進一步的，所述壓力發生裝置為所述水下航行器的內部壓力氣瓶或者化學增壓裝置，且通過所述表面主動微泡減阻系統中的穩壓控制裝置與所述水下航行器的動力系統連接。
10、一種具有表面主動微泡減阻系統的水下航行器的減阻方法，包括以下步驟：
11、s1.將水下航行器由其發射設備送入水中，水下航行器由發射設備送入水中，水下航行器表面完全被水包裹，水下航行器進行加速，保持所述中間壓力層與所述液體層具有相同壓力；
12、s2.水下航行器提速過程中，所述壓力產生裝置增壓，所述增加過程在水下航行器達到無空泡最大航行速度之前完成，增加至最大工作壓力后，所述表面主動微泡減阻系統對該最大工作壓力進行保持；
13、s3.該最大工作壓力進行保持后，所述中間壓力層開始增壓，直至壓力達到微泡發生，微泡通過多孔外殼向外溢出，微泡在微泡層匯聚形成大空泡，該大空泡完全覆蓋整個水下航行器外表面，實現其水下航行過程的減阻；
14、s4.所述表面主動微泡減阻系統控制和調控微泡產生的密度和頻率，使水下航行器頭部微泡較密集，中部和尾部的微泡較稀疏；當微泡密集區的微泡隨著其破裂或外溢而減少，所述表面主動微泡減阻系統會適度提升微泡密集區的微泡生成量；當微泡稀疏區的微泡量過多或過少，所述表面主動微泡減阻系統會適度調整微泡稀疏區的微泡量，以平衡所述水下航行器的減阻效果和頭部噪聲。
15、(三)有益效果
16、本專利技術提出了一種具有表面主動微泡減阻系統的水下航行器，該水下航行器具有雙層外殼，外側的多孔外殼采用透氣材料制成，其表面能夠產生密集附著的微泡，該微泡能夠在該水下航行器行駛過程中減阻的功效。該微泡的產生不依賴于水下航行器頭部直接產生，可降低航行過程中的頭部噪聲，降低阻力的同時保證頭部聲納可靠穩定工作，提高水下航行器作戰效能。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種具有表面主動微泡減阻系統的水下航行器，其特征在于，所述水下航行器具有雙層殼體，內層殼體(4)為結構層均質殼體，具有主承力結構和嚴格氣密性，用于支撐水下航行器的受力與航行載荷；外層為具有密集多孔透氣結構的多孔外殼(1)，用于溢出密集微泡；內層殼體(4)和多孔外殼(1)之間形成中間壓力層(3)，且設有若干支撐結構(2)；所述多孔外殼(1)非均質，所述表面主動微泡減阻系統的微泡產生速度分區控制，在所述水下航行器的前端微泡產生速度大，產生的微泡較密集，在所述水下航行器的中部和尾部微泡產生速度低，產生的微泡較稀疏。
2.如權利要求1所述的一種具有表面主動微泡減阻系統的水下航行器，其特征在于，當水下航行器多孔外殼(1)的表面形成密集微泡時，空化數小于表面最小壓力系數。
3.如權利要求2所述的一種具有表面主動微泡減阻系統的水下航行器，其特征在于，所述多孔外殼(1)中多孔透氣結構的孔徑在100-200微米范圍內，在內外壓力相等情況下不發生液體滲漏。
4.如權利要求3所述的一種具有表面主動微泡減阻系統的水下航行器，其特征在于，所述表面主動微泡減阻系統具有
5.如權利要求4所述的一種具有表面主動微泡減阻系統的水下航行器，其特征在于，所述表面主動微泡減阻系統還具有安裝于所述壓力中間層(3)中的氣壓敏感裝置，以在水下航行過程中，所述表面主動微泡減阻系統能夠實時向壓力中間層(3)加壓，保持壓力中間層(3)的壓強不小于所述液體層(6)的壓強，阻止外界液體過度滲入多孔外殼(1)或者進入壓力中間層(3)。
6.如權利要求5所述的一種具有表面主動微泡減阻系統的水下航行器，其特征在于，所述壓力發生裝置為所述水下航行器的內部壓力氣瓶或者化學增壓裝置，且通過所述表面主動微泡減阻系統中的穩壓控制裝置與所述水下航行器的動力系統連接。
7.一種采用如權利要求6所述的具有表面主動微泡減阻系統的水下航行器的減阻方法，其特征在于，包括以下步驟：
...【技術特征摘要】
1.一種具有表面主動微泡減阻系統的水下航行器，其特征在于，所述水下航行器具有雙層殼體，內層殼體(4)為結構層均質殼體，具有主承力結構和嚴格氣密性，用于支撐水下航行器的受力與航行載荷；外層為具有密集多孔透氣結構的多孔外殼(1)，用于溢出密集微泡；內層殼體(4)和多孔外殼(1)之間形成中間壓力層(3)，且設有若干支撐結構(2)；所述多孔外殼(1)非均質，所述表面主動微泡減阻系統的微泡產生速度分區控制，在所述水下航行器的前端微泡產生速度大，產生的微泡較密集，在所述水下航行器的中部和尾部微泡產生速度低，產生的微泡較稀疏。
2.如權利要求1所述的一種具有表面主動微泡減阻系統的水下航行器，其特征在于，當水下航行器多孔外殼(1)的表面形成密集微泡時，空化數小于表面最小壓力系數。
3.如權利要求2所述的一種具有表面主動微泡減阻系統的水下航行器，其特征在于，所述多孔外殼(1)中多孔透氣結構的孔徑在100-200微米范圍內，在內外壓力相等情況下不發生液體滲漏。
4.如權利要求3所述的一種具有表面主動微泡減阻系統的水下航行器，其特征...
【專利技術屬性】
技術研發人員：閔昌萬，郜義蒙，李飛，楊銳，邵超，于煜斌，張希，吳宏偉，任一鵬，鄭新，趙鵬雷，申澤帆，紀兵兵，孫曉娜，鄭晨，盧東寧，劉富強，李碩，呂娟，
申請(專利權)人：北京宇航系統工程研究所，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。