一种气垫式地效翼船的水池拖曳试验模型

摘要

本发明属于地效翼船技术领域，提供一种气垫式地效翼船的水池拖曳试验模型，所述试验模型的船体部件(1)的上部左右两侧安装有机翼部件(2)，尾部安装有尾翼部件(3)，底部安装有气囊围裙部件(4)；其中，所述机翼部件(2)通过内翼碳纤维管(2‑1)插接到船体部件(1)预留的安装孔中，用以与船体部件(1)连接；所述尾翼部件(3)粘接于船体部件(1)；所述气囊围裙部件(4)通过红松连接到船体部件上。

说明书

技术领域

本发明属于地效翼船技术领域，涉及一种气垫式地效翼船的水池拖曳试验模型。

背景技术

气垫式地效翼船拖曳水池试验是基于傅氏德相似的气垫式地效翼船模型试验方法，通过对气垫式地效翼船模型的拖曳水池试验，获得气垫式地效翼船模型的力和运动随速度变化曲线，可以用于指导气垫式地效翼船实船水动力性能设计。传统模型设计采用实木加工，模型重量大，后期通过卸载重量方式来进行试验，不能完全满足试验需要。

发明内容

本发明的目的是提供一种气垫式地效翼船的水池拖曳试验模型。水池拖曳试验模型由碳纤维管、航空层板、桐木条、轻木、红松、铝合金件等材料加工而成，满足水池拖曳试验要求，并且保证模型具有良好的强度和水密性。

本发明的技术方案：提供一种气垫式地效翼船的水池拖曳试验模型，所述试验模型的船体部件1的上部左右两侧安装有机翼部件2，尾部安装有尾翼部件3，底部安装有气囊围裙部件4；

其中，所述机翼部件2通过内翼碳纤维管2-1插接到船体部件1预留的安装孔中，用以与船体部件1连接；所述尾翼部件3粘接于船体部件1；所述气囊围裙部件4通过红松连接到船体部件上。

进一步地，所述船体部件1由多个平行间隔设置的船体横向隔框1-1和多个平行间隔设置的船体纵向隔框1-2垂直交叉组成。

进一步地，船体部件1还包括船体碳纤维管1-4；所述船体碳纤维管1-4穿过所述多个平行间隔设置的船体横向隔框1-1，用于加强船体的纵向强度。

进一步地，所述船体部件1的后部由多个平行间隔设置的尾部横向隔框1-5和多个平行间隔设置的尾部纵向隔框1-6垂直交叉组成；尾部碳纤维管1-7依次穿过多个尾部横向隔框1-5及船体横向隔框1-1。

进一步地，所述机翼部件2包括内翼和外翼；

所述内翼由至少2根平行间隔设置的内翼碳纤维管2-1和多个平行间隔设置的内翼隔框2-2交叉连接以构成内翼；其中，内翼碳纤维管2-1依次穿过内翼隔框2-2；内翼碳纤维管2-1穿过船体纵向隔框1-2上预留的安装孔1-2-2；

所述外翼由至少2根平行间隔设置的外翼碳纤维管2-3和多个平行间隔设置的外翼隔框2-4交叉连接；其中，外翼碳纤维管2-3依次穿过外翼隔框2-4并与最外侧内翼隔框2-2。

进一步地，垂尾部件由至少2根垂尾碳纤维管3-1和5框平行间隔设置的垂尾隔框3-2交叉连接以构成垂尾；其中，垂尾碳纤维管3-1穿过垂尾隔框3-2。

进一步地，气囊围裙部件4采用HPH-300材料制作，并通过船体首部风扇进行供气；所述气囊围裙部件4内空气压力为400pa。

进一步地，船体部件1的首部安装有铝合金材质的导航片，重心处安装铝合金材质的重心板。

进一步地，所述船体部件表面采取0.5mm厚航空层板蒙皮粘接，船体部件底部采取1mm厚航空层板蒙皮粘接；所述机翼部件的上翼面采取0.5mm厚航空层板层板蒙皮粘接，机翼部件的下翼面采取1mm厚航空层板层板蒙皮粘接；所述垂尾部件采取0.5mm厚航空层板层板蒙皮粘接；所述平尾部件采取0.5mm厚航空层板层板蒙皮粘接。

本发明的技术效果：本发明重量轻，模型的重量和转动惯量与实机满足傅氏德相似。

附图说明

图1是气垫式地效翼船的水池拖曳试验模型部件结构示意图；

图2是船体横向隔框1-1结构示意图；

图3是船体纵向隔框1-2结构示意图；

图4是1框船体横向隔框1-1与1框船体纵向隔框1-2组装示意图；

图5是12框船体横向隔框1-1与4框船体纵向隔框1-2组装示意图；

图6是4框船体横向隔框1-1与2根船体碳纤维管1-4组装示意图；

图7是船体后部组装结构示意图；

图8是船体底部红松组装结构示意图；

图9是船体蒙皮和铝合金部件位置示意图；

图10是机翼框架和碳纤维管组装示意图；

图11是内翼隔框2-2结构示意图；

图12是左侧机翼部件的桁条和轻木组装示意图；

图13是左侧机翼部件蒙皮组装示意图；

图14是垂尾结构示意图；

图15是平尾结构示意图；

图16是气囊围裙结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

根据气垫式地效翼船的水池拖曳试验模型的特点，在三维建模软件中将气垫式地效翼船外形抽壳，本实施例，将外形分为船体部件1、机翼部件2、尾翼部件3、气囊围裙部件4，具体如图1所示，图1是气垫式地效翼船的水池拖曳试验模型部件结构示意图。

图4是1框船体横向隔框1-1与1框船体纵向隔框1-2组装示意图、图5是12框船体横向隔框1-1与4框船体纵向隔框1-2组装示意图，结合图4和图5所示，船体部件1主体由12框的3mm厚船体横向隔框1-1和4框的3mm厚船体纵向隔框1-2组合而成。船体横向隔框1-1之间的间距为200mm，船体纵向隔框1-2之间的间距为200mm。船体横向隔框1-1与船体纵向隔框1-2的交叉位置用502胶水和5mm见方轻木条1-3加固连接。其中，1框船体横向隔框1-1与1框船体纵向隔框1-2可以形成如图4结构。12框船体横向隔框1-1与4框船体纵向隔框1-2可以形成如图5结构。

图2是船体横向隔框1-1结构示意图，结合图2所示，船体横向隔框1-1由3mm厚航空层板加工而成，包括船体横向隔框减轻孔1-1-1、为船体碳纤维管1-4预留的安装孔1-1-2、为船体纵向隔框1-2预留的对接槽1-1-3、为红松木条1-8预留的接口1-1-4、为桁条预留的接口1-1-5。

图3是船体纵向隔框1-2结构示意图，结合图3所示，船体纵向隔框1-2由3mm厚航空层板加工而成，包括船体纵向隔框减轻孔1-2-1、为内翼碳纤维管2-1预留的安装孔1-2-2、为船体横向隔框1-1预留的对接槽1-2-3、为红松木条1-8预留的接口1-2-4。

图6是4框船体横向隔框1-1与2根船体碳纤维管1-4组装示意图，结合图6所示，为加强船体纵向强度，在纵向上增加2根直径30mm壁厚1mm的船体碳纤维管1-4，船体碳纤维管1-4穿过所有船体横向隔框1-1。4框船体横向隔框1-1与2根船体碳纤维管1-4可以形成如图6结构。同理，可以将12框船体横向隔框1-1与2根船体碳纤维管1-4组装起来。

图7是船体后部组装结构示意图，结合图7所示，本实施例，船体后部采取3框的尾部横向隔框1-5、2框的尾部纵向隔框1-6、直径30mm壁厚1mm的尾部碳纤维管1-7组成，尾部碳纤维管1-7与船体横向隔框1-1最后3框连接，其结构如图7所示。

图8是船体底部红松组装结构示意图，结合图8所示，船体底部用20mm见方的红松木条1-8拼接两圈，船体横向隔框1-1与船体纵向隔框1-2在与红松木条1-8交接的地方均留有接口，此红松木条1-8是后续固定气囊围裙4的基质。图9是船体蒙皮和铝合金部件位置示意图，结合图8和图9所示，船体部件首部由大块的船体轻木1-9塑型，船体部件1的表面采取0.5mm厚航空层板蒙皮1-10粘接，船体部件底部采取1mm厚航空层板蒙皮1-11粘接；在船体部件首部安装铝合金材质的导航片1-12，重心处安装铝合金材质的重心板1-13，采取5mm见方的轻木条作为船体横向隔框1-1的桁条。

图10是机翼框架和碳纤维管组装示意图，结合图10所示，机翼部件2中左右内翼分别采用2根直径28mm的内翼碳纤维管2-1和5框内翼隔框2-2交叉连接在一起；机翼部件2中的左右外翼分别采取了2根直径5mm的外翼碳纤维管2-3和5框外翼隔框2-4交叉连接在一起；内翼隔框的间距为200mm，外翼隔框的间距为200mm。

图11是内翼隔框2-2结构示意图，结合图11所示，内翼隔框2-2由3mm厚航空层板加工而成，包括内翼隔框减轻孔2-2-1、为内翼碳纤维管2-1预留的安装孔2-2-2、为机翼桁条2-5预留的接口2-2-3。

图12是左侧机翼部件的桁条和轻木组装示意图，结合图12所示，内翼隔框和外翼隔框间隔60mm，并采用5mm见方的轻木条作为机翼桁条2-5；左右内翼和左右外翼的前缘和后缘采取机翼轻木2-6塑型，左右外翼的外侧也采取机翼轻木2-6塑型。

图13是左侧机翼部件蒙皮组装示意图，结合图13所示，机翼部件的上翼面采取0.5mm厚航空层板蒙皮粘接，作为机翼部件的上翼面蒙皮2-7；机翼部件的下翼面采取1mm厚航空层板层板蒙皮粘接，作为机翼部件的下翼面蒙皮2-8。机翼部件2通过将内翼碳纤维管2-1插到船体纵向隔框1-2预留的安装孔1-2-2内，从而连接到船体部件1上。

图14是垂尾结构示意图，结合图14所示，垂尾部件采取2根直径16mm垂尾碳纤维管3-1和5框垂尾隔框3-2交叉连接在一起，垂尾隔框间距为100mm；垂尾隔框3-2间隔60mm采取5mm见方的轻木条作为垂尾桁条3-3；垂尾部件采取0.5mm厚航空层板层板蒙皮粘接，作为垂尾部件蒙皮3-4；垂尾后缘采用垂尾轻木3-5塑型。

图15是平尾结构示意图，结合图15所示，平尾部件采取2根直径10mm平尾碳纤维管3-6和7框平尾隔框3-7交叉连接在一起，平尾隔框间距为200mm；平尾隔框3-7间隔60mm采取5mm见方的轻木条作为平尾桁条3-8；平尾部件采取0.5mm厚航空层板层板蒙皮粘接，作为平尾蒙皮3-9；平尾前缘、平尾后缘、平尾外翼和襟翼采用平尾轻木3-10塑型。尾翼部件3通过粘接，从而连接到船体部件1上。

图16是气囊围裙结构示意图，结合图16所示，气囊围裙部件4采用HPH-300材料制作、通过船体首部风扇进行供气，气囊围裙部件4内空气压力为400pa。气囊围裙部件4通过红松木条1-8连接到船体部件1上。