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UUV冲压活塞式装置发射鱼雷内弹道特性研究

杨弓熠 詹磊 贾轩 郭良蛟 刘国庆

杨弓熠, 詹磊, 贾轩, 等. UUV冲压活塞式装置发射鱼雷内弹道特性研究[J]. 水下无人系统学报, 2023, 31(6): 903-910 doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2022-0100
引用本文: 杨弓熠, 詹磊, 贾轩, 等. UUV冲压活塞式装置发射鱼雷内弹道特性研究[J]. 水下无人系统学报, 2023, 31(6): 903-910 doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2022-0100
YANG Gongyi, ZHAN Lei, JIA Xuan, GUO Liangjiao, LIU Guoqing. Interior Trajectory Characteristics of Ram Piston Device in UUV for Torpedo Launching[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems, 2023, 31(6): 903-910. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2022-0100
Citation: YANG Gongyi, ZHAN Lei, JIA Xuan, GUO Liangjiao, LIU Guoqing. Interior Trajectory Characteristics of Ram Piston Device in UUV for Torpedo Launching[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems, 2023, 31(6): 903-910. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2022-0100

UUV冲压活塞式装置发射鱼雷内弹道特性研究

doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2022-0100
详细信息
    作者简介:

    杨弓熠(1994-), 男, 硕士, 工程师, 主要研究方向为鱼雷发射技术

  • 中图分类号: TJ635

Interior Trajectory Characteristics of Ram Piston Device in UUV for Torpedo Launching

  • 摘要: 针对无人水下航行器轻量化、体积小的要求, 文中提出了一种液压缸-冲压活塞-栅状管式发射装置。为评估该装置动力特性, 基于流体动力学和内弹道理论, 建立了该装置发射鱼雷动力学模型, 以液压缸速度为输入, 获得冲压活塞前后端压力特性和发射鱼雷内弹道特性。经对比验证, 上述模型计算结果与计算流体力学仿真结果基本吻合, 证明了所建模型的可靠性。研究结果表明, 冲压活塞运动过程中产生的最大阻力约为0.43 MPa, 为满足液压缸速度输入, 液压缸输出压力及功率可采用上述结果作为设计依据; 冲压活塞运动在0.42 s后作减速运动, 此时鱼雷运动约3.9 m, 为减小鱼雷后续管内运动时的压差阻力, 栅状管孔位可根据上述结果进行优化以提升补水能力, 从而提高发射装置的做功能力。

     

  • 图  1  UUV发射管样式及布局

    Figure  1.  Style and layout of launcher for UUV

    图  2  冲压式发射装置结构示意图

    Figure  2.  Structure of ram launcher

    图  3  发射管横截面补水流道

    Figure  3.  Water flow channel of launcher on cross section

    图  4  发射管轴截面补水流道

    Figure  4.  Water flow channel of launchtube on shaft section

    图  5  截面突扩压降变化情况

    Figure  5.  Variation of pressure drop for cross section surge

    图  6  截面突缩压降变化情况

    Figure  6.  Variation of pressure drop for cross section shrink

    图  7  活塞运动速度计算输入曲线

    Figure  7.  Curve of piston velocity as input of calculation

    图  8  活塞后端面与外部环境压降随时间变化情况

    Figure  8.  Variation of pressure drop between piston rear face and external environment with time

    图  9  发射鱼雷内弹道计算结果

    Figure  9.  Calculation results of interior trajectory during torpedo launching

    图  10  发射过程中活塞运动所受压力曲线

    Figure  10.  Pressure of piston motion during launching

    图  11  CFD仿真模型

    Figure  11.  Simulation model of CFD

    图  12  活塞和鱼雷运动位移曲线

    Figure  12.  Displacement of piston and torpedo movement

    图  13  活塞和鱼雷速度曲线

    Figure  13.  Velocity of piston and torpedo

    图  14  活塞运动0.42 s流场分布特性

    Figure  14.  Flow field distribution characteristics at 0.42 s of piston movement

    图  15  活塞运动0.42 s速度场流线特性分布

    Figure  15.  Streamline characteristic distribution of velocity field at 0.42 s of piston movement

    图  16  活塞后端面压力曲线

    Figure  16.  Pressure of piston rear

    图  17  发射膛压曲线

    Figure  17.  Chamber pressure for launching

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出版历程
  • 收稿日期:  2022-12-28
  • 修回日期:  2023-01-29
  • 录用日期:  2023-02-14
  • 网络出版日期:  2023-12-07

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