實驗?zāi)康模?/p>

哈爾濱工程大學(xué)某實驗小組選取減阻效果較好的 0.3mm 溝槽，應(yīng)用在 AUV 上，驗證其減阻效果。

該實驗在哈爾濱工程大學(xué)循環(huán)水槽進(jìn)行阻力試驗。如圖 5.1 所示，該水槽為臥式循環(huán)水槽，該循環(huán)水槽有許多優(yōu)點。與拖曳水池相比，循環(huán)水槽占地面積小，能夠保水流速度、水溫穩(wěn)定，且其無需長時間靜止水面，具有效率高的優(yōu)勢。同時循環(huán)水槽可以通過觀察段來監(jiān)測流場，觀察運動姿態(tài)等。所以循環(huán)水槽非常適用于進(jìn)行 AUV 阻力試驗。

該水槽總長為 17 米，高 2.8 米，其中水深為 1.5 米。寬度為 1.7 米。其工作段長度為 7米。在循環(huán)水槽進(jìn)行水下阻力測試時，通常通過箭桿將平面運動機構(gòu)與艇體連接。平面 運動機構(gòu)可以控制模型運動，便于模擬 AUV 在水下的各種運動姿態(tài)，可以通過它來預(yù)測 AUV 水下航行軌跡，以及評估 AUV 的各項性能參數(shù)。

傳感器應(yīng)用

本次試驗，使用了上海耐創(chuàng)公司生產(chǎn)的單分力防水拉壓力天平，其測量范圍是0~50N。如圖 （a）所示，測力天平上下為對稱結(jié)構(gòu)，上表面與下表面的螺紋孔用于 測力天平的固定與安裝。

圖b為測力天平的受力方式。如下圖所示，將測力天平的受力方向與試驗來流方向保持一致，即可測得 AUV 的阻力。

為驗證測力天平的精準(zhǔn)性。如下圖所示，設(shè)計了一套用于標(biāo)定傳感器的標(biāo)定架，使用滑輪與砝碼組成的靜態(tài)標(biāo)定系統(tǒng)，利用標(biāo)定架對測力天平進(jìn)行精確標(biāo)定。在加載過程中，對單軸天平的拉力和壓力方向進(jìn)行測試。砝碼、測力天平和加載盤通過鋼絲繩連接的，并通過定滑輪進(jìn)行導(dǎo)向，通過測力天平可以實時監(jiān)測標(biāo)定的力值。

由于本次試驗需要測得目標(biāo) AUV 的阻力，為了滿足這一需求。在 AUV 內(nèi)部，需要安裝測力天平。在外部 AUV 模型需要與平面運動機構(gòu)連接。整體連接結(jié)構(gòu)如圖 （f）所示。在艇體內(nèi)部安裝固定天平，要保證天平中心位置與模型重心位置重合，需要在艇體內(nèi)部安裝底板與轉(zhuǎn)換件。如圖（a）所示，右連接件做成 T 字結(jié)構(gòu)，底部 橫向結(jié)構(gòu)鉆孔與艇體底板用螺絲固定連接，上部縱向結(jié)構(gòu)與天平連接。左側(cè)連接件為 L 型結(jié)構(gòu)，如圖（b），橫向結(jié)構(gòu)懸臂支架連接，下部固定天平。左右連接件結(jié)構(gòu)，夾住了測力天平，使其達(dá)到固定的效果，更好的完成測力工作。

AUV模型連接圖

AUV水下狀態(tài)

測試數(shù)據(jù)對比

結(jié)論：

經(jīng)過一系列的測試與力值分析，與光滑艇體相比，具有溝槽表面的艇體延緩了埋首現(xiàn)象。對于此現(xiàn)象，可以認(rèn)為在復(fù)雜的來流環(huán)境下，溝槽減阻技術(shù)可以緩解航行器的姿態(tài)失穩(wěn)。結(jié)合試驗水池設(shè)施，確定阻力測試方法，研究艇體支撐結(jié)構(gòu)和傳感器的連接方 式，減少對艇體阻力和流場測試的影響，開展艇體阻力性能測試技術(shù)研究，檢驗溝槽表面的減阻效果。通過試驗的方法，驗證溝槽減阻的可行性。

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