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CB/Z 268-2002

基本信息

标准号: CB/Z 268-2002

中文名称:潜艇操纵性水动力模型试验方法

标准类别:船舶行业标准(CB)

标准状态:现行

出版语种:简体中文

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相关标签: 潜艇 操纵性 动力 模型试验 方法

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标准简介

CB/Z 268-2002 Method for performing captive-model test of submarine maneuverability.
1范围
CB/Z 268规定了潜艇水下(深水状态)操纵性水动力的拘束模试验方法。
CB/Z 268适用于潜艇水下( 深水状态)操纵性水动力拘束模试验。
2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本指导性技术文件的引用而成为本指导性技术文件的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本指导性技术文件,然而,鼓励根据本指导性技术文件达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本指导性技术文件。
GJB/Z 110潜艇操 纵性预报指南
3符号
GJB/Z 110确立的符号适用于本标准。
4一般要求
4.1试验坐标系
模型试验坐标系取右手直角坐标系oxyz,坐标原点o取在艇体全排水量重心或艇体轴线上重心(浮心)所处的横截面处,x轴平行于艇体基线、指向艇艏,y轴指向艇体右舷,z轴指向艇体底部。
4.2潜艇模型标准空间运动方程
描述潜艇模型空间六自由度运动的标准数学模型,- -般采用艇体坐标系描述,具体表达形式见GJB/Z 110。
4.3 测量参数
4.3.1水动力分量

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标准内容

中华人民共和国船舶行业标准
FL-1905
CB/2268-2002
潜艇操纵性水动力模型试验方法Method for performing captive-model test of sabmarine maneuverabilit?200211 --20 发布
国防科学技术工业委员会发布
2003--02-01实施
本指导性技术文件书中国船舶算汇集团公司提出。本指导性技术交件主中国船射工业综合技术经济研究院归口,CB/2 268—2002
本指导性技术文起草单位:中国船舶重工集团公可第七研究院第七〇二研究所、海军驻化C二断军事代装室。
本标摧主要起草人:吴宝山、何春荣、马向能、夺斌。1范围
潜艇操纵性水动力模型试验方法CB/2 268-2002
本指导性技文件规定了灌艇水下(深水状态)操纵性水动力的拘束模试验方法。本指导性技术文件适用丁潜艇水下(深水状态)操纵性水动力拘束模试验,规范性引用文件
下列文件中的茶款通过本指导性技术文件的引用而成为本挡导性技术文件的奈款:凡是注口期的引用文件,其随后所有的繁改单(不包括期误的内容)或订版均不适用于本指导性技术文件,然而,鼓励根据本指导性技术文作达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本:凡是不注日期的用文件,其最新版本适用于本指导性技术文件,GJB/2110增艇操纵性预报指南
3符号
dJB/Z110确立的符号适用于木标准。一般要求
4.1·试验坐标系
模型试验坐标系取手直角坐标系,坐标原点取在艇体全排水量重心或体线上重心(浮心)所处的横截面处,x输平行丁艇体基线、指向艇,轴指向疑体有,z轴指向艇体底部,4.2潜艇模型标准空间运动方程
摧述潜艇模型空间六自由度运动的标推数学模型,敏采用脏体坠标系描述,具体表退形式见GJR/ 110.
测量参数
水动力分量
模型试验测量作用于潜腿模型的穴个水动力分量,即沿继的纵向力、沿输的横向力”沿z轴的垂向力2、绕x轴的横滚力矩、绕轴的谢仰力矩、绕z轴的转躺力知,并按公式()进行无量纲化:
CB/2268—2002
4.3. 2水动力系数
潜艇水下操级性拘束模试验测定标准空间运动方程中除阻力系数(Xxm),推力系数(a,b,c,)和附加质量系数之外的各项水动力系数。阻力系数和推力系数可由快速性水下模型试验确定:附加质量系数可由势流理论方法计算确定或由拖电水池中平面运动机构拘束模试验确定。4.4模型
试验模型根据原型型线图按比例制作,长度一般应不小手4m。模型的结构强度和刚度应能承受水下试验。模型艇体及附体可采用优质木材、玻璃钢或铝合金等金属材料制作,螺旋浆模型十般用铺、
铝合金、巴氏合金等金属材料制作。试验模型一般采用单支杆和双支杆两种腹支撑方式,支杆对模型试验结果的影响应加以抑除。4.5 试验相似律
一般要求进行带螺魔浆模型试验,应满足试验速度的雷诺数R,大于1.0×10,螺施浆进速系数J与实船设计工况点或模型自航点相等。当采用代用桨模型时,代用浆模型与设计浆模型的推力应相等。4.6携型试验状态参数范围
模型试验可分为水平面运动水动力试验,垂直面运动水动力试验和空间运动水动力试验三模型试验的状态参数范围宜涵盖潜正常机动条件下的各种工况。-般情况下,模型试验的4. 6. 4
攻角变化范制为-12°≤α≤12°,漂角β变化范围为-12°≤≤12°;对于*十”字型解布局的潜艇,模型试验的围壳舵(或升降舵)角变化范围为-25”≤5,≤25°,瓣升降舵角变化范围为-35”≤,≤35″,方向舵角8,变化范围为-35”≤,≤35°,。模型试验的横倾角中变化范围与艇型有关,可取为-16”≤中≤16°,。模型试验的回转角速度和纵倾角速度变化范围由艇型和试验设备的试验能力确定,担角速度上限应接近或人于潜艇正常机动的上限值。4.7试验设备
用于操纵性模型试验的实验设备主要为低速风洞、旋筛水泄、施或水池、平面运动机构等。 对于操级性预报用的水动力系数的测量按表1的规定选取相应的试验设备进行模型试验,水动内分量可用六份力天平测量。
表1水动力试验设备
水动力
纵向力系数
风润(拖电水池)
试验设备
旋臂水池
平面运动机构
(其他方法)
用理论计算值近似
用理论计算值选似
用理论计算值球似
理论计算
用理论计算值近似
用理论计算值近似
快速性试验
水动力
2侧向力系数
3垂南力累数
风洞(拖水泄)
表1(续)
试验设备
旋臂水泄
平面运动机构
0B/Z 268 --2002
(其他方法)
决速性试验
快速性试验
快速性试验
理论计算
璇论计算
用理范计资值近似
理轮汁算
用型论计罚直近似
埋沦计算
用坦轮汁算佗近似
用理论计算值近似
理论计算
CB/Z 2682002
水动力
4横倾力短系数
风洞(拖电水池)
表1(续)
试验设备
旋恃水池
平而运动机构
(其他方法)
用理论让算值近似
理论计算。
理论计算
用理论计单值近似
用理论计牌值近似
理论计
用理论计算值近似
旧理论计算值近似
用理论计算值近似
水动方
织倾力矩系数
6转力矩系数
风洞(施史水油)
表1(续)
试验设备
凝臀水池
平面运动机构
CB/Z 2682002
(其他方法)
理论计算
马理论计算值近化
川理论计算值近停
用埋论计算殖近偿
理论计算
用理论计算值近拟
埋论计算
理论计算
用理论计算值近律
用理论计算值诉议
论计算
而理论计算值近似
片理论计算值近似
CB/Z 268 -2002
水动力
疯洞模型试验方法
试验模型的安装
风洞(拖电水池)
表1(续)
试验设备
旋臂水池
平面逻动机构
(其他方法)
试验模型通常采用双支杆支撑的安装方式,前支杆一般位于试验坐标原点处,见图1。应通过调节模型配重的方法使模型的軍心靠近试验坐标系的原点,-般情况下成在支杆外加装寻流罩减小支杆对模型水动力的干扰。
a)(模型止装
模型姿态的控制
u)模型反装
图1风洞模型安装示意图
c)模型反装-假支架
5.2.1模型的姿态可由支杆运动控制。通过后支杆上下移动使模型绕前支杆转动设定模型的攻租,通过后支杆绕前支杆水转动设定模型的漂角阝,5.2.2模型相对运速度在艇体坐标系的三个分量按公式(2)计算,其无量纳表达式山公式(3)表述:
u-Ucos peosat-
V=-U sin β
W=Ucos Bsino
= cos gco8a
-sin B
cosBsinx
一风涨中风速,单位测米每秒(班/s)CB/Z 268-2002
5.2.3测力传感器通常为外置的塔式机六分力灭平战内置的盆式六分力应变大平,试验前后应对测力天平进行校验或标定,确保测试数据有效可韩。5.3标准试验工况
5.3.1水平面试验
水平面试验包括单独变漂角试验、单独变方向能角试验和耦合变漂角变方向能角试验,试验工况及试验测定的水动力系数无表2。耦合变漂角变方向驼角试验可围定能角变漂角,也可固定漂危变瓣角
表2风洞模型试验测定的水动力系数序
水孚面变飘沟
水乎面变方向蛇伯
水平白慧合查漂道李方询范值
垂面变攻角
垂直面变围尧能坊
垂直面变升降蛇角(髓升降舱)谨直面耦合变政确变围荒蛇角(升降龍)
垂直面耦合变皮角变源升降龙癌空间耦合变源变攻刊
5.3.2垂直面试验bZxz.net
线性系数
测定的水动力系数
非线性系数
X, Yu, ZmK,MhNm
Xi Zm m, zu Mhu Mim,
Zma, imna
Zb,, Mus.
恶查面试验包括单独变攻翁试验、单独变萧壳舵(随升降蛇)试验、单独变耀升降能降试验及鹅合变攻角变舵角试验,诚验工况及试验测定的水动力系数见表2。耦合变攻角变舵角试验可固定舵角变效角,也可固定政角变舵角。5.3.3空间试验
空间试验为耦合变漂角变攻角试验,试验测定的水动力系数见表2,空问试验可国定漂角变攻角,也固定攻角变漂角。
5.3.4支杆于扰试验
风洞模型试验前,成行支杆下扰试验,打除模魏安装支杆对模型水动力的影响最。支杆干扰试验可采用风洞气动力试验通用的一步法,即模型反装、模型反装加镜像支架和模型正装(见图1)B/z 268-2002
一步试验测定支杆干扰量,支杆干抗试验的试验工况为水平面变漂角试验、垂且面变攻角试验和空问试验,应与相应的模型正装试验工犯致。支杆十扰量按公式(1)计算,模型水动力分量按公式(5)惨正:AF=F, -F
F=F-AF
式中:
巾支打引起的过水动力分最的能呵值反装加镜像史杆状态下测得的水动为分量反装支杆状态下测得的水动力分量;f,
一正装支杆状态下测得的水动力分量:(4)
*++..++...................5
-经对支杆影响修正后的单独作用在模型上的水动力分量。5.4
试验数据处理
试验数据修正
正装支杆状态下测得的水动力分量应按公式(5)扣除支杆干扰量,并按公(E)进行无量纲化和风洞阻塞修正:
1o'u(1+e2
pL(1+)
式中:
风洞阻塞修正系数:
模型在零要态角时的迎风面积,单位为米平方(α)Aw——风洞试验段的横剖面积,单位为米平方(m)5.4.2数据回归分析
经无量网化处理和修止后的水动力数据根据潜艇标准运动方程接公式(7)公式(12)进行回归分析,得到相应的水动力系数值。X'=Xmu?+Xu2+Xwz
+Xss,u\2s,*+Xss.u\8, +Xgp.u8,8
'=Yu\? +Yu'b'+roo(02 +w\2yu2]+Yw+Ygus, +Yia, u'u's.
7 -Zm*+ZW+Zuwfo*+w3y]+Zu
+Zmu2+w2u2+ Zhu2+Zgn2s, +Zg2s+Zhs,uws,+Zw.uw8,
K'= K'?+Ku'+Kuuku\+w\y2+Kmuw+k$u'2, +Khs,u'u's,
M'=Mu*+MuW+Mwku* +w\y2+Miquml+Mwwu+w2+ou*+Msw\8,+Msus
+Muwa,+MwHws
N'-N* +Ngu'd'+Ngqufu\+w*2]+Nuu'w+Nsu\s, +NoH'u'S.
同归分析再来用最小一曬法分步进行。具体步骤如下CB/2 268—2002
中单乎面试验数据求取线性水动力系数,根据表2中线性水动力系数对应的试验工况,击小a
攻角(土3°)、小漂角(二3°)、小舵角(土10°)范属为的五点以上数据,求取相应的线性水动力系数。回归分析的表达式仅取公式(8)~公式(12)中的零次琐(如Z,u等)和相应的线性项:
由单平面试验数据求取相应的非线性水动力系数,同定线性系数店,按公式(了~公式(12)的表达形戏,出单平面试验数据的全部攻角、漂角或能角范围的试验结果求取非缓性系数;定由a)和h)确定的水动力系数,按公式(7)~公式(12)的表达形式,由空闻试验结果硝定其他非线性水动力系数:潮凝的军次环水动力系数(如Z等)一般较小,可取为各试验工下零状态水动力式验值的乎均慎。Y、N一般可取为零。
6旋臂水池模型试验方法
6.1试验模型安装
试验模型一股可采月单支杆腹支撑安装方式,支杆位于试验坐标系的原点处,在支杆外加装导流罩减小支杆对模型水动力的干扰。6.2模型姿态控制
模型姿态出支杆运动控制,水乎面试验时,模型可采用指择室围壳朝下的倒装方式,通过支杆绕白身辅转动改变模型送动的漂角β。垂直面试验时,模型叫采用侧装方式(一般右朝下,通过支杆绕自身轴转动改变模型运动的攻角。空间试验时,可采用倒装和侧装两种方式。模型倒装时,通过支杆侧向倾斜设定模型的横倾角中,通过支杆前后倾斜设定模型的攻角α,实现耦合变漂角、攻角和横顾角:模型侧装时也可耦合变攻角、角和撤倾角。模型运动合速度在艇体坐标系中的三个线速度分量表达式见公式(2)和公式(3):6.3模型运动角速度确定
6.3.1模型试验一般进行五个试验半径的正转、反转试验(以顺时针旋转为,止转)。试验半径通过旋上的掩车移位设定。对于不同的试验半径,模型的线速度应保持不变,旋臂策转角速度按公式(13)确定。
CB/Z 2682002
武中:
-一旋臂旋转角速度,单位为弧度每秒(rad/s);U—模型线速度,单位为米每秒(m/s):R——试验光径,串位为米(n):正负孕分别与止转、尿转相对应。(13)
6.1,2模型装时的运动焦速度安公式(11)确定,型侧装对的运动角速度按公式(15)避其龙量纲表达武见公式(16)
p-2sinα
r=cosacosp
q-Qcos8cos
F=--2ens β sind
p'=pIU
6.3.3测力传感遇般可采水密现内图式六分女应变无平,验前虚计无平进行标定,创验质应进行复校,确保测试数据有效可靠,6.4横型惯量校验
诚验前应对模型进行惯基校验,包括模型称重、单心位置测定转动惯录测定,惯量校验时,模型的非水密部分应究满水,通过调专模型配再的方法使模型的實心与试验坐标系原点承合。试验中成试录模整质量的变化,并及时对与模率质量有关的试验参数作相应的修,试验后应遇模型质量利惯量的复校,确保测试数据有效可靠。6.5 标准试验工况
6.5.1水平面试验
承平面试验包括变漂角变角逆度试验和变方间能和变希速度试验,试验1.况及试验定的水动力系数见表3。
6.5.2垂直面试验
垂直面试验包括变攻角变角速度试验和变竭升降能角变角速度试验,试验工况及试验测定的水动内系敬见表
6. 6.3空间试验
空试验包模型装时耦合变攻角变漂角变角速度试验和耦合变横倾角变漂角变角速膜试模型训装再耦合变漂角变攻角变角速度试验知耦合变横倾角变攻角变角速度试验,试验工况及验
测定的水动力系数见表3。空间试验时宜将支杆导流罩拆除,但成通过支件扰试验扣除无导流罩时支杆对模型水动力导数的影响,课证空问试验的数据精度,6.5.4支杆干扰试验
旋臂水泄单平面试验中的支杆十扰一段司忽略不计,空间试验无导流罩时,支杆的扰可采用光艇体模型试验测定,支标-扰试验的试验工况及测定的水动力无表4,支柯1拢案按公试(17)计算
AF(α.r) = Fnr (a, t)-F(-p, r)AF(p.g) = Fr(β.g) -- F(-α,9)10
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