一种应用于试验船模的可调节球鼻艏及其调节方法

技术领域

本发明属于试验船模技术领域，具体涉及一种应用于试验船模的可调节球鼻艏及其调节方法。

背景技术

在现有的船舶设计中，船模拖曳试验是非常重要的一环——以设计的船体型线的一定比例制成模型在水池中进行模拟试验，用以换算测定船的阻力、推进效率、摇摆和操纵效能等航行性能。球鼻艏(bulb bow)，亦称“球艏”，为船首部水面以下的球状突出部分，是船舶用来克服航行阻力的重要结构，其形状及尺寸是船模拖曳试验中重要的因素之一。

现有的试验用船模，一般利用3D打印或常规木材制作，为了获取最适合某船体型线的球鼻艏尺寸，需要改变球鼻艏的尺寸针对同一船模进行多次试验。当需要调整球鼻艏部分的尺寸参数时，传统做法是重新制作船模，一方面试验成本高，另一方面也导致了试验周期长。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本申请提出一种应用于试验船模的可调节球鼻艏及其调节方法，

其中，所述可调节球鼻艏包括与船体连接的尾段和向船艏方向延伸的首段：

所述尾段和所述首段为固定尺寸的刚性件，所述尾段和所述首段之间包括至少一段柔性蒙皮段，所述柔性蒙皮段的端部通过连接组件与所述尾段和所述首段可拆卸连接；

所述柔性蒙皮段内设有调节组件，所述调节组件用于调节所述柔性蒙皮段的长度。

进一步的，所述尾段和所述首段的断面为圆形，所述柔性蒙皮段成型为锥状筒结构，所述柔性蒙皮段的两端尺寸分别与所述尾段和所述首段的断面尺寸相匹配。

进一步的，所述连接组件包括：

连接槽，所述连接槽开设于所述尾段的断面和所述首段的断面上，所述连接槽首尾连接形成圆环状，所述连接槽的圆心与所述断面的圆心重合；

连接件，所述连接件设于所述柔性蒙皮段的端部，所述连接件的结构和尺寸均与所述连接槽相匹配，所述连接件的圆心位于所述柔性蒙皮段的中心轴上；

所述连接槽与所述连接件采用磁吸式连接。

进一步的，所述连接件为环状磁铁，所述连接件的外径小于或等于所述柔性蒙皮段端部的直径；所述柔性蒙皮段的端部材料向内翻转包覆住所述连接件后固定，所述连接槽的底部或侧壁为与所述连接件极性匹配的磁性材料。

进一步的，所述调节组件包括：

所述柔性蒙皮段内壁上设置的调节件，所述调节件沿所述柔性蒙皮段的轴向布置；所述调节件的数量至少为三个，多个所述调节件相对于所述柔性蒙皮段的中心轴中心对称。

进一步的，所述调节件为充气式伸缩管，所述调节件包括若干连续且均匀间隔的管节，相邻的管节之间通过柔性补偿材料连接；所述调节件的管节与所述柔性蒙皮段固定连接；所述调节件的一端封闭，所述调节件的另一端通过充气管路连接有充气设备。

进一步的，所述尾段避开所述连接组件的位置开设有供所述充气管路穿过的通孔。

上述可调节球鼻艏的调节方法，包括以下步骤：

根据试验要求选择相应尺寸的首段、尾段以及柔性蒙皮段；

完成各部分的组装；

向调节件内注入压缩空气，调整柔性蒙皮段的长度至指定尺寸；

记录每个尺寸下的试验数据并进行分析。

进一步的，完成各部分的组装具体包括：

首先将尾段与船模连接；

利用连接组件将柔性蒙皮段与尾段连接；

向调节件内初步注入压缩空气，此时调节件内注满空气但尺寸为原始尺寸；

利用连接组件将首段与柔性蒙皮段连接。

与现有技术相比，本发明提出的应用于试验船模的可调节球鼻艏及其调节方法，其有益效果在于：

本发明结构简单，操作方便，能够在船模拖曳试验过程中快速对球鼻艏的尺寸进行调整，方便试验能够不间断地进行；无需制作多个不同球鼻艏尺寸的船模，试验成本低，试验周期大大缩短。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明尾段的结构示意图；

图3为本发明柔性蒙皮段端部的结构示意图；

图4为本发明柔性蒙皮段内部的结构示意图；

图5为图4中A-A的截面示意图；

图6为本发明充气式伸缩管与柔性蒙皮段的连接示意图。

附图序号及名称：1，船体；2，尾段；21，连接槽；22，通孔；3，柔性蒙皮段；31、32，环状磁铁；33，充气式伸缩管；331，管节；332，柔性补偿材料；4，首段。

具体实施方式

为使本领域技术人员能够更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明，附图仅用于表示本申请各部分的结构特征，不代表实际尺寸以及比例关系。

参照图1，本发明提出一种应用于试验船模的船模上的可调节球鼻艏，其包括与船体1连接的尾段2和向船艏方向延伸的首段4，尾段2和首段4为固定尺寸的刚性件，尾段2和首段4之间为柔性蒙皮段3；柔性蒙皮段3的端部与尾段2和首段4可拆卸连接，柔性蒙皮段3的长度(沿轴向)能够调节。

如图2所示，以尾段2为例，尾段2和首段4的断面均为圆形，尾段2和首段4断面上均开设有环形的连接槽21，连接槽21的圆心与断面的圆心重合，连接槽21的底部或侧壁为磁性材料。

另外，尾段2断面的圆心处开设有通孔22。

如图3，柔性蒙皮段3为两端尺寸分别与尾段2和首段4匹配的锥状筒结构，柔性蒙皮段3的两端为与连接槽21尺寸和极性均匹配的环状磁铁31、32，柔性蒙皮段3的端部材料向内翻转包覆住环状磁铁31、32并固定。

结合图4和图5，柔性蒙皮段3内布置有三根充气式伸缩管33，这三根充气式伸缩管33沿柔性蒙皮段3的轴向布置，且相对于柔性蒙皮段3的中心轴中心对称；充气式伸缩管33对应首段4的一端封闭，对应尾段2的一端连接充气管路(附图中未画出)，充气管路通过尾段2上的通孔22穿出球鼻艏与充气设备(空压机)连接。

具体地，对照图6，充气式伸缩管33包括若干连续且均匀间隔的管节331，管节331与管节331之间通过柔性补偿材料332连接(如橡胶)，使各管节之间的间距可调。每个管节331与柔性蒙皮段3的内壁固定连接，随着各管节331之间间距的调整可以带动柔性蒙皮段3上各连接点距离的调整，即柔性蒙皮段3的整体尺寸也会随之调整。

本发明的工作方法具体包括以下步骤：

首先，根据试验要求选择相应尺寸的首段、尾段以及柔性蒙皮段；

然后，将尾段与船模连接(尾段也可选择与船模一体成型制成)；

再然后，利用磁吸将柔性蒙皮段与尾段连接，此步骤需要注意的是要保证柔性蒙皮段内的充气式伸缩管的非封闭端正对尾段并连接好充气管路；

接着，向充气式伸缩管内初步注入压缩空气，此时充气式伸缩管内注满空气但尺寸为原始尺寸，此步骤的目的在于使充气式伸缩管起到加强筋的作用，保证柔性蒙皮段具有一定的径向载荷能力，方便后续首段的安装；

再之后，利用磁吸将首段连接在柔性蒙皮段的末端；

最后，船模下水进行拖曳试验。在常规操作过程中，在船模下水前，试验人员一般会在球鼻艏的接缝处(如尾段与柔性蒙皮段的连接处、首段与柔性蒙皮段的连接处)紧密地贴上一层胶带，在不改变球鼻艏线型的前提下防止水进入球鼻艏，同时也能起到光顺型线的效果。

具体地，在拖曳试验过程中，利用本发明实现调节的过程包括：

记录当前尺寸下的试验数据后；

利用空压机向充气式伸缩管内注入压缩空气，调整柔性蒙皮段的长度至另一指定尺寸后，再次进行试验并记录另一指定尺寸下的试验数据；

重复上述步骤，记录不同尺寸下的试验数据并进行分析。

需要说明的是，由于本发明的柔性蒙皮段与首段是磁性连接，所以在进行船模拖曳试验时，不仅可以对同一类型球鼻艏不同尺寸进行动力分析，还可以对同一尺寸不同类型球鼻艏进行动力分析——只需在每次记录完试验数据后更换不同形状的首段即可，此时柔性蒙皮段内的充气式伸缩管仅仅起到加强筋的作用，不进行尺寸调节。

综上，仅为本发明之较佳实施例，不以此限定本发明的保护范围，凡依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆为本发明专利涵盖的范围之内。