标
体
准
水下航行器静水升阻力和俯仰力矩测定试 验方法
Test procedures for determining liff drag and pitching moment of underwater vehiclesin still water
前言
起草. 本文件按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定
请注意本文件的某些内容可能涉及专利.本文件的发布机构不承担识别专利的责任.
本文件由中国造船工程学会船舶标准化专业委员会提出.
本文件由中国造船工程学会归口.
本文件起草单位：哈尔滨工业大学（威海）、山东船舶技术研究院、上海交通大学、武汉理工大学、山实验室、深之蓝海洋科技股份有限公司.
本文件主要起草人：何广华、勒晓群、刘双、栾政晓、包艳、陈辰、孙亮、孙超、刘奇、王毅、刘德丽.
水下航行器静水升阻力和俯仰力矩测定试验方法
1范围
试验数据分析和试验报告等内容. 本文件规定了水下航行器静水升阻力和俯仰力矩测定试验的试验准备、试验流程、试验结果处理、
本文件适用于自主水下航行器、遥控水下航行器等水下航行器静水升阻力和俯仰力矩测定试验.
2规范性引用文件
仅该日期对应的版本适用于本文件：不注日期的引用文件，其最新版本（包括的修改单）适用于本 下列文件中的内容通过文中的规范性引用面构成本文件必不可少的条款.其中，注日期的引用文件，文件.
GB/T27418-2017测量不确定度评定和表示
CB/Z216-2008潜艇模型阻力、自航试验方法
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件.
4试验目的
试验旨在为水下航行器的阻力与推进性能评估、操纵性预报及设计优化提供准确、可靠的基准数据.
5试验准备
5.1试验场地
5.1.1边界要求
模型的浸没深度与模型长度之比不小于0.28：模型安装中心（轴）线离池底距离与模型长度之比不小于1.0：水池宽度与模型最大宽度之比不小于12.
5.1.2尺度与平直度要求
误差应满足相关计量要求. 水池测试段长度应满足模型加速至稳态、稳态测量及减速所需的距离.拖车轨道应平直，其直线度
5.1.3环境要求
水池应具备有效的消波设备，池水清洁，无风和流的影响.
试验环境温度应保持稳定，宜控制在20℃土5℃范围内.试验过程中应记录环境温度及水温，若温度波动超出允许范围，应在试验报告中注明并评估其对试验结果的影响.
5.2试验设备
5.2.1拖车
5.2.1.1拖车应能按试验要求设定并保持稳定的拖曳速度，在稳态数据采集段，其速度控制精度应不 低于设定速度的土0.5%.
5.2.1.2拖车运行应平稳，无明显横向摆动或垂向跳动.
5.2.2测力传感器
应使用经计量检定/校准合格的多分力测力传感器，其精度、量程应满足以下要求：
a）传感器最小量程不应大于试验最小预期载荷的50%：b）传感器最大量程不应小于试验最大预期载荷的120%： c）传感器精度等级应不低于0.5级（即非线性、退滞、重复性误差均不超过满量程的土0.5%）.
5.2.3支撑系统（剑杆）
5.2.3.1设计要求
剑杆应采用流线型设计，使其对流场的干扰最小，并应符合以下要求：b）头部应为半椭圆形，尾部应为尖形，收缩角不宜大于15°： a）外形宜采用NACA00XX系列对称翼型或水滴形，其展弦比应不小于5：1：c）与模型和拖车的连接处应使用整流罩实现光顺过渡，不得有台阶或空腔：d）外表面应光滑，粗糙度Ra值不应大于1.6m
5.2.3.2验证要求
方法可按照CB/Z268-2018潜艇操纵性水动力模型试验方法. 剑杆设计阶段宜采用CFD方法进行流场仿真验证：试验阶段应对其干扰进行量化评估与修正，扣除
5.2.3.3配置要求
试验时剑杆的长度应使模型的相对浸深满足5.1.1的要求.对于常规模型，采用单剑杆连接：如模型尺寸或惯性较大，应采用双剑杆、双传感器的连接方式，前剑杆与模型的连接处一般位于模型重心.
5.2.4温度传感器
应使用精度不低于土0.1℃的温度传感器，水温测量应在试验正式开始前1小时内完成，测量位置应在测试段模型浸没处的横截面上，至少布置3（水平方向）*3（深度方向）个测点，取算术平均值作为 最终值.
5.2.5试验模型
试验模型应通过加装激流丝、提高试验速度、选用大尺度模型等手段，促使模型试验在紊流状态下进行，并使模型雷诺数大于临界雷诺数.临界雷诺数可通过参考经验值、试验测量、计算流体动力学试验中，第一道激流丝可能不足以有效触发转接，需安装第二道激流丝，确保边界层能在此区域之前完 （CFD）模拟等手段来确定.激流丝的安装位置通常距柱5%模型总长处，在某些低流速（低雷诺数）全转变为素流，第二道激流丝位置通常距柱25%模型总长处.试验模型的缩尺比应根据试验目的、水池尺寸及模型加工精度综合确定，缩尺比推荐范围为1：10～1：50，对于特别大型或小型水下航行器，可 适当超出该范围，但应在试验报告中说明其合理性.
5.3模型安装
5.3.1通用要求
5.3.1.1预埋法兰盘
模型内预埋与传感器连接的法兰盘，其与模型主体连接处应有足够的强度.法兰盘的中心线应在模型中纵剖面内，法兰盘的尺寸和孔位根据适配的传感器而定.
5.3.1.2部件连接
传感器、剑杆与模型应可靠连接.安装时应确保剑杆仅与传感器接触，模型处于无纵倾、无偏转状态，位于水池中心且与轨道中心线平行.
5.3.1.3压载固定
用于压载和调倾的压块应可靠固定.
5.3.1.4浮态调整
试验前应在水池中调整模型的重力与浮力，使其在水中为零浮力或重力略大于浮力状态.
5.3.2姿态控制
5.3.2.1单剑杆安装
通过剑杆绕自身轴转动改变模型的漂角，通过传感器下方不同的安装孔位改变模型的攻角，如图1所示.
图1单剑杆安装方式
5.3.2.2双剑杆安装
模型的姿态可由剑杆运动控制.通过后剑杆上下移动使模型绕前剑杆转动设定模型的攻角，通过后剑杆绕前剑杆水平转动设定模型的漂角，如图2所示.
图2双剑杆安装方式
5.3.2.35.3.2.3上述漂角和攻角的调节方式可供参考，试验中具体的调节方式可以根据模型结构 来确定，应确保角度准确和整体结构稳定.
5.3.3单阻力测量
若仅需测量水下航行器模型的阻力，宜采用如图3所示的线牵引式阻力测量方法.该方法通过钢丝绳将模型阻力传递至拉线阻力仅进行测量，尤其适用于高速试验工况，可有效避免测力传感器因过载或冲击面损坏.
