水面舰船球艏空泡观测结构及观测方法与流程

本发明涉及水面舰船空泡观测，尤其是一种水面舰船球艏空泡观测结构及观测方法。

背景技术：

1、水面舰船的球艏为舰船艏部的一个凸出部位，内部安装声纳系统，在高速航行工况下一旦球艏部位产生空泡，产生的噪声使声纳系统丧失其探测功能，直接降低舰船能力。

2、因此，提高舰船球艏的空泡起始航速为球艏设计的一个重要内容；由于空泡尺度效应，在试验室条件下很难模拟球艏空泡，因此研究实船或大尺度模型的球艏空泡是必不可少的。

3、目前，实船空泡的研究主要是通过相关观测设备进行观测测量，由于球艏内部空间比较小，同时球艏外形为曲线形状，以往在舱内观测空泡的方式不适合球艏空泡的观测和研究。

技术实现思路

1、本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的水面舰船球艏空泡观测结构及观测方法，在舰船外部设置观测结构，提供充裕的安装空间，并能够保障所测得的空泡参数精确。

2、本发明所采用的技术方案如下：

3、一种水面舰船球艏空泡观测结构，安装在船体外部，包括设置于船体侧壁上的设备安装接口、连接在设备安装接口上的大视角水密相机，

4、所述大视角水密相机的视角方向斜指向待观测位置。

5、作为上述技术方案的进一步改进：

6、设备安装结构包括与船体外壁相接的安装底座、位于安装底座上的抱箍，抱箍限位在大视角水密相机的中段位置；抱箍与大视角水密相机组合呈流线型外表面。

7、一种将水面舰船球艏空泡观测结构装配至实船上的步骤，包括如下步骤：

8、设备安装接口焊接在船体外部，需确认好相机按视角后，大视角水密相机和设备安装接口通过紧固件进行连接；

9、相机数据线和电源线可通过水密穿舱接口或沿船身接入船舱，观测的数据和记录储存在船舱内的设备中。

10、一种利用水面舰船船艏空泡观测结构的观测方法，包括如下步骤：

11、根据球艏流场cfd计算结果确认球艏需要观测的区域；

12、在船体外部球艏上方焊接好设备安装接口、将适合球艏空泡空泡观测设备安装到位；

13、进行实船空泡观测，记录和保存不同航速下的空泡情况。

14、一种利用水面舰船船艏空泡观测结构观测实船空泡情况的具体过程，包括实验室内初步观测空泡、实船观测空泡两个阶段，船艏空泡观测结构用于实船观测阶段。

15、作为上述技术方案的进一步改进：

16、包括如下步骤：

17、在已经初步观测到空泡产生的前提下，由于空泡尺度效应的存在，利用模型球艏空泡试验结果还不能完全正确的预报实船球艏空泡性能，在此基础上进行实船球艏空泡性能测量和观测，

18、在实船船艏处外挂相机，进行球艏空泡的观测和记录，获得球艏空泡产生的位置、形态、变化状况，

19、同时测量球艏内部的噪声，将球艏空泡产生的位置、形态、变化状况与噪声测量结果进行比较，获得实船球艏空泡的真实数据，该数据用以提供球艏设计和优化的依据。

20、一种设计水面舰船球艏空泡观测结构的方法，包括如下步骤：

21、准备试验组和对照组，在相同流向的水中，测试来流与相机夹角、来流水速、抱箍安装方式对拍摄的影响，

22、试验结果证明流畅曲线外形的相机对流动产生的影响降至最低程度。

23、一种验证水面舰船球艏空泡观测结构合理性的方法，包括如下步骤：

24、在相同水速、来流与相机夹角、抱箍安装方式的前提下，证明流线型相机拍摄影响最小，

25、在相同水速、来流与相机夹角、使用流线型相机的前提下，证明抱箍安装在相机中间位置时稳定性最高。

26、本发明的有益效果如下：

27、本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过利用安装在球艏外部的大视角水密相机，实现球艏不同部位空泡的观测和测量。本发明的大视角水密相机、水密接口、安装方式都是基于船艏空泡的监测要求而设计。

28、本发明满足了水面舰船球艏空泡多视角下的观测和测量需求，解决了相机安装在船体外易受高速水流的影响以及安装强度等难题。通过大视角水密相机对球艏部位全视角的观测和测量，达到对球艏表面空泡特性进行观测和测量研究的目的。

技术特征：

1.一种水面舰船球艏空泡观测结构，其特征在于：安装在船体外部，包括设置于船体侧壁上的设备安装接口(2)、连接在设备安装接口(2)上的大视角水密相机(11)，

2.如权利要求1所述的水面舰船球艏空泡观测结构，其特征在于，设备安装结构包括与船体外壁相接的安装底座(13)、位于安装底座(13)上的抱箍(12)，抱箍(12)限位在大视角水密相机(11)的中段位置；抱箍(12)与大视角水密相机(11)组合呈流线型外表面。

3.一种将权利要求1所述的水面舰船球艏空泡观测结构装配至实船上的步骤，其特征在于，包括如下步骤：

4.一种利用权利要求1所述的水面舰船船艏空泡观测结构的观测方法，其特征在于，包括如下步骤：

5.一种利用权利要求1所述的水面舰船船艏空泡观测结构观测实船空泡情况的具体过程，其特征在于，包括实验室内初步观测空泡、实船观测空泡两个阶段，船艏空泡观测结构用于实船观测阶段。

6.如权利要求5所述的观测过程，其特征在于，包括如下步骤：

7.一种设计权利要求1所述的水面舰船球艏空泡观测结构的方法，其特征在于，包括如下步骤：

8.一种验证权利要求1所述的水面舰船球艏空泡观测结构合理性的方法，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结
本发明涉及一种水面舰船球艏空泡观测结构及观测方法，提供了水面舰船球艏空泡的观测系统，利用安装在球艏外部的大视角水密相机可实现球艏不同部位空泡的观测和测量。主要包括：大视角水密相机、水密接口、安装方式等。本发明满足了水面舰船球艏空泡多视角下的观测和测量需求，解决了相机安装在船体外易受高速水流的影响以及安装强度等难题。通过大视角水密相机对球艏部位全视角的观测和测量，达到对球艏表面空泡特性进行观测和测量研究的目的。

技术研发人员：曹耀初,陆芳,周爱国,辛公正,曹晓明,曾志波,曹彦涛
受保护的技术使用者：中国船舶科学研究中心
技术研发日：
技术公布日：2024/7/15