水下航行器耐压壳体模拟碰撞测试系统及测试方法与流程

本发明涉及水下航行器耐压壳体测试，具体提供一种水下航行器耐压壳体模拟碰撞测试系统及测试方法。

背景技术：

1、海洋中蕴藏着丰富的能源和矿产资源，水下航行器是探索海洋的重要手段之一，借助水下航行器能够实现对深海进行观测和作业。其中，水下航行器是一种可以回收的小型水下自航载体，具有自主规划、自主决策、自主航行能力；且无需专用母船支持，具有灵活性强和隐蔽性好等优点，在环境监测、海洋科考等方面发挥着重要的作用。现有水下航行器耐压壳体碰撞测试中，只针对单块壳体材料进行试验碰撞测试，难以模拟真实海洋撞击环境，使撞击试验存在一定的试验偏差。

技术实现思路

1、本发明提供一种水下航行器耐压壳体模拟碰撞测试系统，用以解决在现有的水下航行器碰撞测试中，撞击模拟试验环境不够真实，导致测试数据不够准确的问题。

2、本发明提供一种水下航行器耐压壳体模拟碰撞测试系统包括：

3、压力舱；

4、加压泵，与所述压力舱连通，用于抽取海水，并对所述压力舱内部进行加压；

5、移动装置，安装于所述压力舱的内腔中；所述移动装置包括丝杠和移动座，所述丝杠沿所述压力舱长度方向转动设于所述压力舱内腔的底部，所述移动座安装于所述丝杠，所述移动座包括从下至上依次设置的底座、升降架和安装座，所述底座螺纹连接于所述丝杠，所述升降架安装于所述底座，所述安装座设于所述升降架上；

6、礁石样块部，设于所述压力舱的内腔壁面；

7、耐压壳体模型，设于所述安装座，所述安装座能够带动所述耐压壳体模型撞击于所述礁石样块部。

8、进一步地，所述安装座包括：

9、底板，固定设于所述升降架顶部；

10、侧板，两个所述侧板分别设置在所述底板两侧；

11、电磁铁，固设于所述底板上表面，且处于两个所述侧板之间，所述电磁铁对所述耐压壳体模型进行磁性回收；

12、顶板，设置在两个所述侧板的顶部；

13、支撑架，设于所述底板上，用于支撑所述耐压壳体模型后部；

14、导流板，具有多个，多个所述导流板布设在两个所述侧板的内壁，且所述耐压壳体模型处于两侧设置的所述导流板之间。

15、进一步地，所述耐压壳体模型前端底部设有磁性金属块，所述磁性金属块顶部与所述耐压壳体模型固连，在所述耐压壳体模型安装于所述安装座时，所述磁性金属块处于所述电磁铁前部。

16、进一步地，所述导流板采用橡胶材质，所述导流板的伸长长度与两个所述侧板的长度相同，且在同一所述侧板上，相邻两个所述导流板之间的间隔相同；

17、所述支撑架为半球形壳体，半球形壳体用于支撑所述耐压壳体模型的后部；所述导流板、所述支撑架、所述顶板和所述底板共同围成圆柱容纳室，所述圆柱容纳室用于放置和回收所述耐压壳体模型，所述耐压壳体模型和所述礁石样块部高度相同，使所述耐压壳体模型的前端中部可碰撞至所述礁石样块部的中部。

18、进一步地，所述丝杠平行设置有两个，两个所述丝杠均为水下用滚珠丝杠，所述丝杠一端设置有抗压控制箱，所述抗压控制箱内设置有齿轮传动组，所述齿轮传动组与所述抗压控制箱外部的动力装置相连接；

19、所述动力装置包括电机和减速箱，所述电机用于将动力输出至所述减速箱；

20、所述齿轮传动组包括主动齿轮、第一被动齿轮、第二被动齿轮、第一传动齿轮和第二传动齿轮，所述主动齿轮设置在所述减速箱的输出轴上，所述第一被动齿轮和所述第二被动齿轮分别设置在两个所述丝杠的动力输入端，所述第一传动齿轮设置在第一被动齿轮和第二被动齿轮之间，第一被动齿轮和第二被动齿轮均与第一传动齿轮啮合，第二传动齿轮设置在第一传动齿轮和主动齿轮之间，第一传动齿轮和主动齿轮均与第二传动齿轮啮合。

21、进一步地，所述礁石样块部和所述压力舱的内腔壁面之间设置有转动圆盘，所述转动圆盘转动连接在所述压力舱的内腔壁面上；

22、每个礁石样块部均包括碰撞靶组，所述碰撞靶组包括多个碰撞靶，多个所述碰撞靶均匀布设在所述转动圆盘上，每个所述碰撞靶转动到最高点的高度时，与所述耐压壳体模型的高度相适配。

23、进一步地，所述多个碰撞靶具体包括第一碰撞靶和第二碰撞靶，所述第一碰撞靶设置为凹形曲面，所述凹形曲面能够与所述耐压壳体模型的前端全面接触，所述第二碰撞靶设置为凸形曲面，所述凸形曲面能够与所述耐压壳体模型的前端部分接触。

24、进一步地，所述耐压壳体模型采用合金钢材质，所述礁石样块部为硬珊瑚样块。

25、本发明还提供一种水下航行器耐压壳体模拟碰撞测试方法，包括以下步骤：

26、s1：预设所述压力舱中的海水压强为p1，其中0＜p1＜650mpa；预设所述耐压壳体模型的质量为m1，其中0.5kg＜m1＜50kg；预设所述礁石样块部的质量为m2，其中0.2kg＜m2＜25kg；预设所述礁石样块部的碰撞面积为s1，其中0.1m2≤s1＜12.5m2；设定所述耐压壳体模型的碰撞等级如下:

27、第一碰撞等级：所述耐压壳体模型的弯曲转角α为[a，b)；

28、第二碰撞等级：所述耐压壳体模型的弯曲转角α为[b，c);

29、第三碰撞等级：所述耐压壳体模型的弯曲转角α为[c，d)；

30、第四碰撞等级：所述耐压壳体模型的弯曲转角α为[d，e);

31、第五碰撞等级：所述耐压壳体模型的弯曲转角α≥25°为变形失效；

32、其中：a的取值为：0°＜a≤2°；

33、b的取值为：4°≤b≤6°；

34、c的取值为：9°≤c≤11°；

35、d的取值为：14°≤d≤16°；

36、e的取值为：22°≤e≤26°；

37、s2：控制所述加压泵对所述压力舱进行加压，加压至p1时，停止加压；

38、s3：依次控制n个所述耐压壳体模型以不同速度vi向n个所述礁石样块部进行碰撞，n≥5；碰撞完成后，测量不同速度vi对应的弯曲转角αi，根据弯曲转角αi找到对应的弯曲转角范围，根据弯曲转角范围确定碰撞等级；其中vi的取值范围为0.5-8km/h；其中，1≤i≤n。

39、进一步地，s3中，每次碰撞完成后，具体测量弯曲转角的方法如下：将所述耐压壳体模型从所述压力舱中取出，使用三坐标测量机测量所述耐压壳体模型的弯曲转角，并向所述压力舱内更换未碰撞的所述耐压壳体模型和未碰撞的所述礁石样块部，进行下次碰撞试验。

40、本发明提供的一种水下航行器耐压壳体模拟碰撞测试系统，通过设置的压力舱、加压泵、移动装置、礁石样块部和耐压壳体模型，可真实模拟真实海洋撞击环境，提高试验的真实性和准确性；其中，移动装置不仅可以实现带动安装座在丝杠上往复运动，移动装置中的升降架还可以根据测试需求进行高度调整，使耐压壳体模型可碰撞至礁石样块部的中部，提高耐压壳体模型碰撞测试的准确性。

41、同时，本发明提供一种水下航行器耐压壳体模拟碰撞测试方法，通过预设海水压强、耐压壳体模型的质量、礁石样块部的质量、碰撞面积以及耐压壳体模型的碰撞等级；之后，通过控制耐压壳体模型以不同速度向礁石样块部进行碰撞，碰撞完成后，测量不同速度对应的弯曲转角，根据弯曲转角找到对应的弯曲转角范围，根据弯曲转角范围确定碰撞等级，最后，确定耐压壳体模型在不同碰撞速度下的碰撞等级。进而本发明通过预设海水压强、耐压壳体模型的质量、礁石样块部的质量和碰撞面积为定量值，只改变碰撞速度这一个变量，可准确得到速度对耐压壳体模型碰撞的影响，进一步提高了测试数据的准确性。

42、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。