防浪板对排水型两栖车辆水动力学的影响研究

doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2016.09.001

摘要/Abstract

摘要： 防浪板是影响两栖车辆整车水上性能重要部件之一，为了研究防浪板对排水型两栖车辆水动力学的影响，建立了排水型两栖车辆流体力学计算模型。针对防浪板的形状、大小以及与车体的相对位置变化进行整车航行动力学仿真，综合分析了防浪板对整车航行阻力、升力以及纵向俯仰力矩的影响，并与试验数据进行了对比。研究结果表明：在形状方面，分段平板式防浪板具有弧形与平板式各自优点，是较佳的工程结构；在宽度上，随着宽度增加，阻力和升力变化不大，纵向恢复力矩增加较多，超过一定宽度后阻力急剧增加；在与车体相对距离方面，随着距离的增加，航行阻力增加，升力下降，纵向恢复力矩增幅较大；在防浪板与车体底平面夹角上，随着角度的增加，整车阻力和升力变化不大，但纵向恢复力矩增加显著。

关键词: 兵器科学与技术, 排水型, 防浪板, 水动力学, 航行稳性

Abstract: Breakwater is one of important parts which affect the performance of amphibious vehicle on water. A hydrodynamics model of displacement amphibious vehicle is established to research the influence of breakwater on its hydrodynamics. The hydrodynamics performance of displacement amphibious vehicle is simulated in terms of different shapes and sizes of breakwaters and their positions relative to vehicle body. The effect of breakwater on navigation resistance, lift force and longitudinal pitching moment is analyzed. The research results show that segmented breakwater is better engineering structure in shape, which has the advantages of arc-shaped and flat-plate breakwaters; the increase in width has small influence on resistance and lift force, but the longitudinal pitching moment increases a lot; with the increase in distance between breakwater and vehicle body, the resistance increases, the lift force decreases, and the longitudinal pitching moment increases greatly; with the increase in angle between breakwater and underbody plane, the resistance and lift force have a little change, but the longitudinal pitching moment increases significantly.

Key words: ordnance science and technology, displacement, breakwater, hydrodynamics, navigation stability

中图分类号:

U469.6⁺93

毛明, 汪建兵. 防浪板对排水型两栖车辆水动力学的影响研究[J]. 兵工学报, 2016, 37(9): 1553-1560.

MAO Ming, WANG Jian-bing. Research on Influence of Breakwater on Hydrodynamic Characterisitics of Displacement Amphibious Vehicles[J]. Acta Armamentarii, 2016, 37(9): 1553-1560.

参考文献

［1］董阳，徐国英，姚新民，等．两栖车辆形体优化数值模拟［J］．装甲兵工程学院学报，2007，21（4）：52-56．
DONG Yang，XU Guo-ying，YAO Xin-min，et al.Numerical simulation of shape optimization of amphibious vehicle［J］． Journal of Academy of Armored Force Engineering，2007，21（4）：52-56．（in Chinese）
［2］宋桂霞，赵又群．减少两栖车辆兴波及阻力方法研究与仿真分析［J］．系统仿真技术，2010，6（2）：111-115．
SONG Gui-xia，ZHAO You-qun. Study on reducing wave-making and resistance of amphibious vehicle with simulation［J］．System Simulation Technology，2010，6（2）：111-115．（in Chinese）
［3］贾小平，于魁龙．减少两栖车辆水上行驶阻力的方案探讨［J］．装甲兵工程学院学报，1998，12（3）：54-58．
JIA Xiao-ping，YU Kui-long. A research into reducing water resistance against amphibious vehicles［J］．Journal of Armored Force Engineering Institute,1998，12（3）：54-58．（in Chinese）
［4］剧冬梅，项昌乐，周鹏飞，等．纵倾角对轻型轮式两栖车辆的阻力特性影响研究［J］．兵工学报，2015，36（1）：19-26．
JU Dong-mei，XIANG Chang-le，ZHOU Peng-fei，et al.Analysis of the effect of trim angle on the resistance characteristics for wheeled amphibious vehicle［J］．Acta Armamentarii, 2015，36（1）：19-26．（in Chinese）
［5］邓宝林.高速排水型方尾船舶的型线优化设计研究［D］．武汉：武汉理工大学，2007．
DENG Bao-lin.Research on the design and optimazition based on the high speed displacement transom stern ship form lines［M］.Wuhan:Wuhan University of Technology,2007.（in Chinese）
［6］彭锟.基于代理模型的两栖车辆外形减阻优化方法研究［D］．北京：北京理工大学，2015.
PENG Kun.Surrogate based optimization of resistance reduction of the amphibious vehicle［M］.Beijing: Beijing Institute of Technology, 2015．（in Chinese）
［7］高富东.两栖车辆绕流场数值模拟及外形优化分析［D］.长沙：国防科学技术大学，2007.
GAO Fu-dong.Numerical simulation of flow field around an amphibious vehicle and improvement for shape［M］.Changsha: National University of Defense Technology,2007．（in Chinese）
［8］宋桂霞.水陆两栖车辆减阻增速关键问题研究［D］.南京：南京航空航天大学， 2008.
SONG Gui-xia.Main question research on reducing resistance and increasing speed for amphibious vehicle［M］.Nanjing:Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, 2008．（in Chinese）
［9］徐一新.基于运动特性的两栖车辆关键技术研究［D］.镇江：江苏科技大学，2013.
XU Yi-xin.Research the key technologies of amphibious vehicle based on motion characteristics［M］. Zhenjiang：Jiangsu University of Science and Technology,2013．（in Chinese）
［10］袁潇龙,张敏弟．防浪板对两栖车航行特性影响的研究［J］．车辆与动力技术，2014(2)：15-19,28．
YUAN Xiao-long，ZHANG Min-di.Influence of breakwaters on sailing characteristics of an amphibious vehicle［J］.Vehicle and Power Technology，2014(2)：15-19,28．（in Chinese）
［11］周锦涛，曹凤利，韩兰懿，等．防浪板对两栖车辆航行姿态影响的数值模拟［J］．火炮发射与控制学报，2014，35（3）：45-49．
ZHOU Jing-tao，CAO Feng-li，HAN Lan-yi，et al.Numerical simulation of influence of breakwater board on amphibious vehicle trim attitude［J］．Journal of Gun Luanch and Control，2014，35（3）：45-49．（in Chinese）
［12］余祖耀，廖远才，李锦云，等．滑板角度组合对两栖车辆升阻比影响的仿真研究［J］．船舶工程，2015，37（3）：26-29．
YU Zu-yao, LIAO Yuan-cai, LI Jin-yun, et al.Simulation analysis of effect of different skateboard angles onlift-drag ratio of amphibious vehicle［J］． Ship Engineering，2015，37（3）：26-29．（in Chinese）
［13］白向华，吕建刚，高飞，等．一种新型水上减阻仿生技术研究［J］．船舶力学，2012，16（8）：861-867．
BAI Xiang-hua，LYV Jian-gang，GAO Fei，et al.Research on new type of reducing water resistance technique based on the bionics［J］．Journal of Ship Mechanics，2012，16（8）：861-867．（in Chinese）
［14］徐国英，王俊，周景涛．基于CFD的两栖车辆阻力和浮态数值模拟［J］．船舶科学技术，2006，28（4）：22-25．
XU Guo-ying，WANG Jun, ZHOU Jing-tao.Numerical simulation of the amphibious vehicle's drag force and attitude based on CFD［J］．Ship Science and Technology，2006，28（4）：22-25．（in Chinese）
［15］宋桂霞，赵又群，吴珂．两栖车辆阻力水气两相流数值模拟［J］．哈尔滨工程大学学报，2008，29（9）：907-911、928．
SONG Gui-xia, ZHAO You-qun , WU Ke.3-D numerical simulation on resistances of amphibious vehicles using two-phase flow［J］.Journal of Harbin Engineering University，2008，29（9）：907-911, 928．（in Chinese）
［16］李莉，毕小平，贾小平．履带式两栖车辆航驶阻力的数值模拟［J］．船舶，2003，8（4）：47-50．
LI Li，BI Xiao-ping, JIA Xiao-ping. Numerical simulation of running resistance for amphibious caterpillar vehicles［J］.Ship and Boat，2003，8（4）：47-50．（in Chinese）
［17］黄国成．关于排水型两栖车辆水上航速的研究［J］．装甲兵工程学报，1995，1（9）：34-42．
HUANG Guo-cheng. Study on the navigating speed of the displacement amphibious vehicle on water［J］.Journal of Armored Force Engineering Institute，1995，1（9）：34-42．（in Chinese）
［18］赵连恩，王伟，王立军．预报现代高速排水型船舶阻力性能的新型方尾图谱［J］．船舶力学，2006，2（10）：8-14．
ZHAO Lian-en，WANG Wei，WANG Li-jun.A new type of resistance diagram for prediction of resistance performance of high speed displacement ships with transom［J］.Journal of Ship Mechanics，2006，2（10）：8-14．（in Chinese）
［19］李玉良，潘双夏．基于流体体积的两栖车辆阻力并行数值计算［J］．浙江大学学报：工学版，2006，40（8）：1333-1338．
LI Yu-liang，PAN Shuang-xia.Volume of fluid model based parallel numerical computation of resistance for amphibious vehicles［J］.Journal of Zhejiang University:Engineering Science，2006，40（8）：1333-1338．（in Chinese）

[1]	周伯俊, 于传强，刘志浩，柯冰. 基于高压储能的特种车辆快速起竖技术与验证[J]. 兵工学报, 2022, 43(7): 1488-1497.
[2]	高月光，冯顺山，刘云辉，黄岐. 不同端盖厚度的圆柱形装药壳体破片初速分布[J]. 兵工学报, 2022, 43(7): 1527-1536.
[3]	娄伟鹏，郑长松，李和言，陈建文，张周立，马源. 高速《Symbol》v湿式换挡离合器排油阀临界开启和关闭压力研究[J]. 兵工学报, 2017, 38(9): 1665-1672.
[4]	王宪成，杨绍卿，马宁，赵文柱. 车辆柴油机缸套动载荷磨损计算模型研究[J]. 兵工学报, 2017, 38(9): 1673-1680.
[5]	孙皓泽，常天庆，王全东，孔德鹏，戴文君. 一种基于分层多尺度卷积特征提取的坦克装甲目标图像检测方法[J]. 兵工学报, 2017, 38(9): 1681-1691.
[6]	张玉燕，孙莎莎，王振春，曹海要，战再吉. 高速载流电枢表面瞬态温度场仿真与测量[J]. 兵工学报, 2017, 38(9): 1692-1698.
[7]	李臣明，宦超，石怀龙. 某箱式火箭炮对面目标分布式杀伤最优火力分配[J]. 兵工学报, 2017, 38(9): 1699-1704.
[8]	雷娟棉，张嘉炜，谭朝明. 小攻角下船尾外形对旋转弹丸马格努斯效应影响的数值研究[J]. 兵工学报, 2017, 38(9): 1705-1715.
[9]	李泽，闫晓鹏，栗苹，郝新红，王建涛. 扫频式干扰对调频多普勒引信的干扰机理研究[J]. 兵工学报, 2017, 38(9): 1716-1722.
[10]	张浩为，谢军伟，张昭建，宗彬锋，陈唐军. 基于混合自适应遗传算法的相控阵雷达任务调度[J]. 兵工学报, 2017, 38(9): 1761-1770.
[11]	李茂，侯海量，朱锡，黄晓明，李典，陈长海，胡年明. 结构间隙对芳纶纤维增强复合装甲结构抗侵彻性能的影响[J]. 兵工学报, 2017, 38(9): 1797-1805.
[12]	王鉴, 韩焱, 王黎明, 张丕状, 陈平. 弹丸在膛内运动的回波信号瞬时频率估计方法研究[J]. 兵工学报, 2017, 38(9): 1806-1814.
[13]	刘海鸥，张文胜，徐宜，赵梓烨. 基于核密度估计的履带车辆传动轴载荷谱编制[J]. 兵工学报, 2017, 38(9): 1830-1838.
[14]	姜缪文，闫健卓，陈继民. 基于拓扑优化技术的军用头盔内胆结构三维打印[J]. 兵工学报, 2017, 38(9): 1845-1853.
[15]	张磊，李世民，朱刚. 基于时间连续灰色Markov模型的维修器材需求预测方法研究[J]. 兵工学报, 2017, 38(9): 1862-1866.