浮力调节舱进水上浮仿真分析

吴 琪，康宝臣，郭志军

（山西汾西重工有限责任公司，山西 太原 030027）

0 引言

随着无人化技术的发展，采用水下航行器进行水下产品的远距离无人投送越来越受到国内外的重视。被投送产品由于其自身的重力大于浮力呈现负浮力状态，为保障投送的长航时、长航程要求，采用浮力调节舱进行调节以使得整个产品单元满足零浮力要求。当到达指定投放位置后，浮力调节舱与被投送产品分离，此时由于其自身存在较大的正浮力，分离后浮力调节舱会上浮出水，不利于产品的隐蔽性。因此在浮力调节舱结构上设计有进水口，当分离后进水口打开，浮力调节舱进水，当重力大于浮力、浮力调节舱上浮速度降为零后，整个浮力调节舱下潜沉底，以避免浮力调节舱浮出水面[1]。

图1 浮力调节舱进水模型Fig.1 Model of buoyancy-adjusting cabin

吴晞[2]对船舶破损舱室的分类方法、破口的分类原则、进水时间计算、破口处压力计算等进行了论述和仿真模拟。徐邦祯[3-4]依据流体力学基本原理建立了船舶破舱瞬时进水速度及进水量的数学模型，对船舶在不同破损及装载条件进行了实际计算，得出了相应的破舱进水参数。郝英泽[5]和金涛[6]分别对潜艇破损进水的操纵性及进水模型进行了分析改进，对破损情况下如何快速实现操控进行了论述。

本文计算的上浮进水过程，其姿态、位置、速度等都会发生快速变化，与上述进水有所不同。在运输过程中，浮力调节舱呈水平状态；分离过程中，由于存在较大的推冲力和推冲力矩以及浮力调节舱自身的质浮心矩，浮力调节舱迅速旋转并呈竖直状态；……