實驗目的：

哈爾濱工程大學某實驗小組選取減阻效果較好的 0.3mm 溝槽，應用在 AUV 上，驗證其減阻效果。

該實驗在哈爾濱工程大學循環(huán)水槽進行阻力試驗。如圖 5.1 所示，該水槽為臥式循環(huán)水槽，該循環(huán)水槽有許多優(yōu)點。與拖曳水池相比，循環(huán)水槽占地面積小，能夠保水流速度、水溫穩(wěn)定，且其無需長時間靜止水面，具有效率高的優(yōu)勢。同時循環(huán)水槽可以通過觀察段來監(jiān)測流場，觀察運動姿態(tài)等。所以循環(huán)水槽非常適用于進行 AUV 阻力試驗。

該水槽總長為 17 米，高 2.8 米，其中水深為 1.5 米。寬度為 1.7 米。其工作段長度為 7米。在循環(huán)水槽進行水下阻力測試時，通常通過箭桿將平面運動機構與艇體連接。平面 運動機構可以控制模型運動，便于模擬 AUV 在水下的各種運動姿態(tài)，可以通過它來預測 AUV 水下航行軌跡，以及評估 AUV 的各項性能參數(shù)。

傳感器應用

本次試驗，使用了上海耐創(chuàng)公司生產(chǎn)的單分力防水拉壓力天平，其測量范圍是0~50N。如圖 （a）所示，測力天平上下為對稱結構，上表面與下表面的螺紋孔用于 測力天平的固定與安裝。

圖b為測力天平的受力方式。如下圖所示，將測力天平的受力方向與試驗來流方向保持一致，即可測得 AUV 的阻力。

為驗證測力天平的精準性。如下圖所示，設計了一套用于標定傳感器的標定架，使用滑輪與砝碼組成的靜態(tài)標定系統(tǒng)，利用標定架對測力天平進行精確標定。在加載過程中，對單軸天平的拉力和壓力方向進行測試。砝碼、測力天平和加載盤通過鋼絲繩連接的，并通過定滑輪進行導向，通過測力天平可以實時監(jiān)測標定的力值。

由于本次試驗需要測得目標 AUV 的阻力，為了滿足這一需求。在 AUV 內(nèi)部，需要安裝測力天平。在外部 AUV 模型需要與平面運動機構連接。整體連接結構如圖 （f）所示。在艇體內(nèi)部安裝固定天平，要保證天平中心位置與模型重心位置重合，需要在艇體內(nèi)部安裝底板與轉換件。如圖（a）所示，右連接件做成 T 字結構，底部 橫向結構鉆孔與艇體底板用螺絲固定連接，上部縱向結構與天平連接。左側連接件為 L 型結構，如圖（b），橫向結構懸臂支架連接，下部固定天平。左右連接件結構，夾住了測力天平，使其達到固定的效果，更好的完成測力工作。

AUV模型連接圖

AUV水下狀態(tài)

測試數(shù)據(jù)對比

結論：

經(jīng)過一系列的測試與力值分析，與光滑艇體相比，具有溝槽表面的艇體延緩了埋首現(xiàn)象。對于此現(xiàn)象，可以認為在復雜的來流環(huán)境下，溝槽減阻技術可以緩解航行器的姿態(tài)失穩(wěn)。結合試驗水池設施，確定阻力測試方法，研究艇體支撐結構和傳感器的連接方 式，減少對艇體阻力和流場測試的影響，開展艇體阻力性能測試技術研究，檢驗溝槽表面的減阻效果。通過試驗的方法，驗證溝槽減阻的可行性。

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