1.本发明涉及船模试验技术领域，具体涉及一种模块化浸没式喷水推进自航船模。
背景技术：
2.浸没式喷水推进器是一种泵类推进器，由叶轮、导叶和导管组成，其可在较宽航速范围内实现船舶的高效推进，且兼具较优的振动噪声性能，是一种适用于绿色低碳、环境友好型水面船舶的新型推进方式。该类推进方式对应的船艉构型和集成安装方式与常规螺旋桨、艉板式喷水推进均存在显著差异，其对应的船体-推进器相互作用特性、所引起的船艉流场变化特性也与其他推进方式不同。通过缩比模型试验来分析和预报浸没式喷水推进船舶的水动力性能是开展该类推进技术一体化优化设计与高效推进机理研究的重要环节与技术支撑。
3.浸没式喷水推进器采用集成方式安装于船尾底部的内凹槽道处，推进器导管上端需嵌入船体槽道内，且船体内凹槽道过流面应与推进器导管内壁面光顺过渡。若采用“船尾-浸没式喷水推进器”一体化加工方式来制作自航船模，还需额外加工制作用于阻力性能试验的无推进器船模，阻力与自航试验分析中无法有效保证船体几何的一致性。自航船模一体化加工方案还存在尺寸大、维度多、精度要求高等问题，且制造成本较高。若采用船尾、浸没式喷水推进器分部件加工，由于船尾与推进器集成结构的组装较为复杂，船模制造又面临推进器与船体组装方式、安装定位等挑战。
技术实现要素：
4.本发明要解决的技术问题在于针对上述现有技术无法较好地实现浸没式喷水推进器与船体尾部的分部件加工与定位组装，且无法在相同船模上对应开展阻力性能与自航性能试验的问题，提供一种组装方便、制造成本适中、且可在相同船模上对应开展阻力性能与自航性能试验的模块化浸没式喷水推进自航船模，为浸没式喷水推进船模水动力性能试验提供技术支撑。
5.本发明为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：
6.一种模块化浸没式喷水推进自航船模，包括船体和浸没式喷水推进器，还包括推进器固定基座、船体支撑架和船体槽道补足模块；所述船体尾部在推进器的安装位置预设有推进器安装槽；所述推进器固定基座为上下两端开口的中空结构，其下端与所述浸没式喷水推进器的导管紧密贴合并焊接形成下端面封闭的整体结构，推进器固定基座上端自所述推进器安装槽上端伸出，并与固定安装于船体内部的所述船体支撑架固定连接，从而实现浸没式喷水推进器与船体的快速安装，用于开展自航试验；所述船体槽道补足模块为上端开口、下端封闭的中空结构，其下端面与船体尾部型线适配以形成完整的船体底部外壳，船体槽道补足模块上端自所述推进器安装槽上端伸出，并与所述船体支撑架固定连接，从而实现船体槽道补足模块与船体的快速安装，用于替换推进器固定基座与浸没式喷水推进器形成的整体结构，开展无推进器的船体阻力性能试验。
7.上述方案中，所述推进器安装槽的横截面为方形；所述推进器固定基座横截面的外轮廓为与所述推进器安装槽适配的方形；所述船体槽道补足模块的外轮廓为与所述推进器安装槽适配的方形。
8.上述方案中，所述船体支撑架有两组，沿船长方向分布于所述推进器固定基座或船体槽道补足模块的前后两侧；每组船体支撑架均包括两根上端支撑臂和一根下端横梁，两根上端支撑臂分别与船体两侧内壁面固定连接，一根下端横梁的左右两端分别与两根上端支撑臂的底部固定连接；所述推进器固定基座或船体槽道补足模块的前后两侧壁分别与其前后两侧的下端横梁固定连接。
9.上述方案中，所述推进器固定基座、船体槽道补足模的前后两侧壁上设有若干个螺栓孔，所述下端横梁的对应位置开设有适配的螺栓孔，推进器固定基座或船体槽道补足模块与下端横梁之间通过螺栓固定连接。
10.上述方案中，所述船体支撑架的上端支撑臂与船体内壁面通过螺栓固定连接，或者在船模制作时于船体内部预设所述船体支撑架。
11.上述方案中，所述推进器安装槽的上边缘水平面高度高于船尾吃水线，以保证船模尾部不进水。
12.上述方案中，所述推进器固定基座的外壁与推进器安装槽的内壁紧密贴合，且两者的触水过流面均光顺过渡。
13.上述方案中，所述浸没式喷水推进器有两个，分别位于左右舷且对称布置；所述推进器安装槽、推进器固定基座、船体槽道补足模块对应设置两个，且分别呈左右对称布置。
14.上述方案中，所述浸没式喷水推进器包括导管、导叶和叶轮，所述推进器固定基座采用与浸没式喷水推进器的导管、导叶相同的金属材料加工制作。
15.本发明的有益效果在于：
16.1、本发明的浸没式喷水推进自航船模通过模块化、可替换的结构设计，不仅降低了浸没式喷水推进自航船模的加工难度与加工成本，同时实现了浸没式喷水推进自航船模船尾推进器的便捷安装；且可在相同船模上对应开展自航性能与阻力性能试验，有效保证了阻力与自航试验分析中船体几何的一致性，同时降低了试验成本。
17.2、本发明制造成本适中、组装便利，且同样适用于浸没式喷水推进器多方案比较分析的自航船模对比试验。
附图说明
18.下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
19.图1是本发明浸没式喷水推进自航船模的尾部结构示意图；
20.图2是浸没式喷水推进器与推进器固定基座的组装示意图；
21.图3是用于自航试验的推进器固定基座的结构示意图；
22.图4是用于船体阻力性能试验的船体槽道补足模块的结构示意图；
23.图5是船体预留的推进器安装槽示意图；
24.图6为预留有推进器安装槽的船尾俯视图。
25.图中：10、船体；11、推进器安装槽；
26.20、浸没式喷水推进器；21、导管；22、导叶；23、叶轮；
27.30、推进器固定基座；
28.40、船体支撑架；41、上端支撑臂；42、下端横梁；
29.50、船体槽道补足模块。
具体实施方式
30.为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
31.如图1-5所示，为本发明实施例提供的一种模块化浸没式喷水推进自航船模，采用部件模块化设计制造，包括船体10、浸没式喷水推进器20、推进器固定基座30、船体支撑架40和船体槽道补足模块50。船体10尾部在制作时于推进器的安装位置预设有推进器安装槽11。推进器固定基座30为上下两端开口的中空结构，其下端与浸没式喷水推进器20的导管21紧密贴合并焊接形成下端面封闭的整体结构，推进器固定基座30上端自推进器安装槽11上端伸出，并与固定安装于船体10内部的船体支撑架40固定连接，从而实现浸没式喷水推进器20与船体10的快速安装，用于开展自航试验。船体槽道补足模块50为上端开口、下端封闭的中空结构，其下端面与船体10尾部型线适配以形成完整的船体底部外壳，船体槽道补足模块50上端自推进器安装槽11上端伸出，并与船体支撑架40固定连接，从而实现船体槽道补足模块50与船体10的快速安装，用于替换推进器固定基座30与浸没式喷水推进器20形成的整体结构，开展船体10阻力性能试验。
32.浸没式喷水推进器20是一种泵类推进器，包括导管21、导叶22和叶轮23，其中，叶轮23为旋转部件，通过传动轴与船体10内的主机连接来驱动其旋转；导叶22和导管21为静止部件，两者固定连接。本实施例中，浸没式喷水推进器20有两个，分别位于左右舷且对称布置；推进器安装槽11、推进器固定基座30、船体槽道补足模块50对应设置两个，且分别呈左右对称布置。
33.进一步优化，为了方便安装、拆卸及定位，推进器安装槽11的横截面为方形；推进器固定基座30横截面的外轮廓为与推进器安装槽11适配的方形；船体槽道补足模块50的外轮廓为与推进器安装槽11适配的方形。
34.进一步优化，船体支撑架40模块用于连接固定推进器固定基座30模块或船体槽道补足模块50。本实施例中，船体支撑架40有两组，沿船长方向分布于推进器固定基座30或船体槽道补足模块50的前后两侧；每组船体支撑架40均包括两根上端支撑臂41和一根下端横梁42，两根上端支撑臂41分别与船体10两侧内壁面固定连接，一根下端横梁42的左右两端分别与两根上端支撑臂41的底部固定连接；推进器固定基座30或船体槽道补足模块50的前后两侧壁分别与其前后两侧的下端横梁42固定连接。
35.进一步优化，推进器固定基座30、船体10槽道补足模的前后两侧壁上分别设有若干个螺栓孔，下端横梁42的对应位置开设有适配的螺栓孔，推进器固定基座30或船体槽道补足模块50与下端横梁42之间通过螺栓固定连接。
36.进一步优化，船体支撑架40的上端支撑臂41与船体10内壁面通过螺栓固定连接，或者在船模制作时于船体10内部预设船体支撑架40。
37.进一步优化，推进器安装槽11的上边缘水平面高度高于船尾吃水线，以利于船模防水。
38.进一步优化，推进器固定基座30的外壁与推进器安装槽11的内壁紧密贴合，且两者的触水过流面均光顺过渡。
39.进一步优化，浸没式喷水推进器20包括推进器固定基座30采用与浸没式喷水推进器20的导管21、导叶22相同的金属材料加工制作。本实施例中，导叶22、导管21可采用铝合金等轻质金属加工，导叶22与导管21可采用一体化加工，亦可分部件加工后焊接组合，叶轮23可采用金属五轴雕刻或3d打印来制作。
40.本发明设计的模块化浸没式喷水推进自航船模，在开展不同浸没式喷水推进器20方案的自航试验对比时，可以通过替换浸没式喷水推进器20和推进器固定基座30模块来实现，无需重新加工船体支撑架40和船体10。在开展浸没式喷水推进船模对应的船体10阻力性能试验时，将推进器固定基座30、浸没式喷水推进器20拆卸下来，换装下端面封闭的船体槽道补足模块50，并连接固定于船体支撑架40上，组装后的船体10无推进器，可用于船模阻力性能试验。
41.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
42.上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。