本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種船舶附連水質(zhì)量測量方法，其特征在于，包括以下步驟：1)將需測量附連水質(zhì)量的船舶模型通過力傳感器安裝在六自由度運動平臺下，使六自由度運動平臺按頻率ω和振幅A做單自由度簡諧運動，此時，六自由度運動平臺帶動船舶模型在水池中運動，2)采用超聲波測距儀測量船舶模型在時域下的運動位移x(t)，同時用力傳感器測量船舶模型在時域下的驅(qū)動力F(t)，t為測量時間，……，6)對多組和的值進行線性擬合，根據(jù)牛頓第二定理按下式(I)計算附連水質(zhì)量Δm，式中，m為船舶模型自身質(zhì)量，為線性擬合后的直線的斜率。本發(fā)明專利技術(shù)的方法能夠測量各類船舶模型在不同運動角度條件下的附連水質(zhì)量，具有操作靈活、成本低、真實性強，測量工況可根據(jù)需要調(diào)整。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于船舶制造
，特別涉及一種船舶附連水質(zhì)量測量方法。
技術(shù)介紹
船舶在水中運動時其周圍的水對船體的運動會帶來影響，主要為阻尼和慣性的影響。對于船舶的非定常運動(非勻速運動)水對船舶的作用主要體現(xiàn)在慣性的作用，即附連水質(zhì)量影響。船舶碰撞作為一種明顯的非定常運動現(xiàn)象，附連水質(zhì)量對船舶碰撞結(jié)果影響較大，因此在處理船舶碰撞過程中對能量吸收的問題時必須考慮船舶周圍附連水質(zhì)量影響。由于船舶附連水質(zhì)量與船舶的線型特征、船舶碰撞過程中的時間歷程等密切相關(guān)，對開展船舶碰撞后的運動響應(yīng)及結(jié)構(gòu)響應(yīng)具有突出影響。但是為了精確得到附連水質(zhì)量是相當(dāng)復(fù)雜和困難。目前，現(xiàn)有技術(shù)中圍繞船舶附連水質(zhì)量預(yù)報是基于切片理論估算和以往研究成果所積累的經(jīng)驗公式為主，基于水池試驗開展船舶附連水質(zhì)量測量并不多見。切片理論實質(zhì)上是一種近似理論，該方法在估算附連水質(zhì)量較為復(fù)雜繁瑣，而且理論本身所引入的假設(shè)也會對結(jié)果造成一定的誤差；經(jīng)驗公式因能快速估算船舶附連水質(zhì)量大小，因此在船舶碰撞仿真分析中應(yīng)用較為廣泛。但從附連水質(zhì)量系數(shù)取值來看，附連水質(zhì)量系數(shù)的取值范圍較廣，因此取值的大小更加依賴于個人的經(jīng)驗。對于已知船型的碰撞仿真分析其精度就不能滿足仿真分析的要求。采用水池試驗開展附連水質(zhì)量測量的方法主要有約束船模試驗和自航船模試驗兩種，約束船模試驗方法是最可靠且常用的方法。該方法采用船模在水池中進行約束船模試驗，包括斜拖試驗、懸臂試驗、平面運動機構(gòu)試驗、圓周運動試驗，其中平面運動機構(gòu)試驗技術(shù)能夠比較準確地獲得各運動方向的附連水質(zhì)量。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的專利技術(shù)目的是提供一種船舶附連水質(zhì)量測量方法，能夠測量各類船舶模型在不同運動角度條件下的附連水質(zhì)量，具有操作靈活、成本低、真實性強，測量工況可根據(jù)需要調(diào)整。一種船舶附連水質(zhì)量測量方法，其特征在于，包括以下步驟：1)將需測量附連水質(zhì)量的船舶模型通過力傳感器安裝在六自由度運動平臺下，使六自由度運動平臺按頻率ω和振幅A做單自由度簡諧運動，此時，六自由度運動平臺帶動船舶模型在水池中運動，2)采用超聲波測距儀測量船舶模型在時域下的運動位移x(t)，同時用力傳感器測量船舶模型在時域下的驅(qū)動力F(t)，t為測量時間，3)對測量得到的運動位移x(t)求測量時間的一次微分，得到運動速度v(t)，對測量得到的運動位移x(t)求測量時間的二次微分，得到運動加速度a(t)，4)將運動速度v(t)、運動加速度a(t)和驅(qū)動力F(t)的離散數(shù)據(jù)點按時域置于同一直角坐標系下，取多組運動速度v(t)為0時所對應(yīng)的運動加速度a(t)和驅(qū)動力F(t)的值，并對多組運動加速度a(t)和驅(qū)動力F(t)的值進行算術(shù)平均，得到該頻率下的和5)改變六自由度運動平臺的頻率ω，重復(fù)以上步驟1)-4)，得到多組和的值，6)對多組和的值進行線性擬合，根據(jù)牛頓第二定理按下式(I)計算附連水質(zhì)量Δm， Δ m = F ‾ / a ‾ - m ...... ( I ) ]]>式中，m為船舶模型自身質(zhì)量，為線性擬合后的直線的斜率。本專利技術(shù)的有益效果是：1)能夠測量各類船舶模型在不同運動角度條件下的附連水質(zhì)量，能夠較好的反映船舶在真實海況條件下的運動所引起的附連水質(zhì)量；2)通過將船舶模型固定在六自由度平臺上，能夠設(shè)定船舶模型強迫運動函數(shù)，通過六維力傳感器測量力和彎矩的大小，實現(xiàn)船舶模型的各個方向的附連水質(zhì)量測量。該方法具有附連水質(zhì)量測量操作靈活、成本低等諸多優(yōu)點，且測量工況可根據(jù)需要調(diào)整；3)能夠較好的忽略流體阻尼影響導(dǎo)致附連水質(zhì)量測量的精度誤差，且合理剝離船舶自身重量，凸顯了測量附連水質(zhì)量結(jié)果的真實性。附圖說明圖1為應(yīng)用本專利技術(shù)船舶附連水質(zhì)量測量方法的測量系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖。圖2為本專利技術(shù)船舶附連水質(zhì)量測量方法在頻率為0.25Hz時采樣分析得到的時間的速度、加速度和力的曲線；圖3為本專利技術(shù)船舶附連水質(zhì)量測量方法的加速度和力的曲線；圖中，1-六自由度運動平臺，2-傳感器安裝平面，3-力傳感器，4-船舶模型。具體實施方式下面結(jié)合附圖對本專利技術(shù)的技術(shù)方案作進一步的描述。本專利技術(shù)的一種船舶附連水質(zhì)量測量方法，其特征在于，包括以下步驟：1)如附圖1所示，將需測量附連水質(zhì)量的船舶模型通過力傳感器安裝在六自由度運動平臺下，使六自由度運動平臺按頻率ω和振幅A做單自由度簡諧運動，此時，六自由度運動平臺帶動船舶模型在水池中運動。六自由度運動平臺可六自由度平臺剛性固定在水池的拖車系統(tǒng)上，保證平臺自身不會晃動，試驗過程中不會因受力而產(chǎn)生移動。力傳感器下端通過兩個法蘭盤剛性固定在船舶模型上，試驗時力傳感器相對船舶模型不會發(fā)生移動影響測量，布置在船舶模型重心位置；2)采用超聲波測距儀測量船舶模型在時域下的運動位移x(t)，同時用力傳感器測量船舶模型在時域下的驅(qū)動力F(t)，t為測量時間。超聲波測距儀器安裝在拖車上并保持固定不動，在船舶模型上安裝擋板，并使得超聲波測距儀發(fā)射的聲波垂直入射到擋板上；3)對測量得到的運動位移x(t)求測量時間的一次微分，得到運動速度v(t)，對測量得到的運動位移x(t)求測量時間的二次微分，得到運動加速度a(t)，求解微分的方法可采用MATLAB等工具；4)如附圖2所示，將運動速度v(t)、運動加速度a(t)和驅(qū)動力F(t)的數(shù)據(jù)曲線按時域置于同一直角坐標系下。取多組運動速度v(t)為0時所對應(yīng)的運動加速度a(t)和驅(qū)動力F(t)的值，并對多組運動加速度a(t)和驅(qū)動力F(t)的值進行算術(shù)平均，得到該頻率下的和5)改變六自由度運動平臺的頻率ω，重復(fù)以上步驟1)-4)，得到多組和的值，6)如附圖3所示，對多組和的值進行線性擬合，根據(jù)牛頓第二定理按下式(I)計算附連水質(zhì)量Δm， Δ m = F ‾ / a ‾ - m ...... ( I ) ]]>式中，m為船舶模型自身質(zhì)量，為線性擬合后的直線的斜率。根據(jù)牛頓第二運動定律，考慮船舶周圍水的阻尼影響，當(dāng)船模沿某一水平方向作非定常運動時，其運動微分方程為： ( m + Δ本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種船舶附連水質(zhì)量測量方法，其特征在于，包括以下步驟：1)將需測量附連水質(zhì)量的船舶模型通過力傳感器安裝在六自由度運動平臺下，使六自由度運動平臺按頻率ω和振幅A做單自由度簡諧運動，此時，六自由度運動平臺帶動船舶模型在水池中運動，2)采用超聲波測距儀測量船舶模型在時域下的運動位移x(t)，同時用力傳感器測量船舶模型在時域下的驅(qū)動力F(t)，t為測量時間，3)對測量得到的運動位移x(t)求測量時間的一次微分，得到運動速度v(t)，對測量得到的運動位移x(t)求測量時間的二次微分，得到運動加速度a(t)，4)將運動速度v(t)、運動加速度a(t)和驅(qū)動力F(t)的離散數(shù)據(jù)點按時域置于同一直角坐標系下，取多組運動速度v(t)為0時所對應(yīng)的運動加速度a(t)和驅(qū)動力F(t)的值，并對多組運動加速度a(t)和驅(qū)動力F(t)的值進行算術(shù)平均，得到該頻率下的和5)改變六自由度運動平臺的頻率ω，重復(fù)以上步驟1)?4)，得到多組和的值，6)對多組和的值進行線性擬合，根據(jù)牛頓第二定理按下式(I)計算附連水質(zhì)量Δm，Δm=F‾/a‾-m......(I)]]>式中，m為船舶模型自身質(zhì)量，為線性擬合后的直線的斜率。...
【技術(shù)特征摘要】
1.一種船舶附連水質(zhì)量測量方法，其特征在于，包括以下步驟：
1)將需測量附連水質(zhì)量的船舶模型通過力傳感器安裝在六自由度運動平臺下，使六自
由度運動平臺按頻率ω和振幅A做單自由度簡諧運動，此時，六自由度運動平臺帶動船舶模
型在水池中運動，
2)采用超聲波測距儀測量船舶模型在時域下的運動位移x(t)，同時用力傳感器測量船
舶模型在時域下的驅(qū)動力F(t)，t為測量時間，
3)對測量得到的運動位移x(t)求測量時間的一次微分，得到運動速度v(t)，對測量得
到的運動位移x(t)求測量時間的二次微分，得到運動加速度a(t)，
4)將運動速度v(t)、運動加速度a(t)和驅(qū)動力F(t)的離散數(shù)據(jù)點按時域置于同一直角
坐標系下，取多組運...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李良偉，杜儉業(yè)，劉平，李煒，
申請(專利權(quán))人：中國人民解放軍九二五三七部隊，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。