【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于船舶模型試驗(yàn)，尤其涉及常規(guī)排水型船四槳強(qiáng)制自航試驗(yàn)及自航因子分析方法。
技術(shù)介紹
1、常規(guī)排水型船模型強(qiáng)制自航試驗(yàn)主要研究兩方面的影響，一是船對槳的影響，即伴流分?jǐn)?shù)；另一方面的槳對船的影響，即推力減額分?jǐn)?shù)。與單槳相比，在四槳推進(jìn)系統(tǒng)中，隨著槳數(shù)目的增加，槳與槳之間的影響更加明顯，并且槳的推進(jìn)效率也會產(chǎn)生差距。
2、目前常見的常規(guī)排水型船模型強(qiáng)制自航試驗(yàn)方法主要為兩種：第一種，船舶行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)【cb/z?818-2019】一般排水型船船模單槳自航試驗(yàn)方法；第二種，船舶行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)【cb/z239-2008】常規(guī)排水型船船模雙槳自航試驗(yàn)方法。
3、針對方法一，將單槳自航試驗(yàn)方法應(yīng)用到四槳自航試驗(yàn)中，將并排四槳統(tǒng)一安裝在船后進(jìn)行強(qiáng)制自航試驗(yàn)，因?yàn)?個(gè)槳之間相互干擾，并且內(nèi)槳和外槳的流場不同，進(jìn)而內(nèi)槳與外槳的阻力增阻不同，在進(jìn)行推力減額分析時(shí)，無法單獨(dú)提取每個(gè)槳的阻力增阻，得不到每個(gè)槳的推力減額。
4、針對方法二：將雙槳自航試驗(yàn)方法應(yīng)用到四槳自航試驗(yàn)中，有幾點(diǎn)不妥之處，其一，在四個(gè)槳中每次采用哪兩個(gè)槳，左邊兩個(gè)槳、還是中間兩個(gè)槳、或者間隔的兩個(gè)槳；其二，選擇的兩個(gè)槳做試驗(yàn)，其余的兩個(gè)槳是保留還是卸掉；若保留，是像附體一樣靜止不轉(zhuǎn)，還是跟隨水流旋轉(zhuǎn)。
5、綜上所述，亟需一種四槳強(qiáng)制自航試驗(yàn)方法以解決上述問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、專利技術(shù)目的
2、針對常見的常規(guī)排水型船模型強(qiáng)制自航試驗(yàn)方法的問題，本專利技術(shù)提供了常規(guī)排水型船四槳
3、專利技術(shù)技術(shù)解決方案
4、常規(guī)排水型船四槳強(qiáng)制自航試驗(yàn)方法及自航因子分析方法，包含試驗(yàn)方法及自航因子分析兩部分。
5、第一部分，所述的常規(guī)排水型船四槳強(qiáng)制自航試驗(yàn)方法，包括以下步驟：
6、步驟(1)：按照圖1所示，依次將四套槳5、軸支架6、槳軸7、軸套8、動力儀9、定位架10、電機(jī)11、安裝到船模12上；雙邊槳、雙內(nèi)槳同時(shí)采用內(nèi)旋或外旋。
7、步驟(2)：確定船模試驗(yàn)速度；
8、步驟(3)：按照圖2所示，先做四槳的強(qiáng)制自航試驗(yàn)。安裝左邊槳1、左內(nèi)槳2、右內(nèi)槳3、右邊槳4。選擇一個(gè)船模試驗(yàn)速度，一般選取4～5個(gè)轉(zhuǎn)速進(jìn)行試驗(yàn)，轉(zhuǎn)速應(yīng)小于電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速且能提供足夠船模前進(jìn)的推力；得到同一個(gè)速度下強(qiáng)制力與轉(zhuǎn)速的線性曲線；試驗(yàn)過程中轉(zhuǎn)速的調(diào)整，根據(jù)強(qiáng)制力的變化而定；在強(qiáng)制力與轉(zhuǎn)速的線性擬合曲線上，通過內(nèi)插找到強(qiáng)制力等于摩擦阻力修正值的轉(zhuǎn)速(此轉(zhuǎn)速，不需要再進(jìn)行四槳強(qiáng)制自航試驗(yàn))，此轉(zhuǎn)速即為實(shí)船自航點(diǎn)的轉(zhuǎn)速。
9、步驟(4)：按照圖3所示，做雙邊槳的強(qiáng)制自航試驗(yàn)。做雙邊槳試驗(yàn)時(shí)，保留左邊槳1、右邊槳4，卸掉雙內(nèi)槳。此時(shí)的速度等于四槳時(shí)的速度，轉(zhuǎn)速采用實(shí)船自航點(diǎn)的轉(zhuǎn)速；即1個(gè)速度，只選取1個(gè)轉(zhuǎn)速。
10、步驟(5)：按照圖4所示，做雙內(nèi)槳的強(qiáng)制自航試驗(yàn)。做雙內(nèi)槳試驗(yàn)時(shí)，保留左內(nèi)槳2、右內(nèi)槳3，卸掉雙邊槳。此時(shí)的速度等于四槳時(shí)的速度，轉(zhuǎn)速采用實(shí)船自航點(diǎn)的轉(zhuǎn)速；即1個(gè)速度，只選取1個(gè)轉(zhuǎn)速。步驟(4)和(5)可調(diào)換順序。
11、步驟(6)：重復(fù)步驟(3)～(5)，直至步驟2中的所有船模試驗(yàn)速度均完成步驟3～5的試驗(yàn)；
12、步驟(7)：按照圖5所示，卸槳空轉(zhuǎn)。在船塢內(nèi)，模型靜止時(shí)，將四個(gè)槳卸掉，分別按照每個(gè)速度下實(shí)船自航點(diǎn)轉(zhuǎn)速進(jìn)行空轉(zhuǎn)，采集扭矩；因?yàn)橥粋€(gè)速度下，轉(zhuǎn)速相差不多，故每個(gè)速度下只選取一個(gè)自航點(diǎn)轉(zhuǎn)速進(jìn)行空轉(zhuǎn)。
13、第二部分，所述的四槳強(qiáng)制自航因子分析，包括以下步驟：
14、步驟1：推力減額分析
15、按照圖6所示，以船模速度v1為例進(jìn)行分析，該速度時(shí)模型阻力為rm1、摩擦阻力修正值為fd1。
16、在四槳強(qiáng)制自航試驗(yàn)中選擇4～5個(gè)轉(zhuǎn)速，在每次的試驗(yàn)過程中，當(dāng)轉(zhuǎn)速及航速穩(wěn)定后，可以監(jiān)測到船模的強(qiáng)制力f、4個(gè)槳的推力t。在試驗(yàn)過程中，根據(jù)強(qiáng)制力的變化，內(nèi)插得到實(shí)船自航點(diǎn)的轉(zhuǎn)速n10。
17、在雙邊槳或雙內(nèi)槳強(qiáng)制自航試驗(yàn)中，給定轉(zhuǎn)速n10得到強(qiáng)制力以及槳的推力。
18、步驟1.1四槳動態(tài)平衡
19、按照圖2所示，在四槳自航試驗(yàn)過程中，以船模速度v1、選擇其中一個(gè)轉(zhuǎn)速n11時(shí)為例分析，轉(zhuǎn)速n11，然后分析步驟(2)中確定的所有船模速度下四槳的強(qiáng)制自航試驗(yàn)中各轉(zhuǎn)速的四槳動態(tài)平衡。
20、滿足的動態(tài)平衡方程為：
21、
22、其中：
23、rm1---速度v1時(shí)船模靜水阻力；
24、△r111--速度v1、轉(zhuǎn)速n11時(shí)，槳模1的阻力增額；
25、△r211--速度v1、轉(zhuǎn)速n11時(shí)，槳模2的阻力增額；
26、△r311--速度v1、轉(zhuǎn)速n11時(shí)，槳模3的阻力增額；
27、△r411--速度v1、轉(zhuǎn)速n11時(shí)，槳模4的阻力增額；
28、t111----速度v1、轉(zhuǎn)速n11時(shí)，槳模1產(chǎn)生的推力；
29、t211----速度v1、轉(zhuǎn)速n11時(shí)，槳模2產(chǎn)生的推力；
30、t311----速度v1、轉(zhuǎn)速n11時(shí)，槳模3產(chǎn)生的推力；
31、t411----速度v1、轉(zhuǎn)速n11時(shí)，槳模4產(chǎn)生的推力；
32、f11----速度v1、轉(zhuǎn)速n11時(shí)，強(qiáng)制力。
33、四槳安裝過程中左右對稱，故
34、△r1＝△r4，△r2＝△r3。
35、步驟1.2雙邊槳動態(tài)平衡
36、按照圖3所示，在雙邊槳自航試驗(yàn)過程中，船模速度v1、實(shí)船自航點(diǎn)轉(zhuǎn)速n10時(shí)，滿足的動態(tài)平衡方程為：
37、
38、其中：
39、rm1------速度v1時(shí)船模靜水阻力；
40、△r110--速度v1、轉(zhuǎn)速n10時(shí)，槳模1的阻力增額；
41、△r410--速度v1、轉(zhuǎn)速n10時(shí)，槳模4的阻力增額；
42、t110----速度v1、轉(zhuǎn)速n10時(shí)，槳模1產(chǎn)生的推力；
43、t410----速度v1、轉(zhuǎn)速n10時(shí)，槳模4產(chǎn)生的推力；
44、f101----速度v1、轉(zhuǎn)速n10時(shí)，強(qiáng)制力。
45、雙邊槳安裝過程中左右對稱，故
46、△r110＝△r410。
47、根據(jù)公式(2)可以計(jì)算出速度v1時(shí)兩個(gè)邊槳的推力減額，
48、
49、進(jìn)而可以得到兩個(gè)邊槳的推力減額分?jǐn)?shù)，
50、
51、然后分析步驟(2)中確定的所有船模速度下實(shí)船自航點(diǎn)的轉(zhuǎn)速時(shí)的雙邊槳動態(tài)平衡。
52、步驟1.3雙內(nèi)槳動態(tài)平衡
53、按照圖4所示，在雙內(nèi)槳自航試驗(yàn)過程中滿足的動態(tài)平衡方程為：
54、
55、其中：
56、rm1---速度v1時(shí)船模靜水阻力；
57、△r210--速度v本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.常規(guī)排水型船四槳強(qiáng)制自航試驗(yàn)及自航因子分析方法，其特征在于，包括常規(guī)排水型船四槳強(qiáng)制自航試驗(yàn)和四槳強(qiáng)制自航因子分析，其中，
2.如權(quán)利要求1所述的常規(guī)排水型船四槳強(qiáng)制自航試驗(yàn)及自航因子分析方法，其特征在于，步驟(1)中通過四槳的強(qiáng)制自航試驗(yàn)得到該船模試驗(yàn)速度下強(qiáng)制力與轉(zhuǎn)速的線性擬合曲線，然后在線性擬合曲線上找到強(qiáng)制力等于摩擦阻力修正值的轉(zhuǎn)速，該轉(zhuǎn)速即為該船模試驗(yàn)速度下的實(shí)船自航點(diǎn)的轉(zhuǎn)速。
3.如權(quán)利要求1所述的常規(guī)排水型船四槳強(qiáng)制自航試驗(yàn)及自航因子分析方法，其特征在于，推力減額分析包括如下步驟：
4.如權(quán)利要求1所述的常規(guī)排水型船四槳強(qiáng)制自航試驗(yàn)及自航因子分析方法，其特征在于，伴流分?jǐn)?shù)分析包括如下步驟：
5.如權(quán)利要求1所述的常規(guī)排水型船四槳強(qiáng)制自航試驗(yàn)及自航因子分析方法，其特征在于，推進(jìn)效率分析包括如下步驟：
6.如權(quán)利要求1所述的常規(guī)排水型船四槳強(qiáng)制自航試驗(yàn)及自航因子分析方法，其特征在于，常規(guī)排水型船四槳強(qiáng)制自航試驗(yàn)前依次將四套槳(5)、軸支架(6)、槳軸(7)、軸套(8)、動力儀(9)、定位架(10)、電機(jī)(1
7.如權(quán)利要求1所述的常規(guī)排水型船四槳強(qiáng)制自航試驗(yàn)及自航因子分析方法，其特征在于，步驟(2)中選擇進(jìn)行試驗(yàn)的轉(zhuǎn)速應(yīng)小于電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速且能提供足夠船模前進(jìn)的推力。
8.如權(quán)利要求1所述的常規(guī)排水型船四槳強(qiáng)制自航試驗(yàn)及自航因子分析方法，其特征在于，步驟(2)中每個(gè)船模試驗(yàn)速度選擇4～5個(gè)轉(zhuǎn)速。
9.如權(quán)利要求3所述的常規(guī)排水型船四槳強(qiáng)制自航試驗(yàn)及自航因子分析方法，其特征在于，步驟1.1中四槳滿足的動態(tài)平衡方程為：
10.如權(quán)利要求3所述的常規(guī)排水型船四槳強(qiáng)制自航試驗(yàn)及自航因子分析方法，其特征在于，步驟1.2中雙邊槳滿足的動態(tài)平衡方程為：
...【技術(shù)特征摘要】
1.常規(guī)排水型船四槳強(qiáng)制自航試驗(yàn)及自航因子分析方法，其特征在于，包括常規(guī)排水型船四槳強(qiáng)制自航試驗(yàn)和四槳強(qiáng)制自航因子分析，其中，
2.如權(quán)利要求1所述的常規(guī)排水型船四槳強(qiáng)制自航試驗(yàn)及自航因子分析方法，其特征在于，步驟(1)中通過四槳的強(qiáng)制自航試驗(yàn)得到該船模試驗(yàn)速度下強(qiáng)制力與轉(zhuǎn)速的線性擬合曲線，然后在線性擬合曲線上找到強(qiáng)制力等于摩擦阻力修正值的轉(zhuǎn)速，該轉(zhuǎn)速即為該船模試驗(yàn)速度下的實(shí)船自航點(diǎn)的轉(zhuǎn)速。
3.如權(quán)利要求1所述的常規(guī)排水型船四槳強(qiáng)制自航試驗(yàn)及自航因子分析方法，其特征在于，推力減額分析包括如下步驟：
4.如權(quán)利要求1所述的常規(guī)排水型船四槳強(qiáng)制自航試驗(yàn)及自航因子分析方法，其特征在于，伴流分?jǐn)?shù)分析包括如下步驟：
5.如權(quán)利要求1所述的常規(guī)排水型船四槳強(qiáng)制自航試驗(yàn)及自航因子分析方法，其特征在于，推進(jìn)效率分析包括如下步驟：
6.如權(quán)利要求1所述的常規(guī)排水型船四...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王麗麗，皮旭鋒，裴濤，魏飛，桑騰蛟，史圣哲，焦俊，
申請(專利權(quán))人：中國特種飛行器研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：
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