[发明专利]一种水下航行器浮心测量方法

说明书

本发明涉及水下航行器领域，具体地说是一种水下航行器浮心测量方法。具体是以水下航行器某一点设为原点，建立三维立体模型，设长度方向X轴、宽度方向Y轴、竖直方向Z轴，测量包括X轴方向的重心测量、Z轴方向的重心测量、X轴方向的浮心测量和Z轴方向的浮心测量。本发明原理简单，对测量数据基于力矩平衡原理进行科学计算，适用范围较广，不受物体质量分布的影响。本发明测量精度高，可以通过该方法准确测量水下航行器浮心位置，其检测方便，大大提高了工作人员的效率。

技术领域

本发明涉及水下航行器领域，具体地说是一种水下航行器浮心测量方法。

背景技术

水下航行器是一种航行于水下的航行体，它能够完成水下勘探、水下侦测甚至是水下军事任务。在海洋开发日益重要的今天，水下航行器越来越受到各个国家的重视，无论是在民用还是在军用上，都扮演着重要的角色。

浮心与重心位置的设计是提高水下航行器安全系数的一个重要方式。对于任何一种水下航行器来说，水下航行的稳定性是至关重要的，它决定着航行器航行的安全性。浮心与重心的位置决定着水下航行器的稳定性，位置距离过大或过小都会导致航行器失稳，造成严重后果。因此准确测量浮心与重心的位置是非常关键的。

通常，规则而密度均匀物体的浮心能够通过一些常规方法得到。但绝大部分水下航行器是呈不规则形状或质量分布不均的，普通的测量方法不再适用。针对这个问题，有些测量方法通过实验仪器或装置进行测量，这种测量方法成本高，操作复杂，且易受外界条件限制。有些测量方法虽然简单，但测量结果不精确，测量误差大。所以如何才能准确、便捷地测量水下航行器浮心位置已成为急需解决的重要问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何克服现有技术的不足，对于圆柱形水下航行器，提出一种准确而简便的方法用来测量航行器浮心位置，该方法操作简单，测量成本低，且适用范围较广，为航行器的稳定性分析提供依据。

本发明为实现上述目的采用的技术方案是：以水下航行器前端头设为原点，建立三维立体模型，设长度方向X轴、宽度方向Y轴、竖直方向Z轴，测量包括X轴方向的重心测量、Z轴方向的重心测量、X轴方向的浮心测量和Z轴方向的浮心测量。

作为优选，上述中测重心X轴方向的距离包括以下步骤：

用两根绳分别在前后两处悬挂起水下航行器，悬挂点位于航行器宽度方向的中间位置，将两根绳分别挂在钩秤上，钩秤固定在合适的支撑物上，通过调整两根绳的长度使航行器处于水平状态，

以原点为力矩参考点，列力矩平衡方程：

X₃即重心在长度方向上的距离；

其中：F₁、F₂分别为两悬挂钩秤的示数；

G为水下航行器的重力，可通过G＝F₁+F₂得到；

X₁、X₄分别为两根绳距参考点的水平距离(沿长度方向距离)；

作为优选，上述中测重心Z轴方向的距离包括以下步骤：

将水下航行器前后处分别放置在两根相同的光滑杆上，航行器处于水平状态；

在航行器机身旁竖直方向的中间位置悬挂重力为g₁的重物，使航行器产生角度为α的偏转角，

根据力矩平衡方程

g₁×R×cosα＝G×h₁×sinα

得到重心Z轴方向的距离：