[发明专利]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，具体地说是水下航行器浮心测量方法。具体是以水下航行器任一点设为原点,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轴方向的浮心测量以及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的位置，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自主式航行体，可在水下承担情报收集、海洋勘探、危险条件下作业等任务，可重复使用。目前已成为世界各国海洋开发和国防建设的重要研究方向之一。

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，其决定着航行时的安全性。浮心与重心的位置决定着水下航行器的稳定性，若两者所处位置不当，将会导致航行器失稳，造成严重后果。因此准确测量浮心与重心的位置非常关键。

通常，规则而密度均匀物体的浮心与重心能够通过一些常规方法得到。但绝大多数的水下航行器是呈不规则形状或质量分布不均，普通的测量方法不再适用。因此如何准确、便捷地测量水下航行器浮心与重心的位置面临着重要挑战。

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，提供水下航行器浮心测量方法。本发明所述的测量方法不需要特定的测量仪器，只通过少量简单的测量工具如钩秤、卷尺、角度测量计等，便可实现测量，操作方便，成本低。

本发明为实现上述目的采用的技术方案是：水下航行器浮心测量方法，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轴方向的浮心测量以及Z轴方向的浮心测量。

进一步的，所述X轴方向的重心测量包括以下步骤：

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：

F₁′X₁+F₂′X₄＝GX₃

得到：

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。

进一步的，所述Z轴方向的重心测量包括以下步骤：

通过调整绳的长度将航行器的前端下降，航行器与水平面有夹角α，夹角α测量得到，钩秤示数发生变化，分别变为F₃′、F₄′，

以原点为力矩参考点，列力矩平衡方程：

F₃′L₁′+F₄′L₃′＝GL₂′

其中：L₁′＝X₁cosα-Rsinα，