[发明专利]用于模拟风流载荷作用下做操纵运动的船模及其试验方法

说明书

本发明涉及一种用于模拟风流载荷作用下做操纵运动的船模及其试验方法，该船模包括：船模本体；设于船模本体上，用于提供横向力和转艏力矩的横向风机群；设于船模本体上，用于提供纵向力的纵向风机；以及，用于根据所需模拟船舶在风流载荷作用下做操纵运动的状态的控制系统，其控制所述横向风机群和纵向风机的工作。本发明通过在船体甲板上安装风机等效模拟风流载荷作用在船舶上的力和力矩，达到实现在不使用风流水池的条件下通过风机作用来对水面舰船在不同工况下模拟风流载荷从而进行操纵性运动试验的目的。

技术领域

本发明涉及船舶操纵性的研究，具体地指用于模拟风流载荷作用下做操纵运动的船模及其试验方法，用于针对船舶在风流载荷作用下操纵性运动进行模拟。

背景技术

早期，人们对船舶的航行性能研究主要侧重于静水中，随着人们对海洋不断的探索，船舶在海面上航行的时间大大加长，偏离海岸的距离也越来越远，带来的便是经历的海况更加复杂，船舶受到较小的风载荷和流载荷便会发生横向的漂移、航向位置改变等现象，特别是在大风和复杂海流的海况下，当船舶操纵性能不佳或者操纵不当很有可能使船舶发生倾覆和碰撞的危险，因此，研究风载荷和流载荷对舰船操纵性的影响具有重要意义。

从大量的自航模试验中可知，一般的自航模试验主要是针对静水中，但是大型水面舰船在海上航行时，风流载荷对船舶航行安全影响的因素尤为突出。因此，在实船建造前进行模型试验时，考虑不同海况下风流载荷对船舶操纵性的影响就显得尤为重要，一般的方法是采用在风浪流水池中开展。而风浪流水池开展相关操纵性试验其成本高，且只能针对小尺度的水面舰船模型，而大尺度的水面舰船模型在有限的风浪流水池中无法开展回转、Z形等其他操纵性试验。

发明内容

本发明目的在于为了弥补现有对风流载荷操纵性预报方法的不足，而提供了一种用于模拟风流载荷作用下做操纵运动的船模及其模拟方法，本发明通过在船体甲板上安装风机等效模拟风流载荷作用在船舶上的力和力矩，达到实现在不使用风流水池的条件下通过风机作用来对水面舰船在不同工况下模拟风流载荷从而进行操纵性运动试验的目的。

实现本发明目的采用的技术方案是一种用于模拟风流载荷作用下做操纵运动的船模，包括：

船模本体；

横向风机群，设于船模本体上，用于提供横向力和转艏力矩；

纵向风机，设于船模本体上，用于提供纵向力；以及，

控制系统，用于根据所需模拟船舶在风流载荷作用下做操纵运动的状态，控制所述横向风机群和纵向风机的工作。

此外，本发明还提供一种通过上述船模模拟船舶在风流载荷作用下做操纵运动的试验方法，该方法包括：

通过传感器检测检测船模本体的速度和角度信息；

计算机控制中心接收传感器检测的信息，并对所述信息处理后，输出控制伺服电机的指令。

第一伺服电机接收所述指令后驱动所述横向风机群和纵向风机提供横向力和转艏力矩和控制纵向风机提供纵向力，以模拟风流载荷作用在船模上的横向力、转艏力矩以及纵向力。

本发明运用风机模拟风流载荷作用在船舶上的力和力矩，即采用风机来实现船舶在不同海况下的操纵性试验，通过本船模能大大降低试验成本，且周期短，对于自航模试验前景十分广阔。本发明得以实现的关键是在于能准确的实时输出随艏向角不断变化的转速，而转速产生的力也能实时随艏向角作用到船体模型上。

本发明通过风机能同时模拟风流载荷作用在船模上的横向力、纵向力以及转艏力矩，大大节约了在风浪流水池中所进行的操纵自航模试验的成本，且试验周期短，精度高，并对于实船在不同海况下的预报提供了可靠的依据。

附图说明

图1为本发明用于模拟风流载荷作用下做操纵运动的船模的结构示意图。