[发明专利]一种船舶操纵性水动力测试装置及方法

说明书

本发明提供一种船舶操纵性水动力测试装置及方法，涉及船舶性能测试领域，包括船模、数据采集模块及数据处理模块，所述数据采集模块安装于所述船模上，所述数据处理模块连接所述数据采集模块；所述数据采集模块包括两船体力传感器、一三分力舵力传感器和一桨动力仪，分别用于采集船体的水动力数据、舵的水动力数据和桨的水动力数据；所述数据处理模块接收所述数据采集模块采集的所述水动力数据，并对所述水动力数据进行数据回归分析获取水动力导数；本发明提高了船舶操纵性水动力测试的试验精度，节约了试验时间及试验成本，且结构简洁、可操作性强，有非常好的应用前景。

技术领域

本发明属于船舶性能测试领域，涉及船舶操纵性领域，尤其涉及一种船舶操纵性水动力测试装置及方法。

背景技术

船舶操纵性是指船舶借助其控制装置来改变或保持其运动速率、姿态和方向的性能。船舶操纵性作为船舶性能研究的重点，关系到船舶的营运安全，是影响船舶安全航行的重要因素之一，准确的性能预报可以降低船舶相互碰撞的风险。

在船舶研制阶段，国内外主要采用数值计算或者约束模型试验的方法获取船舶操纵性水动力导数，而数值计算的方法存在计算精度和耗时长等问题，因此，目前主要采用约束模型试验的方法获取船舶操纵性水动力导数。所谓约束模型试验的方法，是指通过机械的约束，强迫船模作规定的动作，根据试验所得的参数进行水动力导数的计算，其中，如何建立操纵性运动数学模型并进行所有水动力导数的测量，是准确预报船舶操纵性的关键。

申请号为CN201410326819.7的专利公开了一种船模四自由度旋臂试验装置及方法，采用旋臂水池通过五种试验工况下的旋臂试验测量纵向、横向、横摇、艏摇上的水动力，并通过相应的操纵运动方程求取水动力导数的试验方法，能够预报船舶在所述四个方向上的操纵性能。但该专利的方法无法获得至关重要的船体纵向、横向和摇首等方向的加速度水动力导数，降低了船舶操纵性的性能预报的精度。此外，目前国内的拖曳水池拖车只顺开进行船模操纵性水动力测试，而拖曳水池少则几百米，单一方向的测试增加了测试时间和试验成本。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种船舶操纵性水动力测试装置及方法，解决现有技术中存在的问题。

本发明所述一种船舶操纵性水动力测试装置，包括船模、数据采集模块及数据处理模块，所述数据采集模块安装于所述船模上，所述数据处理模块连接所述数据采集模块；

所述数据采集模块包括两船体力传感器、一三分力舵力传感器和一桨动力仪，分别用于采集船体的水动力数据、舵的水动力数据和桨的水动力数据；

所述数据处理模块接收所述数据采集模块采集的所述水动力数据，并对所述水动力数据进行数据回归分析获取水动力导数；

所述船模放置于测试水池中，于所述测试水池上方设置一拖曳水池拖车，于所述拖曳水池拖车尾部的垂直面板上设置一平面运动机构，所述平面运动机构连接一直线轴承，所述直线轴承两端分别设置一升沉杆，每个所述升沉杆各连接一万向节支座，所述万向节支座连接所述船模；

于每个所述升沉杆上设置一所述船体力传感器，所述船体力传感器一端与所述升沉杆固连，另一端与所述万向节支座相连；

于所述船模上设置一舵杆，所述舵杆穿过所述船模上的舵孔，所述舵杆一端连接一舵，另一端连接所述三分力舵力传感器，所述三分力舵力传感器安装于所述舵孔位置；

于所述船模上设置一桨轴，所述桨轴穿过所述船模上的桨轴孔，所述桨轴一端向外连接一桨，另一端向内连接所述桨动力仪。

优选的，所述三分力舵力传感器通过舵转向装置与所述船模相连，且所述三分力舵力传感器随所述舵转向装置转动。

优选的，于水平方向，所述升沉杆与所述平面运动机构的摇首中心之间的距离可调；于垂直方向，所述升沉杆可自由滑动。

优选的，所述万向节支座的纵倾自由，横倾锁定。