[发明专利]一种飞艇附加质量的水动力模型试验装置及方法

权利要求书

1.一种飞艇附加质量的水动力模型试验方法，其特征在于，所述方法应用于水动力模型试验装置，所述水动力模型试验装置包括六自由度运动平台(1)、连接杆(2)、六分量天平(3)、飞艇水动力模型(4)，其中：六自由度运动平台(1)为包括六个饲服电动缸的Stewart结构六自由度运动模拟装置，用于分别向飞艇水动力模型(4)提供六个方向的运动，六自由度运动平台(1)的下方利用连接杆(2)与六分量天平(3)连接；六分量天平(3)设置在飞艇水动力模型(4)上，六分量天平(3)是测量三个平动方向上力和三个转动方向上力矩的传感器，六分量天平(3)防水等级为IP68，六分量天平(3)的坐标原点、方向与飞艇水动力模型(4)坐标原点、方向是一一对应重合，飞艇水动力模型(4)在水压作用下保持不透水的密闭性能，在空气中和水中质量不发生变化，飞艇水动力模型(4)为相对舯纵面左右对称的模型；

方法包括：

飞艇水动力模型(4)在空气中分别进行各个运动方向上的强迫正弦周期性往复运动，得到空气中各个运动方向上的时历力和力矩；

飞艇水动力模型(4)在水中分别进行各个运动方向上的强迫正弦周期性往复运动，得到水中各个运动方向上的时历力和力矩；

将水中的时历力和力矩，与空气中的时历力和力矩，对应相减，求得飞艇水动力模型(4)各个方向上力和力矩关于运动的同相分量和正交分量，并通过换算得到各个方向上力和力矩的线速度导数、角速度导数、线加速度导数和角加速度导数；

对所述飞艇水动力模型(4)的各个方向上力和力矩的线加速度导数或角加速度导数取反，获得各个运动方向的附加质量；

根据所述各个运动方向的附加质量，获得飞艇附加质量矩阵其中，λ_ij为飞艇水动力模型(4)各个运动方向的附加质量；

所述将水中的时历力和力矩，与空气中的时历力和力矩，对应相减，求得飞艇水动力模型(4)各个方向上力和力矩关于运动的同相分量和正交分量，并通过换算得到各个方向上力和力矩的线速度导数和线加速度导数，具体包括：

根据公式：

将所述水中的力和力矩，与所述空气中的时历力和力矩，对应相减，求得飞艇水动力模型(4)各个方向上力和力矩关于运动的同相分量和正交分量，并通过换算得到各个方向上力和力矩的线速度导数和线加速度导数；

其中，in表示同相分量、out表示正交分量、Z_水为飞艇在水中运动时六分量天平(3)测量的横向力、K_水为飞艇在水中运动时六分量天平(3)测量的横滚力、M_水为飞艇在水中运动时六分量天平(3)测量的艏摇力矩、Z_空气为飞艇在空气中运动时六分量天平(3)测量的横向力、K_空气为飞艇在空气中运动时六分量天平(3)测量的横滚力、M_空气为飞艇在空气中运动时六分量天平(3)测量的艏摇力矩、a为飞艇纯横荡运动的振幅、ω为飞艇纯横荡运动的频率、Z_w为飞艇横向力线速度导数、K_w为飞艇横滚力矩线速度导数、M_w为飞艇俯仰力矩线速度导数、为飞艇横向力线加速度导数、为飞艇横滚力矩线加速度导数、为飞艇俯仰力矩线加速度导数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述飞艇水动力模型(4)运动的各个方向上力和力矩的线加速度导数取反，获得各个运动方向的附加质量，具体包括：

根据获得纯横荡运动的附加质量。