[发明专利]一种双舵船的舵对船体的水动力干扰系数的测定方法

说明书

本发明公开了一种双舵船的舵对船体的水动力干扰系数的测定方法，涉及水动力技术领域，该方法针对双舵船在实验室水池环境下，通过对船模开展操纵性回转运动约束模试验获取相应的试验数据，对试验数据中的船体力和左右舵力进行数据插值和回归分析等数据处理方法就可以得到舵对船体的水动力干扰系数，填补了这一领域的技术空缺，而且该方法仅通过一个船模进行试验即可，减小了实验工作量，所有数据为一个整体，数据相关性高，具有良好的工程效果。

技术领域

本发明涉及水动力技术领域，尤其是一种双舵船的舵对船体的水动力干扰系数的测定方法。

背景技术

船舶拘束模型试验是目前获得船舶水动力导数的应用最为广泛的方法，即用机械的约束，强迫船模做规定的运动，如直线运动、回转运动等，在模型试验时，通过系统地改变船模的运动参数，测定作用在船模上的水动力，从而求得各水动力系数。船舶拘束模型试验中的回转运动约束模试验时，强制船模按一定回转半径、一定的姿态角以一定的角速度作定常回转运动，用多分力测力传感器可以测量作用在船模船体的水动力。船舶在进行静水中的回转运动约束模试验时，船模的运动是一种水平面内的约束模型运动，进行船舶操纵性水动力约束模试验时，应满足试验速度的傅汝德数相等。

在船舶操纵运动中，舵力是仅次于船体力的最重要的水动力，由于船、桨、舵的相互干扰使舵前来流速度和攻角不等于船速和操舵角，因此在舵力表达式中应考虑船体、桨、舵的相互干扰，船舶分离型数学模型是以船体、桨、舵各自的水动力特性为基础，并考虑其间的相互水动力干扰。舵对船体的干扰，在物理原因上主要是操舵引起船尾流场的改变，导致作用在船体上三个方向上的力产生增量，目前还未有可以测定舵对船体的干扰的方法。

发明内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种双舵船的舵对船体的水动力干扰系数的测定方法，本发明的技术方案如下：

一种双舵船的舵对船体的水动力干扰系数的测定方法，该方法包括：

制作双舵船的由船体模型和舵模型构成的船模，并在不同试验工况下对船模进行操纵性回转运动约束模试验，不同试验工况的舵角、漂角以及角速度存在至少一个不同；

在每次操纵性回转运动约束模试验中获取当前试验工况下作用在船模上的船体力和左右舵力，并对获取到的所有船体力和左右舵力分别进行无因次化处理；

以角速度和横向速度为参数对无因次化处理后的船体力进行数值插值处理并根据插值结果的0阶系数确定各个舵角下的船体力增量，横向速度与漂角相关；

以角速度和横向速度为参数对无因次化处理后的左右舵力通过数值插值处理并根据插值结果的0阶系数确定各个舵角下的左右舵产生的舵力在船体坐标系中的舵力分量；

将船体力增量相应于相应舵角下的舵力分量做回归处理得到双舵船的舵对船体的水动力干扰系数。

其进一步的技术方案为，船体力包括沿着船体坐标系X轴的纵向力分量、沿着船体坐标系Y轴的横向力分量以及沿着船体坐标系Z轴的艏摇力矩，水动力干扰系数包括纵向水动力干扰系数、横向水动力干扰系数以及偏航力矩干扰系数，纵向水动力干扰系数由纵向力分量增量回归处理得到，横向水动力干扰系数由横向力分量增量回归处理得到，偏航力矩干扰系数由艏摇力矩增量回归处理得到。

其进一步的技术方案为，舵力分量包括左右舵产生的舵力沿着船体坐标系X轴的纵向舵力分量，以及沿着船体坐标系Y轴的横向舵力分量，则将船体力增量相应于相应舵角下的舵力分量做回归处理得到双舵船的舵对船体的水动力干扰系数，包括：

将纵向力分量增量相应于相应舵角下的纵向舵力分量做回归处理得到双舵船的舵对船体的纵向水动力干扰系数；

将横向力分量增量相应于相应舵角下的横向舵力分量做回归处理得到双舵船的舵对船体的横向水动力干扰系数；