[发明专利]一种船泵相互作用的操纵性水动力模型测试系统及方法

说明书

本发明涉及一种船泵相互作用的操纵性水动力模型测试系统及方法，属于船舶水动力测试技术领域。测试系统包括流量标定装置、流量测试装置和船体操纵性水动力测试装置；水动力模型包括多个喷水推进装置、水池拖车、平面运动机构和裸船体模型；裸船体模型上设有多个喷水推进装置；多个喷水推进装置上设有T型导管。本发明通过T型导管，满足具有多个喷水推进装置的船舶操纵性水动力测试的需要；克服了传统试验装置的不足，既考虑了喷水推进系统进流口及进口流量对作用于船体水动力的影响，又避免了喷水推进系统推力对船体水动力测试和分析的影响。本发明结构简洁、可操作性强，奠定了高精度测量喷水推进船操纵水动力的基础。

技术领域

本发明涉及一种船泵相互作用的操纵性水动力模型测试系统及方法，属于船舶水动力测试技术领域。

背景技术

喷水推进具有推进和操纵功能，安装四台及以下较为常见，广泛应用于新型高速船艇，可显著提高船舶的机动性。喷水推进船高速回转过程中速降快、横倾大，各喷水推进装置产生的动量通量各不相同。为了搞清其中的机理，考虑船和喷水推进装置相互作用的四自由度建模必不可少，模型中所采用的水动力导数通过平面运动机构(PMM)试验得到，测试斜航、纯横荡、纯首摇等规定运动状态下作用于船体的水动力，为操纵运动建模提供水动力导数。对于常规船型，中国专利CN2018114886980专利申请已经给出了一套试验安装及测试方法，但对于喷水推进船，至今尚未形成合理可行的方法。目前主要采用两种方法，一种方法是不考虑喷水推进系统对船体水动力的影响，试验时将船体上的进流口封闭，没有考虑喷水推进系统对船体的姿态以及船体排水形态的影响，这一方法显然是不合适的；另一种方法是中国专利CN201811216999专利申请中安装喷水推进系统后直接开展PMM试验，只考察泵开关状态对操纵水动力导数的影响，但实际测试的水动力中包含了喷水推进系统产生的推力以及进口出口动量通量差产生的横向力，测试的水动力无法用于机理建模，得到的船体水动力导数的物理意义也不明确。中国专利CN202010401668专利申请中的方法适合单喷水推进和双喷水推进船体水动力测试，但没有考虑喷水推进操舵后的喷推力测试，对于装有四台喷水推进装置的船舶难以适应，无法消除四台喷水推进装置产生的推力以及进口出口动量通量差产生的横向力，所有这些关键问题亟待解决。

发明内容

本发明的目的是为解决如何进行对载有多个喷水推进的船舶，其喷水推进和船体有相互影响，又不计及喷水推进产生的推力以及横向力的情况下操纵性水动力测试的技术问题。

为达到解决上述问题的目的，本发明所采取的技术方案是提供一种船泵相互作用的操纵性水动力模型测试系统，测试系统包括流量标定装置、流量测试装置和船体操纵性水动力测试装置；水动力模型包括多个喷水推进装置、水池拖车、平面运动机构和裸船体模型；水池拖车通过平面运动机构和裸船体模型连接，裸船体模型上设有多个喷水推进装置；水动力模型中设有流量标定装置、流量测试装置和船体操纵性水动力测试装置；所述多个喷水推进装置上设有T型导管。

优选地，所述裸船体模型上设有多个喷水推进装置、喷水推进装置控制系统、伺服电机和可编程逻辑控制器；裸船体模型的尾部设有多个喷水推进装置，喷水推进装置与喷水推进装置控制系统连接；可编程逻辑控制器通过伺服电机与喷水推进装置连接。

优选地，所述喷水推进装置包括进水口、喷管、叶轮、伺服电机、动力轴、动力仪和压力传感器；所述进水口和喷管之间设有叶轮；伺服电机通过动力轴与叶轮连接；动力轴上设有动力仪；喷管内设有压力传感器；叶轮远离动力轴的一端设有导流帽。

优选地，所述喷水推进装置还包括细软管、汇流管和T型导管；多个所述喷管分别通过细软管与一个汇流管的一端连接，汇流管的另一端设有T型导管。

优选地，所述裸船体模型内设有数据采集及处理系统；所述动力仪与数据采集及处理系统连接。

优选地，所述平面运动机构和裸船体模型之间设有船体水动力传感器；所述船体水动力传感器设为两个；沿船模中纵剖面，两个传感器对称设于船体重心高度位置的两侧。