[發明專利]一種水下航行器浮心測量方法

有效

• 申請號: 201611181547.1
• 申請日: 2016-12-20
• 公開（公告）號: CN106768634B
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發明（設計）人: 宋大雷;秦嗣通;孫偉成;臧文川;周麗芹
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: G01M1/12
• 分類號: G01M1/12
• 代理公司: 北京中北知識產權代理有限公司 11253
• 代理人: 段秋玲

1.一種水下航行器浮心測量方法，其特征在于：以水下航行器前端頭設為原點，建立三維立體模型，設長度方向X軸、寬度方向Y軸、豎直方向Z軸，測量包括X軸方向的重心測量、Z軸方向的重心測量、X軸方向的浮心測量和Z軸方向的浮心測量；X軸方向的重心測量包括以下步驟：

用兩根繩分別在前后兩處懸掛起水下航行器，懸掛點位于航行器寬度方向的中間位置，將兩根繩分別掛在鉤秤上，鉤秤固定在合適的支撐物上，通過調整兩根繩的長度使航行器處于水平狀態，

以原點為力矩參考點，列力矩平衡方程：

X₃即重心在X軸方向上的距離；

其中：F₁、F₂分別為兩懸掛鉤秤的示數；

G為水下航行器的重力，可通過G＝F₁+F₂得到；

X₁、X₄分別為兩根繩距參考點的水平距離；Z軸方向的重心測量包括以下步驟：

將水下航行器放置在兩根相同的光滑桿上，兩根光滑桿分別位于航行器前后處的下方，航行器處于水平狀態；

在航行器機身旁豎直方向的中間位置懸掛重力為g₁的重物，使航行器產生角度為α的偏轉角，

根據力矩平衡方程

g₁×R×cosα＝G×h₁×sinα

得到重心在Z軸方向的距離：

其中：g₁為懸掛重物在空氣中的重力；

R為航行器的半徑；

G為航行器的重力；

α為懸掛重物后航行器的偏轉角度，可通過角度測量計或航行器自帶姿態傳感器獲得。

2.根據權利要求1所述的一種水下航行器浮心測量方法，其特征在于：X軸方向的浮心測量包括以下步驟：

在測量長度方向重心的基礎上，將航行器全部浸沒在水中，使航行器處于水平狀態，以原點為力矩參考點，列力矩平衡方程：

F₃X₄+F₄X₁+FX₂＝GX₃

推出：

X₂即為浮心在X軸方向的距離；

其中：F₃、F₄分別為兩懸掛鉤秤的示數；

G為水下航行器的重力；

F為水下航行器的浮力，通過F＝G-F₃-F₄得到；

X₃為重心在X軸方向的距離；

X₁、X₄分別為兩根繩距參考點的水平距離。

3.根據權利要求1所述的一種水下航行器浮心測量方法，其特征在于：Z軸方向的浮心測量包括以下步驟：

將水下航行器全部浸沒在水中，前后處放置在兩根相同的光滑桿上，保持航行器處于水平狀態，在水下航行器機身旁豎直方向的中間位置懸掛凈重力為g₂的重物，使航行器產生偏轉角β；

根據力矩平衡方程：

g₂×R×cosβ＝G×h₁×sinβ+F×h₂×sinβ

所求的浮心豎直方向Z軸距離為：

其中：g₂為懸掛重物在水中的凈重力；

R為航行器的半徑；

G、F分別為航行器的重力與浮力；

h₁為重心在Z軸方向的距離；

β為懸掛重物后航行器的偏轉角度，可通過角度測量計或航行器自帶姿態傳感器獲得。