[發(fā)明專(zhuān)利]一種水下航行器浮心測(cè)量方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611181547.1
• 申請(qǐng)日: 2016-12-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106768634B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋大雷;秦嗣通;孫偉成;臧文川;周麗芹
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)海洋大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01M1/12
• 分類(lèi)號(hào): G01M1/12
• 代理公司: 北京中北知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11253
• 代理人: 段秋玲

本發(fā)明涉及水下航行器領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種水下航行器浮心測(cè)量方法。具體是以水下航行器某一點(diǎn)設(shè)為原點(diǎn)，建立三維立體模型，設(shè)長(zhǎng)度方向X軸、寬度方向Y軸、豎直方向Z軸，測(cè)量包括X軸方向的重心測(cè)量、Z軸方向的重心測(cè)量、X軸方向的浮心測(cè)量和Z軸方向的浮心測(cè)量。本發(fā)明原理簡(jiǎn)單，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)基于力矩平衡原理進(jìn)行科學(xué)計(jì)算，適用范圍較廣，不受物體質(zhì)量分布的影響。本發(fā)明測(cè)量精度高，可以通過(guò)該方法準(zhǔn)確測(cè)量水下航行器浮心位置，其檢測(cè)方便，大大提高了工作人員的效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水下航行器領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種水下航行器浮心測(cè)量方法。

背景技術(shù)

水下航行器是一種航行于水下的航行體，它能夠完成水下勘探、水下偵測(cè)甚至是水下軍事任務(wù)。在海洋開(kāi)發(fā)日益重要的今天，水下航行器越來(lái)越受到各個(gè)國(guó)家的重視，無(wú)論是在民用還是在軍用上，都扮演著重要的角色。

浮心與重心位置的設(shè)計(jì)是提高水下航行器安全系數(shù)的一個(gè)重要方式。對(duì)于任何一種水下航行器來(lái)說(shuō)，水下航行的穩(wěn)定性是至關(guān)重要的，它決定著航行器航行的安全性。浮心與重心的位置決定著水下航行器的穩(wěn)定性，位置距離過(guò)大或過(guò)小都會(huì)導(dǎo)致航行器失穩(wěn)，造成嚴(yán)重后果。因此準(zhǔn)確測(cè)量浮心與重心的位置是非常關(guān)鍵的。

通常，規(guī)則而密度均勻物體的浮心能夠通過(guò)一些常規(guī)方法得到。但絕大部分水下航行器是呈不規(guī)則形狀或質(zhì)量分布不均的，普通的測(cè)量方法不再適用。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，有些測(cè)量方法通過(guò)實(shí)驗(yàn)儀器或裝置進(jìn)行測(cè)量，這種測(cè)量方法成本高，操作復(fù)雜，且易受外界條件限制。有些測(cè)量方法雖然簡(jiǎn)單，但測(cè)量結(jié)果不精確，測(cè)量誤差大。所以如何才能準(zhǔn)確、便捷地測(cè)量水下航行器浮心位置已成為急需解決的重要問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是如何克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，對(duì)于圓柱形水下航行器，提出一種準(zhǔn)確而簡(jiǎn)便的方法用來(lái)測(cè)量航行器浮心位置，該方法操作簡(jiǎn)單，測(cè)量成本低，且適用范圍較廣，為航行器的穩(wěn)定性分析提供依據(jù)。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的采用的技術(shù)方案是：以水下航行器前端頭設(shè)為原點(diǎn)，建立三維立體模型，設(shè)長(zhǎng)度方向X軸、寬度方向Y軸、豎直方向Z軸，測(cè)量包括X軸方向的重心測(cè)量、Z軸方向的重心測(cè)量、X軸方向的浮心測(cè)量和Z軸方向的浮心測(cè)量。

作為優(yōu)選，上述中測(cè)重心X軸方向的距離包括以下步驟：

用兩根繩分別在前后兩處懸掛起水下航行器，懸掛點(diǎn)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(guò)調(diào)整兩根繩的長(zhǎng)度使航行器處于水平狀態(tài)，

以原點(diǎn)為力矩參考點(diǎn)，列力矩平衡方程：

X₃即重心在長(zhǎng)度方向上的距離；

其中：F₁、F₂分別為兩懸掛鉤秤的示數(shù)；

G為水下航行器的重力，可通過(guò)G＝F₁+F₂得到；

X₁、X₄分別為兩根繩距參考點(diǎn)的水平距離(沿長(zhǎng)度方向距離)；

作為優(yōu)選，上述中測(cè)重心Z軸方向的距離包括以下步驟：

將水下航行器前后處分別放置在兩根相同的光滑桿上，航行器處于水平狀態(tài)；

在航行器機(jī)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(chǎn)生角度為α的偏轉(zhuǎn)角，

根據(jù)力矩平衡方程

g₁×R×cosα＝G×h₁×sinα

得到重心Z軸方向的距離：