[發(fā)明專利]用于模擬風(fēng)流載荷作用下做操縱運(yùn)動(dòng)的船模及其試驗(yàn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710361665.9
• 申請(qǐng)日: 2017-05-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107310688B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高霄鵬;魏可可;潘柏衡
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍海軍工程大學(xué)
• 主分類號(hào): B63B9/00
• 分類號(hào): B63B9/00;B63B9/08
• 代理公司: 武漢智盛唯佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 42236
• 代理人: 胡紅林

本發(fā)明涉及一種用于模擬風(fēng)流載荷作用下做操縱運(yùn)動(dòng)的船模及其試驗(yàn)方法，該船模包括：船模本體；設(shè)于船模本體上，用于提供橫向力和轉(zhuǎn)艏力矩的橫向風(fēng)機(jī)群；設(shè)于船模本體上，用于提供縱向力的縱向風(fēng)機(jī)；以及，用于根據(jù)所需模擬船舶在風(fēng)流載荷作用下做操縱運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)的控制系統(tǒng)，其控制所述橫向風(fēng)機(jī)群和縱向風(fēng)機(jī)的工作。本發(fā)明通過(guò)在船體甲板上安裝風(fēng)機(jī)等效模擬風(fēng)流載荷作用在船舶上的力和力矩，達(dá)到實(shí)現(xiàn)在不使用風(fēng)流水池的條件下通過(guò)風(fēng)機(jī)作用來(lái)對(duì)水面艦船在不同工況下模擬風(fēng)流載荷從而進(jìn)行操縱性運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及船舶操縱性的研究，具體地指用于模擬風(fēng)流載荷作用下做操縱運(yùn)動(dòng)的船模及其試驗(yàn)方法，用于針對(duì)船舶在風(fēng)流載荷作用下操縱性運(yùn)動(dòng)進(jìn)行模擬。

背景技術(shù)

早期，人們對(duì)船舶的航行性能研究主要側(cè)重于靜水中，隨著人們對(duì)海洋不斷的探索，船舶在海面上航行的時(shí)間大大加長(zhǎng)，偏離海岸的距離也越來(lái)越遠(yuǎn)，帶來(lái)的便是經(jīng)歷的海況更加復(fù)雜，船舶受到較小的風(fēng)載荷和流載荷便會(huì)發(fā)生橫向的漂移、航向位置改變等現(xiàn)象，特別是在大風(fēng)和復(fù)雜海流的海況下，當(dāng)船舶操縱性能不佳或者操縱不當(dāng)很有可能使船舶發(fā)生傾覆和碰撞的危險(xiǎn)，因此，研究風(fēng)載荷和流載荷對(duì)艦船操縱性的影響具有重要意義。

從大量的自航模試驗(yàn)中可知，一般的自航模試驗(yàn)主要是針對(duì)靜水中，但是大型水面艦船在海上航行時(shí)，風(fēng)流載荷對(duì)船舶航行安全影響的因素尤為突出。因此，在實(shí)船建造前進(jìn)行模型試驗(yàn)時(shí)，考慮不同海況下風(fēng)流載荷對(duì)船舶操縱性的影響就顯得尤為重要，一般的方法是采用在風(fēng)浪流水池中開(kāi)展。而風(fēng)浪流水池開(kāi)展相關(guān)操縱性試驗(yàn)其成本高，且只能針對(duì)小尺度的水面艦船模型，而大尺度的水面艦船模型在有限的風(fēng)浪流水池中無(wú)法開(kāi)展回轉(zhuǎn)、Z形等其他操縱性試驗(yàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于為了彌補(bǔ)現(xiàn)有對(duì)風(fēng)流載荷操縱性預(yù)報(bào)方法的不足，而提供了一種用于模擬風(fēng)流載荷作用下做操縱運(yùn)動(dòng)的船模及其模擬方法，本發(fā)明通過(guò)在船體甲板上安裝風(fēng)機(jī)等效模擬風(fēng)流載荷作用在船舶上的力和力矩，達(dá)到實(shí)現(xiàn)在不使用風(fēng)流水池的條件下通過(guò)風(fēng)機(jī)作用來(lái)對(duì)水面艦船在不同工況下模擬風(fēng)流載荷從而進(jìn)行操縱性運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)的目的。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是一種用于模擬風(fēng)流載荷作用下做操縱運(yùn)動(dòng)的船模，包括：

船模本體；

橫向風(fēng)機(jī)群，設(shè)于船模本體上，用于提供橫向力和轉(zhuǎn)艏力矩；

縱向風(fēng)機(jī)，設(shè)于船模本體上，用于提供縱向力；以及，

控制系統(tǒng)，用于根據(jù)所需模擬船舶在風(fēng)流載荷作用下做操縱運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，控制所述橫向風(fēng)機(jī)群和縱向風(fēng)機(jī)的工作。

此外，本發(fā)明還提供一種通過(guò)上述船模模擬船舶在風(fēng)流載荷作用下做操縱運(yùn)動(dòng)的試驗(yàn)方法，該方法包括：

通過(guò)傳感器檢測(cè)檢測(cè)船模本體的速度和角度信息；

計(jì)算機(jī)控制中心接收傳感器檢測(cè)的信息，并對(duì)所述信息處理后，輸出控制伺服電機(jī)的指令。

第一伺服電機(jī)接收所述指令后驅(qū)動(dòng)所述橫向風(fēng)機(jī)群和縱向風(fēng)機(jī)提供橫向力和轉(zhuǎn)艏力矩和控制縱向風(fēng)機(jī)提供縱向力，以模擬風(fēng)流載荷作用在船模上的橫向力、轉(zhuǎn)艏力矩以及縱向力。

本發(fā)明運(yùn)用風(fēng)機(jī)模擬風(fēng)流載荷作用在船舶上的力和力矩，即采用風(fēng)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)船舶在不同海況下的操縱性試驗(yàn)，通過(guò)本船模能大大降低試驗(yàn)成本，且周期短，對(duì)于自航模試驗(yàn)前景十分廣闊。本發(fā)明得以實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵是在于能準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)輸出隨艏向角不斷變化的轉(zhuǎn)速，而轉(zhuǎn)速產(chǎn)生的力也能實(shí)時(shí)隨艏向角作用到船體模型上。

本發(fā)明通過(guò)風(fēng)機(jī)能同時(shí)模擬風(fēng)流載荷作用在船模上的橫向力、縱向力以及轉(zhuǎn)艏力矩，大大節(jié)約了在風(fēng)浪流水池中所進(jìn)行的操縱自航模試驗(yàn)的成本，且試驗(yàn)周期短，精度高，并對(duì)于實(shí)船在不同海況下的預(yù)報(bào)提供了可靠的依據(jù)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明用于模擬風(fēng)流載荷作用下做操縱運(yùn)動(dòng)的船模的結(jié)構(gòu)示意圖。