[發明專利]一種三體船主片體間精細流場的測量系統

有效

• 申請號: 201710599191.1
• 申請日: 2017-07-21
• 公開（公告）號: CN107631857B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 王戀舟;郭春雨;徐佩;張佐天;宋妙妍;張東汗;龔杰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種獲取三體船主片體間精細流場的測量系統，包括空管連接件、三體船模型、連接板、四自由度適航儀、導向裝置、側橋、水下PIV流場測量系統(3)、示蹤粒子播撒裝置、數據采集分析系統，其特征在于：所述的三體船模型包括主體(2)與兩個片體，空管連接件將三體船的主體(2)與兩個片體搭接成三體船模型，連接板固定于主體(2)中部船底板上，四自由度適航儀通過連接板與三體船模型連接；導向裝置由導向桿與導向片組成，側橋上有導軌，水下PIV流場測量系統(3)安裝在側橋的導軌上；所述的四自由度適航儀放開三體船模型的深沉與縱蕩兩個自由度，模擬船舶航行時的真實運動情況；所述的導向裝置保證三體船模型航向不變；所述的示蹤粒子播撒裝置用于向水中播撒PIV示蹤粒子；所述的數據采集分析系統通過對多幅雙幀照片進行去噪、矢量生成、去除矢量誤配，合成測量區域流場；

獲取三體船主片體間精細流場的測量包括下列步驟：

(1)按照三體船片體的型線圖，選用聚碳酸酯材料，加工成透明片體(1)；

(2)對主體(2)和另一個片體進行加工：全船龍骨采用雪弗板雕制；用鋁合金空管做整體連接及結構支撐；用雙保面的玻璃鋼正船體粘制，完工后去除內外不提供結構強度的皮面；重做四自由度適航儀時連接板、滑軌車、導向片設計為鋁合金材料；

(3)將制作的透明片體(1)以及主體(2)和另一個片體用空管連接件搭接成三體船模型，透明片體與另一個片體對稱布置在主體(2)的兩側；測量三體船模型重量，計算三體船模型在設計吃水狀態下所需壓載；

(4)將三體船模型下水，放入壓載并調整浮態；

(5)對水下PIV流場測量系統(3)采取非標準型標定：PIV系統激光器(4)發射出激光，入射激光經過片體后照亮片體與主體(2)間流場內預鋪撒的PIV示蹤粒子，PIV示蹤粒子的反射光再次經過透明片體(1)，反射光經過片體時產生折射，由兩個相機(5)接收，由水下PIV流場測量系統(3)計算得出的位置點為未發生折射前反射光的逆向焦點，與實際待測位置出現了較大偏差，建立逆向扭曲空間坐標系，通過光學計算得出相應點的坐標位置，最終通過修改水下PIV流場測量系統(3)與三體船模型的空間對應關系，在水下PIV流場測量系統(3)中顯示并計算實際流場；

(6)示蹤粒子播撒裝置在水池中布散PIV示蹤粒子；

(7)連接三體船模型與四自由度適航儀，連接和調試數據采集系統；

(8)將船模加速至設定航速，同時啟動水下PIV流場測量系統(3)和數據采集分析系統，水下PIV流場測量系統(3)的兩個相機(5)同時會進行雙幀拍攝并生成一對互相關圖像，數據采集分析系統通過對多幅雙幀照片進行去噪、矢量生成、去除矢量誤配，合成測量區域流場。

2.根據權利要求1所述的一種獲取三體船主片體間精細流場的測量系統，其特征在于：所述的空管連接件采用鋁合金材料制成；空管連接件的兩端對稱且等間距的布置有連接點，可改變片體與主體(2)間的橫向距離。

3.根據權利要求1所述的一種獲取三體船主片體間精細流場的測量系統，其特征在于：所述的連接板采用不銹鋼材料制成。

4.根據權利要求1所述的一種獲取三體船主片體間精細流場的測量系統，其特征在于：所述的側橋可橫向移動，水下PIV流場測量系統(3)可在導軌上縱向移動并隨側橋橫向移動，測量三體船不同縱向位置，獲得主體(2)與片體之間各個位置的流場信息。