[發明專利]一種槳對舵的水動力干擾系數測定方法

有效

• 申請號: 202010770905.2
• 申請日: 2020-08-04
• 公開（公告）號: CN111693251B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 趙橋生;王習建;肖冬林;國威;李永成;方田
• 申請（專利權）人: 中國船舶科學研究中心
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00;B63B71/00;G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 無錫華源專利商標事務所(普通合伙) 32228
• 代理人: 過顧佳;聶啟新

本發明公開了一種槳對舵的水動力干擾系數測定方法，涉及水動力技術領域，該方法針對船模進行拖曳約束模試驗獲取相關試驗數據，通過數據回歸處理得到無因次化舵力與舵角的擬合曲線的線性部分直線的斜率和截距，利用該斜率和法向力系數可以確定舵前來流速度比，利用截距可以得到舵角，再基于舵前來流速度比和舵角進行數據回歸數據即可得到槳對舵的水動力干擾系數，該方法彌補了行業的技術空缺，而且操作簡單、數據相關性高，且具有良好的工程效果。

技術領域

本發明涉及水動力技術領域，尤其是一種槳對舵的水動力干擾系數測定方法。

背景技術

船舶拘束模型試驗是目前獲得船舶水動力導數的應用最為廣泛的方法，即用機械的約束，強迫船模做規定的運動，如直線運動、拖曳等，在模型試驗時，通過系統地改變船模的運動參數，測定作用在船模上的水動力，從而求得各水動力系統。

在進行拘束模型試驗中的拖曳約束模型試驗時，強制船模按一定舵角、一定的姿態角以一定的速度作定常拖曳，用多分力傳感器可以測量作用在船模船體上的水動力。船舶在進行拖曳約束模型試驗時，船模的運動是一種水平面內的約束模型運動，進行船舶操縱性水動力約束模型試驗時，應滿足試驗速度的傅汝德數相等。

在船舶操縱運動中，舵力是僅次于船體力的最重要的水動力，船舶分離型數學模型，是以船體、槳、舵各自的水動力特性為基礎，并考慮其間的相互水動力干擾，目前還未有針對船模確定槳對舵的干擾系數的拖曳約束模試驗數據處理方法。

發明內容

本發明人針對上述問題及技術需求，提出了一種槳對舵的水動力干擾系數測定方法，本發明的技術方案如下：

一種槳對舵的水動力干擾系數測定方法，該方法包括：

制作船模，并對船模開展敞水舵水動力測試試驗確定法向力系數；

在不同試驗工況下對船模進行拖曳約束模試驗并在每次試驗時測量作用在船模的舵上的舵力，不同試驗工況的螺旋槳轉速和舵角存在至少一個不同；

對獲取到的所有舵力分別進行無因次化處理得到無因次化舵力；

針對每個螺旋槳轉速，對螺旋槳轉速對應的所有無因次化舵力及舵角做擬合曲線，并確定擬合曲線的線性部分直線的斜率和截距；

根據每個螺旋槳轉速的擬合曲線的斜率以及法向力系數確定舵前來流速度比，確定截距為有效舵角，其中舵前來流速度比為舵前來流速度與船模速度的比值；

根據每個螺旋槳轉速對應的舵前來流速度比和舵角確定第一中間變量，并根據螺旋槳轉速對應的進速系數和推力系數確定第二中間變量；

對各個螺旋槳轉速對應的第二中間變量和第一中間變量做回歸擬合曲線，根據回歸擬合曲線的直線斜率和常數項計算得到槳對舵的水動力干擾系數。

其進一步的技術方案為，根據每個螺旋槳轉速對應的舵前來流速度比和舵角確定第一中間變量，并根據螺旋槳轉速對應的進速系數和推力系數確定第二中間變量，包括對于每個螺旋槳轉速：

按照公式計算得到第一中間變量，其中為舵前來流速度比且U_Rs為當次試驗的舵前來流速度、U表示船模速度，δ_Rs為當次試驗的有效舵角，w為槳前的伴流分數；

按照公式計算得到第二中間變量，其中K_T為推力系數，J為進速系數且與螺旋槳轉速相關。

其進一步的技術方案為，槳對舵的水動力干擾系數包括槳對舵前水流的增速系數k以及舵與槳的位置伴流的差別系數ε，則根據回歸擬合曲線的直線斜率和常數項計算得到槳對舵的水動力干擾系數，包括：

按照公式k＝b/a計算得到增速系數，按照公式計算得到差別系數，其中，b為回歸擬合曲線的常數項，a為回歸擬合曲線的直線斜率。