[發明專利]一種雙槳雙舵船的船體對舵的整流系數確定方法

有效

• 申請號: 202010770910.3
• 申請日: 2020-08-04
• 公開（公告）號: CN111881521B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發明（設計）人: 趙橋生;李永成;國威;肖冬林;王習建;方田
• 申請（專利權）人: 中國船舶科學研究中心
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;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

本發明公開了一種雙槳雙舵船的船體對舵的整流系數確定方法，涉及水動力技術領域，該方法針對雙槳雙舵船在實驗室水池環境下，通過在不同試驗工況下開展操縱性回轉運動約束模試驗獲取回轉運動約束模試驗數據，通過對獲取到的數據進行數據近似和回歸處理即可確定雙槳雙舵船的船體對舵的水動力干擾中的整流系數，彌補了這一行業的技術空缺，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，尤其是一種雙槳雙舵船的船體對舵的整流系數確定方法。

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，強迫船模作規定的運動，如直線運動、回轉運動等，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數。拘束模型試驗中的回轉運動約束模試驗時，強制船模按一定回轉半徑、一定的姿態角以一定的角速度作定常回轉運動，用多分力傳感器可以測量作用在船模船體的水動力。船舶在進行回轉運動約束模試驗時，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。由于船、槳、舵的相互干擾使舵前來流速度和攻角不等同于船速和操舵角，因此在舵力表達式中應考慮船體、槳、舵的相互干擾。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。船體對舵的干擾，主要表現在由于船體的存在，改變了舵前來流速度和舵前來流方向(以船體對舵的整流系數表示)，目前還未有針對雙槳雙舵船確定整流系數的方法。

發明內容

本發明人針對上述問題及技術需求，提出了一種雙槳雙舵船的船體對舵的整流系數確定方法，本發明的技術方案如下：

一種雙槳雙舵船的船體對舵的整流系數確定方法，該方法包括：

制作雙舵船的由船體模型和舵模型構成的船模，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操縱性回轉運動約束模試驗并在每次操縱性回轉運動約束模試驗中獲取當前試驗工況下作用在船模上的左舵力和右舵力，不同試驗工況的舵角、漂角以及角速度存在至少一個不同；

對所有左舵力和右舵力中屬于每一類的所有舵力，對該類所有舵力分別進行無因次化處理得到無因次化舵力，并在相同漂角和角速度下，對無因次化舵力和舵角做擬合曲線確定線性部分直線的斜率和截距，根據斜率、法向力系數和截距確定相應漂角和角速度對應的中間變量；

基于角速度確定無因次回轉角速度，基于漂角確定無因次側向速度，對左舵力的各個中間變量分別相應于各自對應的無因次回轉角速度和無因次側向速度進行回歸處理并根據回歸系數計算得到船體對左舵的整流系數，對右舵力的各個中間變量分別相應于各自對應的無因次回轉角速度和無因次側向速度進行回歸處理并根據回歸系數計算得到船體對右舵的整流系數。

其進一步的技術方案為，對中間變量相應于無因次回轉角速度和無因次側向速度進行回歸處理并根據回歸系數計算得到船體對左右舵的整流系數，包括對于每一類舵力對應的各個中間變量：

按照-a·v′-b·r′的形式進行回歸處理得到第一回歸系數a和第二回歸系數b，其中，r′為無因次回轉角速度，v′為無因次側向速度；

確定整流系數k＝b/a。

其進一步的技術方案為，基于角速度確定無因次回轉角速度，基于漂角確定無因次側向速度，包括：

確定無因次回轉角速度r′＝r/L，確定無因次側向速度v′＝sinβ，其中r為角速度，L為船模的長度，β為漂角。

其進一步的技術方案為，根據斜率、法向力系數和截距確定中間變量，包括：

根據斜率和法向力系數確定舵前來流速度比，舵前來流速度比為舵前來流速度與船模速度的比值；