[发明专利]一种拖曳水池中的分段造波方法

说明书

技术领域

本发明属于船舶工程试验研究技术领域，涉及到不规则波对行进中船模作用的试验研究，特别涉及到波列数据分段造波并对各段的试验数据整合的方法。

背景技术

目前在拖曳水池中研究波浪对行进中船模作用时，大部分采用规则波试验，由于规则波离散为较短的波列数据就能够反映其全部特性，容易实现。

而实际的海浪为不规则波浪，在拖曳水池中进行不规则波模拟试验时，由于水池长度有限，而不规则波谱离散的波列数据较长，拖车在轨道上按试验设定的速度跑完整个试验区时，造波机生成的波列可能还没有结束。因此，目前拖曳水池中进行不规则波试验时也是由很短的波列数据代替整个波列数据，不能够全面的反映不规则波谱的特性。

发明内容

本发明提出了一种拖曳水池中的分段造波方法，解决了存在的上述问题，使得整个不规则波谱离散的波列数据都对行进中的船模产生了作用，能够真实地反映不规则波谱的模拟试验效果。

本发明通过对拖曳试验启动阶段和停止阶段的特殊处理，实现了各段试验数据的完整拼接，采用的技术方案如下：

造波过程中，根据拖车具体的运行情况，进行分段造波，每完成一段波列数据，拖车回归起点，在后一段的波列中再次运行，直至造波机生成完整个波列数据，最后将采集到的试验数据拼接起来，形成一组完整的波谱模拟试验过程。

为了各段数据很好的拼接，要对试验启动阶段和停止阶段进行处理，首先根据本组波浪参数计算启动阶段所需时间t1，t1＝n1×ΔT+T1+3×Ts，其中：n1为数据起始点到第一个换向点的波列个数，ΔT为波列数据的时间间隔，T1为由起始点运行到换向点增加的时间，以使造波机缓慢启动，Ts为本组波浪的有效周期。

试验停止阶段，拖车和造波机同时停止，而拖车停止的位置和造波板之间还有一段距离x，这区间的波浪没有参与试验，计算此段未参与试验的造波时间t2，t2＝x×Ts/(2×π/k)，其中Ts为有效周期，k为波数。

下一段造波时，将波列数据起始点前移n＝(t1+t2)/ΔT个点，拖车在造波机启动t1时间开始运行，即实现了两段数据的完整结合。

本发明的效果和益处是：在拖曳水池中研究不规则波对行进中船模进行作用时，能够全面真实地反映不规则波谱的特性。

附图说明

附图1为拖曳水池平面图。

附图2为拖曳水池剖面图。

图中：1拖车；2船模；3试验波浪；4拖曳水池池底；5造波板；6造波机安装台；7电动缸；8驱动装置；9轨道；10造波机。

具体实施方式

下面结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。

在拖曳水池中进行不规则波模拟试验时，由于水池长度有限，拖车1在轨道9上按试验设定的速度跑完整个试验区时，造波机10生成的波列可能还没有结束，所以，必需将波列数据分段，每完成一段波列数据，拖车1回归起点，在后一段的波列中再次运行。例如：拖车1跑完整个行程需20s的时间，而造波机10生成完整个波列需要80s，这样，可以把造波序列分成4段，造波机10每生成一段波列数据，拖车1跑一遍，最后，将采集到的试验数据拼接起来，形成一组完整的波谱模拟试验过程。

为了使用方便，试验时并不提前将波列数据分好，而是在拖车1停止的同时，停止造波，下一段试验继续造波，重复这一过程，直到整个波列数据都完成。每次造波开始阶段，造波机10要有个启动过程，而且，从静水开始造波，波浪传播也要有个时间过程，所以，刚开始的一段试验数据是无效的，在停止阶段，拖车1和造波机10同时停止，而拖车1停止的位置和造波板5之间还有一段距离，这区间的波浪没有参与试验，在下一段造波时要考虑进去。

每次停止时，记录当前波列数据的位置，例如波列数据共有8192个点，当前已发送2000个，则当前数据位置为(2000/8192)，根据本组波浪参数计算启动阶段所需时间t1，t1＝n1×ΔT+T1+3×Ts，其中：n1为数据起始点到第一个换向点的波列个数，ΔT为波列数据的时间间隔，T1为由起始点运行到换向点增加的时间，Ts为本组波浪的有效周期。

上一次试验拖车1停止位置与造波板5之间距离为x，根据给定的波浪参数，计算出波浪由造波板5发出，传到x远处，需要时间t2，t2＝x×Ts/(2×π/k)，其中Ts为有效周期，k为波数。

假设控制时间间隔为ΔT＝0.02s，则n＝(t1+t2)/0.02为需要从上次停止点前移的数据个数，假设计算得到n＝100，则计算出下次试验起始点为2000-100＝1900点的位置，当造波机10启动t1时间，拖车1运行，开始试验，如此重复几遍，完成整个波列数据，最后，将每次采集到的波高数据拼接起来，形成完整的波谱模拟试验数据，进行分析处理。