[发明专利]一种水下航行器浮心测量方法

权利要求书

1.一种水下航行器浮心测量方法，其特征在于：以水下航行器前端头设为原点，建立三维立体模型，设长度方向X轴、宽度方向Y轴、竖直方向Z轴，测量包括X轴方向的重心测量、Z轴方向的重心测量、X轴方向的浮心测量和Z轴方向的浮心测量；X轴方向的重心测量包括以下步骤：

用两根绳分别在前后两处悬挂起水下航行器，悬挂点位于航行器宽度方向的中间位置，将两根绳分别挂在钩秤上，钩秤固定在合适的支撑物上，通过调整两根绳的长度使航行器处于水平状态，

以原点为力矩参考点，列力矩平衡方程：

X₃即重心在X轴方向上的距离；

其中：F₁、F₂分别为两悬挂钩秤的示数；

G为水下航行器的重力，可通过G＝F₁+F₂得到；

X₁、X₄分别为两根绳距参考点的水平距离；Z轴方向的重心测量包括以下步骤：

将水下航行器放置在两根相同的光滑杆上，两根光滑杆分别位于航行器前后处的下方，航行器处于水平状态；

在航行器机身旁竖直方向的中间位置悬挂重力为g₁的重物，使航行器产生角度为α的偏转角，

根据力矩平衡方程

g₁×R×cosα＝G×h₁×sinα

得到重心在Z轴方向的距离：

其中：g₁为悬挂重物在空气中的重力；

R为航行器的半径；

G为航行器的重力；

α为悬挂重物后航行器的偏转角度，可通过角度测量计或航行器自带姿态传感器获得。

2.根据权利要求1所述的一种水下航行器浮心测量方法，其特征在于：X轴方向的浮心测量包括以下步骤：

在测量长度方向重心的基础上，将航行器全部浸没在水中，使航行器处于水平状态，以原点为力矩参考点，列力矩平衡方程：

F₃X₄+F₄X₁+FX₂＝GX₃

推出：

X₂即为浮心在X轴方向的距离；

其中：F₃、F₄分别为两悬挂钩秤的示数；

G为水下航行器的重力；

F为水下航行器的浮力，通过F＝G-F₃-F₄得到；

X₃为重心在X轴方向的距离；

X₁、X₄分别为两根绳距参考点的水平距离。

3.根据权利要求1所述的一种水下航行器浮心测量方法，其特征在于：Z轴方向的浮心测量包括以下步骤：

将水下航行器全部浸没在水中，前后处放置在两根相同的光滑杆上，保持航行器处于水平状态，在水下航行器机身旁竖直方向的中间位置悬挂净重力为g₂的重物，使航行器产生偏转角β；

根据力矩平衡方程：

g₂×R×cosβ＝G×h₁×sinβ+F×h₂×sinβ

所求的浮心竖直方向Z轴距离为：

其中：g₂为悬挂重物在水中的净重力；

R为航行器的半径；

G、F分别为航行器的重力与浮力；

h₁为重心在Z轴方向的距离；

β为悬挂重物后航行器的偏转角度，可通过角度测量计或航行器自带姿态传感器获得。