[发明专利]一种船模的静水力学性能测量装置及测量方法

权利要求书

1.一种船模的静水力学性能测量装置，其特征在于，所述装置包括固定平台、升降平台、六分力测力仪、角位台、第二旋转轴以及连接板，其中：

所述固定平台上设有刚性升降结构，所述升降平台的上端与所述升降结构连接，以使所述升降平台在所述升降结构的带动下上下移动；

所述升降结构包括第一旋转轴和电机，所述第一旋转轴表面设有螺纹，所述升降平台与所述螺纹配合，所述电机用于带动所述第一旋转轴旋转，进而使得所述升降平台上升或下降；

所述固定平台包括位于上部的第一固定平台、支撑杆以及位于下部的第二固定平台，所述支撑杆设于所述第一固定平台和第二固定平台之间，所述第一旋转轴连接于所述第一固定平台的下端；

所述升降平台包括位于上部的第一升降平台、支撑杆以及位于下部的第二升降平台，所述第一旋转轴穿过所述第一升降平台，并与所述第一升降平台配合，所述支撑杆设于所述第一升降平台和第二升降平台之间，进而使得第二升降平台在第一升降平台的带动下上下移动；

所述六分力测力仪设于所述升降平台的下端；

所述角位台的上端与所述六分力测力仪固定连接，所述角位台的下端通过所述第二旋转轴与所述连接板连接；

所述连接板用于与船模连接。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括控制系统，所述控制系统用于控制所述升降结构的升降以及所述第二旋转轴的旋转角度。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述升降结构包括滑轨、滑块和电机，所述升降平台与所述滑块连接，所述电机用于带动所述滑块沿所述滑轨上下运动。

4.一种采用权利要求1～3任意一项所述的船模的静水力学性能测量的装置的测量方法，其特征在于，所述方法包括：

S1，改变所述升降结构的高度和第二旋转轴的旋转角度使所述船模处于预设浮态；

S2，采用所述六分力测力仪获取所述船模在该浮态下的浮力和弯矩，其中，所述浮力包括横向力、纵向力以及竖向浮力，所述弯矩包括横向弯矩、纵向弯矩以及偏航力矩；

S3，根据所述升降结构的下降距离获取所述船模的实际吃水深度；

S4，将所述六分力测力仪获得的浮力和弯矩进行变换获得所述船模的性能参数，所述性能参数包括浮心横坐标、浮心纵坐标、浮心垂向坐标、横向复原力臂以及纵向复原力臂。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤S3中实际吃水深度的计算公式为：

其中，V为船模的入水体积，S为船模所在水面的面积，d₁为升降结构的下降距离。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：

根据所述六分力测力仪获得六分力测力仪中心所在测点A处的浮力F_A和弯矩T_A，通过变换获得船模假定重心S处的浮力F_S和弯矩M_S，所述变换公式如下：

其中，F₁为横向力、F₂为纵向力、F₃为竖向浮力、T₁为横向弯矩、T₂为纵向弯矩、T₃为偏航力矩、F_x为所述船模重心处的横向力、F_y为船模假定重心处的纵向力、F_z为船模假定重心处的竖向浮力、M_x为船模假定重心处的横向弯矩、M_y为船模假定重心处的纵向弯矩、M_z为船模假定重心处的偏航力矩。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述船模的性能参数计算公式为：

其中，为船模的排水体积，X_B为浮心横坐标，Y_B为浮心纵坐标，Z_B为浮心垂向坐标，L_sy为横向复原力臂，L_sx为纵向复原力臂，g为重力加速度，ρ为水密度，X_s为船模假定重心横坐标，Y_s为船模假定重心纵坐标。