[发明专利]一种无接触自动跟踪式船模航行下沉量测量方法及装置

说明书

本发明公开了一种无接触自动跟踪式船模航行下沉量测量方法，S1：建立激光接收单元的二维坐标系和大地坐标系；S2：测量激光接收单元的二维坐标系坐标原点与船模吃水线之间的距离为H₀；S3：激光发射单元发射激光依次扫过激光接收单元上的一组像元，激光接收单元接收到激光发射单元的激光信号后得到这一组像元到激光接收单元的二维坐标系坐标原点的竖直距离L；S4：激光接收单元接收到激光发射单元的激光信号后，得到在某一时刻激光接收单元上的坐标读数对应的绝对高程Z，以及激光接收单元所处位置的航道模型设计底高程Z_航道底；S5：对船模下沉量进行计算。本发明的有益效果是，计算船模航行过程中同一时刻多个测点的下沉量，精度高，稳定性强。

技术领域

本发明涉及船模技术领域，特别是一种无接触自动跟踪式船模航行下沉量测量方法，以及一种无接触自动跟踪式船模航行下沉量测量装置。

背景技术

内河船舶航行下沉量的实船测量装置和测量方法不断有人提出，但是对于超大型船舶的测量方法较少，一是影响船舶下沉量的因素较为复杂，二是超大型船舶船型和数量都很大，每艘都安装测量装置费用较高，因此船模测量船舶下沉量需求不断提升。船舶在限制性航道中航行时，由于船体周围流场的压力和速度分布不均匀，导致船舶出现明显的下沉和纵倾，尤其是在高速航行时，船舶下沉现象更加明显，这已成为影响船舶航行安全的重要因素之一。船模试验能直观、真实地反映航道水流条件和边界条件对船模通航的综合影响，船模下沉量是评估最小通航水深的关键参数。

目前船模航行下沉量测量多集中在内河船舶实测方法上，在模型试验船模下沉量测量装置及方法多采用相机抓拍人工读数方式进行下沉量测量，工作量较大且下沉量数据缺乏连贯性。经检索，中国专利，公告号：CN109632259B，专利名称：水工物理模型试验自航船模纵剖面下沉量的测量装置及方法，即公开了一种对船模下沉量的测量方法，包括包括自航船模、面阵CCD、激光测距传感器、通信模块和上位机，该方案具有以下问题：

(1)该方案只能在静水中对船模下沉量进行测量，自航船模从激光测距传感器的正下方航行通过时，采取激光测距传感器实时测量自航船舶运动过程中的升沉变化，同一时刻，仅可测量一个点位；需不同时刻测点数据组合，才可以观测到船模各个测点处的升沉量，而且激光测距传感器布置在航道正上方，自航船模上表面的面阵CCD只有经过激光测距传感器的正下方时才可测得竖直距离，进而计算船模不同位置下沉量，当船模从激光测距传感器正下方驶出便不能测量；

(2)船模是进行通航试验时按照实际船舶等比例缩小的模型设备，其载重是有一定限度的，在通航船模上全覆盖有面阵CCD会导致影响船模的下沉量大小而影响实验结果。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述在船模下沉量测量时同一时刻，仅可测量一个点位的问题，设计了一种无接触自动跟踪式船模航行下沉量测量方法。

实现上述目的本发明的技术方案为，一种无接触自动跟踪式船模航行下沉量测量方法，S1：建立激光接收单元的二维坐标系和船模相对于大地的大地坐标系；

S2：测量激光接收单元的二维坐标系坐标原点与船模吃水线之间的距离为H₀；

S3：使船模沿预设航线在航道模型内航行，激光发射单元发射激光依次扫过激光接收单元上的一组像元，激光接收单元接收到激光发射单元的激光信号后得到这一组像元到激光接收单元的二维坐标系坐标原点的竖直距离L；

S4：激光接收单元接收到激光发射单元的激光信号后，得到在某一时刻激光接收单元上的坐标读数对应的绝对高程Z，以及激光接收单元所处位置的航道模型设计底高程Z_航道底；