本发明专利技术属于船模静水力性能测量相关技术领域，其公开了一种船模的静水力学性能测量装置及测量方法，该装置包括固定平台、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。本申请能够精确模拟出船模的不同倾斜状态以及吃水，并通过六分力测力仪以及船体的结构可以获得不同实验条件下船模的静水力性能。不同实验条件下船模的静水力性能。不同实验条件下船模的静水力性能。
【技术实现步骤摘要】
一种船模的静水力学性能测量装置及测量方法
[0001]本专利技术属于船模静水力性能测量相关
，更具体地，涉及一种船模的静水力学性能测量装置及测量方法。
技术介绍
[0002]浮性和稳性是船舶与海洋工程专业实验教学中最为重要的概念之一，船舶静力学原理相关的教材中对求任意浮态下浮力的方法做了原理性的介绍，但没有一种能够直观测量浮力实验的装置。静水力曲线是对船舶静止正浮状态时的浮性要素、初稳性要素和船型系数等与吃水相关的各种曲线的总称，包括体积排水量、重量排水量、浮心坐标、水线面积等表征船舶水下部分所受水的静力作用的变量随吃水变化关系的一组曲线，这组曲线在浮性与稳性之间经常要用到。
[0003]目前通常通过船体型线图来估算船舶在使用过程中的静水力性能，以便合理的进行航行准备，由于船的形状特殊，船体型线图需用三组互相垂直的平面同船体相交，得到三组曲线来表示船身在各方向的形状。由若干水平面、横向垂直面和纵向垂直面同船体相交的曲线分别称为“水线”、“横剖线”和“纵剖线”。这些曲线在相应平面上的投影线分别为横剖面图、纵剖面图、水线面图。但该方法操作复杂，计算难度大，效率低。
技术实现思路
[0004]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种船模的静水力学性能测量的装置及测量方法，能够精确模拟出船模的不同倾斜状态以及吃水，并通过六分力测力仪以及船体的结构可以获得不同实验条件下船模的静水力性能。
[0005]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种船模的静水力学性能测量装置，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。
[0006]优选地，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。
[0007]优选地，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。
[0008]优选地，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。
[0009]优选地，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。
[0010]优选地，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。
[0011]按照本专利技术的另一个方面，提供了一种采用上述的船模的静水力学性能测量的装置的测量方法，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。
[0012]优选地，所述步骤S3中实际吃水深度的计算公式为：
[0013][0014]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。
[0015]优选地，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：
[0016][0017][0018][0019][0020]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。
[0021]优选地，所述船模的性能参数计算公式为：
[0022][0023][0024][0025][0026]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。
[0027]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，本专利技术提供的船模的静水力学性能测量的装置及测量方法具有如下有益效果：
[0028]1.本装置通过升降平台实现船模的升降，通过角位台控制船体的倾斜状态，使得船模的浮态转换成倾斜和吃水两种因素来考虑，一方面可以方便精准有效地模拟船舶的横倾状态和纵倾状态，另一方面可以通过六分力测力仪准确蝴蝶船模在各个倾斜浮态下的浮力和弯矩，为静力学性能计算提供数据基础。
[0029]2.角位台的上端与所述六分力测力仪固定连接，使得六分力测力仪安装在角位台旋转点的正上方，不仅能保证升降平台和角位台之间的连接强度，而且能让六分力测力仪处于最佳工作状态，可以直接准确的测量出船模各个倾斜浮态下的浮力和弯矩。
[0030]3.通过控制系统对升降平台和第二旋转轴等都进行程序化设计，自动化程度高，操作方便，能够真实的模拟出船舶的浮态，快速准确的得出船舶的静水力性能参数，精度高，范围广，具有良好的应用前景。
附图说明
[0031]图1是船模的静水力学性能测量装置的结构示意图；
[0032]图2是角位台和第二旋转轴的结构示意图；
[0033]图3是船模和连接板的结构示意图；
[0034]图4是连接板的结构示意图。
[0035]在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：
[0036]1‑
第一固定平台；2
‑
电机；3
‑
第一升降平台；4
‑
支撑杆；5...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
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。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，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。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，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。6.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。7.一种采用权利要求1～6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...
【专利技术属性】
技术研发人员：解德，汪伟斌，张正艺，付田，舒晨晨，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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