CN106428414A - 船模纵摇、升沉及其耦合运动远程试验系统及试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种船模纵摇、升沉及其耦合运动远程试验系统，包括水池和位于水池内的船模，所述船模的重心位置处安装有载重铁块，载重铁块的两侧分别安装有激光测距仪，激光测距仪与数据传输电台发射端连接，数据传输电台发射端与数据传输电台接收端信号连接，数据传输电台接收端与计算机连接，计算机通过远程控制模块与客户端连接，所述激光测距仪上方设有摄像头，摄像头与数据传输电台发射端信号连接。本发明的一种船模纵摇、升沉及其耦合运动远程试验系统及试验方法，使用激光测距仪装置来测量船舶的纵倾角及升沉距离，激光波长短，测量误差很小，而且不受周围环境影响，改善了传统的倾角传感器易受周围环境影响而产生较大误差的缺陷。

Description

船模纵摇、升沉及其耦合运动远程试验系统及试验方法

技术领域

本发明涉及船模纵摇、升沉及其耦合运动远程试验系统及试验方法，属于属于船舶试验技术领域。

背景技术

船舶在波浪中航行，在波浪的作用下，产生纵摇与升沉的非定常运动。剧烈的摇荡会降低航速，造成货损，损坏船体和机器，使旅客晕船，影响船员生活和工作等。因此，我们会进行船舶的摇荡运动试验，来确定待设计或已建造船舶的耐波性，判断其是否满足使用要求。同时也可以寻找、评价减摇设施或者优良船型。该试验也能测定水动力系数，供理论计算。

进行船舶或船模纵摇、升沉及其耦合运动实验，需要船舶或船模、实验水池、及数据采集和分析系统，而且还需要专业的实验员进行操作，特定性和专业性较强但是目前一些船舶类高校或单位没有试验水池或相关仪器设备并不完善，但又没有足够的资金和场地去建设试验水池，因此他们需要去附近相关单位租用水池和仪器设备做实验，这其中需要大量的人力、物力、财力，并且受到时间和空间上的限制，主要存在以下问题：一是：相隔距离远，两家单位可能在不同城市；二是:搬运船模不方便，搬运过程可能出现损坏；三是：整个过程耗费时间较多，周期较长。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种船模纵摇、升沉及其耦合运动远程试验系统及试验方法，使用激光测距仪装置来测量船舶的纵倾角及升沉距离，激光波长短，测量误差很小，而且不受周围环境影响，改善了传统的倾角传感器易受周围环境影响而产生较大误差的缺陷。

技术方案：为实现上述目的，本发明的船模纵摇、升沉及其耦合运动远程试验系统，包括水池和位于水池内的船模，所述船模的重心位置处安装有载重铁块，载重铁块的两侧分别安装有激光测距仪，激光测距仪与数据传输电台发射端连接，数据传输电台发射端与数据传输电台接收端信号连接，数据传输电台接收端与计算机连接，计算机通过远程控制模块与客户端连接，所述激光测距仪上方设有摄像头，摄像头与数据传输电台发射端信号连接。

作为优选，所述激光测距仪通过底座安装在船模上，底座通过螺栓安装在船模上。

一种上述的船模纵摇、升沉及其耦合运动远程试验系统的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在船模上安装试验设备，与岸上的设备进行联调；

(2)把船模放置到水池中，调整船模为正浮状态，取走载重铁块，船模开始做升沉运动，由于船舶艏艉形状不同，排水体积不同，在升沉的过程中伴随着纵摇，此时船模产生纵摇、升沉耦合运动；

(3)当船舶开始产生纵摇、升沉耦合运动时，激光测距仪开始采集数据，摄像头拍摄整个试验过程录像传送给数传电台接收端，在试验过程中，船模正浮时，激光测距仪到参考平面的距离为L₁，L₂，且L₁＝L₂，船舶做纵摇、升沉耦合运动，每一时刻，激光测距仪所测的距离L₃、L₄，激光测距仪之间的距离为固定值S₁，θ角为纵倾角，纵倾角升沉距离，Z＝L₂-L₄·cosθ；

(4)数据传输电台接收端接收数据图像并传给计算机，计算机把处理好的数据和图像通过远程控制模块发送给客户端。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1.本发明可以为没有实验室的单位提供船舶或船模纵摇、升沉及其耦合运动远程试验服务，实现船舶或船模远程试验一体化，试验数据、图像、视频实时传送给客户端，减少用户不必要的投入成本。

2.本发明突破了传统试验人员必须到现场进行试验和调试设备的局限性，大大提高了工作效率，同时提高了实验室的利用率。

3.本发明可应用于视频教学、科研等领域，受众面较广。

4.本发明使用激光测距仪装置来测量船舶的纵倾角及升沉距离，激光波长短，测量误差很小，而且不受周围环境影响，改善了传统的倾角传感器易受周围环境影响而产生较大误差的缺陷。

附图说明

图1是本发明的系统布置图；

图2是纵摇角及升沉距离测量原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1所示，本发明的船模纵摇、升沉及其耦合运动远程试验系统，包括水池和位于水池内的船模1，船舶1也可以为船舶，所述船模1的重心位置处安装有载重铁块3，载重铁块3的两侧分别安装有激光测距仪2-1、2-2，激光测距仪2-1、2-2沿着船模1中纵剖面方向分布，其所发出的激光束均竖直向上垂直于水平面，激光测距仪2-1、2-2通过底座4安装在船模1上，底座4通过螺栓5安装在船模1上，数据线8一端连接激光测距仪2-1、2-2，另一端连接电池9和计算机10，激光测距仪2-1、2-2与数据传输电台发射端连接，数据传输电台发射端与数据传输电台接收端7信号连接，数据传输电台接收端7与计算机10连接，计算机10通过远程控制模块11与客户端12连接，远程控制模块11为TeamViewer控制软件，客户端12为计算机、平板电脑或手机，所述激光测距仪2-1、2-2上方设有摄像头6，摄像头6与数据传输电台发射端信号连接。

当客户在客户端12提出要进行船模1横摇衰减运动远程试验时，岸上计算机10接收到这一指令，实验室人员开始进行试验前的准备工作。选择相应船模11，沿着船模1中纵剖面方向依次安装激光测距仪2-1、2-2，保证激光测距仪2-1和2-2之间的距离为固定值S1。其中所述激光测距仪2-1、2-2安装在固定基座4上，其所发出的激光束均竖直向上垂直于水平面，并由固定螺栓5把其安装在船舶甲板上；在甲板上放置载重铁块3，保证其和船舶或船模1重心在同一竖直直线上。在岸上安装摄像头6、数据传输电台接收端7、计算机10，数据线8一端连接激光测距仪2-1、2-2，另一端连接电池9和岸上计算机10，准备工作完成后可进行试验。

一种上述的船模1纵摇、升沉及其耦合运动远程试验系统的试验方法，包括以下步骤：

(1)在船模1上安装试验设备，与岸上的设备进行联调；

(2)把船模1放置到水池中，调整船模1为正浮状态，取走载重铁块3，船模1开始做升沉运动，由于船舶艏艉形状不同，排水体积不同，在升沉的过程中伴随着纵摇，此时船模1产生纵摇、升沉耦合运动；

(3)当船舶开始产生纵摇、升沉耦合运动时，激光测距仪开始采集数据，摄像头6拍摄整个试验过程录像传送给数传电台接收端7，在试验过程中，船模1正浮时，激光测距仪到参考平面的距离为L₁，L₂，且L₁＝L₂，船舶做纵摇、升沉耦合运动，每一时刻，激光测距仪所测的距离L₃、L₄，激光测距仪之间的距离为固定值S₁，θ角为纵倾角，θ角为纵倾角，如图2所示，在三角形ABC中，

则纵倾角，

升沉距离，Z＝L₂-L₄·cosθ；

(4)数据传输电台接收端7接收数据图像并传给计算机10，计算机10把处理好的数据和图像通过远程控制模块11发送给客户端12。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种船模纵摇、升沉及其耦合运动远程试验系统，其特征在于：包括水池和位于水池内的船模，所述船模的重心位置处安装有载重铁块，载重铁块的两侧分别安装有激光测距仪，激光测距仪与数据传输电台发射端连接，数据传输电台发射端与数据传输电台接收端信号连接，数据传输电台接收端与计算机连接，计算机通过远程控制模块与客户端连接，所述激光测距仪上方设有摄像头，摄像头与数据传输电台发射端信号连接。

2.根据权利要求1所述的船模纵摇、升沉及其耦合运动远程试验系统，其特征在于：所述激光测距仪通过底座安装在船模上，底座通过螺栓安装在船模上。

3.一种如权利要求1或2所述的船模纵摇、升沉及其耦合运动远程试验系统的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在船模上安装试验设备，与岸上的设备进行联调；

(2)把船模放置到水池中，调整船模为正浮状态，取走载重铁块，船模开始做升沉运动，由于船舶艏艉形状不同，排水体积不同，在升沉的过程中伴随着纵摇，此时船模产生纵摇、升沉耦合运动；

(3)当船舶开始产生纵摇、升沉耦合运动时，激光测距仪开始采集数据，摄像头拍摄整个试验过程录像传送给数传电台接收端，在试验过程中，船模正浮时，激光测距仪到参考平面的距离为L₁，L₂，且L₁＝L₂，船舶做纵摇、升沉耦合运动，每一时刻，激光测距仪所测的距离L₃、L₄，激光测距仪之间的距离为固定值S₁，θ角为纵倾角，纵倾角升沉距离，Z＝L₂-L₄·cosθ；

(4)数据传输电台接收端接收数据图像并传给计算机，计算机把处理好的数据和图像通过远程控制模块发送给客户端。