CN107941458B - 一种气垫式地效翼船模型水池拖曳试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于地效翼船技术领域，涉及一种气垫式地效翼船模型水池拖曳试验方法；本发明通过开展气垫式地效翼船模型水池拖曳试验方法的研究，精确测试与气垫式地效翼船快速性和稳定性相关的数据，准确地预报气垫式地效翼船实船的快速性和稳定性，更好地验证气垫式地效翼船设计。该方法实用、可行、操作简单，试验结果可靠，适用范围广。

Description

一种气垫式地效翼船模型水池拖曳试验方法

技术领域

本发明属于地效翼船技术领域，涉及一种气垫式地效翼船模型水池拖曳试验方法。

背景技术

气垫式地效翼船一般是在水面完成起飞和降落，其在水面滑行时的快速性和稳定性直接影响地效翼船在使用中安全性、舒适性与使用范围，在初步设计阶段为验证地效翼船的快速性、稳定性，目前主要参考气垫船的设计方法。然而，比较气垫船，气垫式地效翼船速度高、气动力作用明显，作用原理更复杂，使用气垫船的设计方法往往不能准确模拟气垫式地效翼船在水面滑行的工况。

目前还未有一种实用的气垫式地效翼船模型水池试验方法。因此，需要开展气垫式地效翼船模型水池拖曳试验方法的研究，精确测试与气垫式地效翼船快速性和稳定性相关的数据，准确地预报气垫式地效翼船实船的快速性和稳定性，更好地验证气垫式地效翼船设计。

发明内容

本发明的目的：就是针对上述之不足，而提供一种气垫式地效翼船模型水池拖曳试验方法。

本发明的技术方案：一种气垫式地效翼船模型水池试验方法，其特征在于：

a)地效翼船模型试验安装：

将地效翼船模型1连接到滑动装置上，并安装在水动力高速试验拖车系统12下方的适航仪8上，该滑动装置保证地效翼船模型能在一定范围内上下以及沿适航仪8前后自由运动，与地效翼船模型1的活动连接点应取地效翼船模型1重心位置点，地效翼船模型1能绕重心位置点自由俯仰转动；地效翼船模型1前端的导航片3与水动力高速试验拖车系统12底部的导航杆4相配合以防止在试验过程中模型产生偏航；在适航仪8前后位置安装2个单分力阻力仪16，通过前预紧装置9和后预紧装置11连接到小滑车5上，前预紧装置9和后预紧装置11由弹簧与钢索组成，保证测试的模型阻力连续性，试验中通过水动力高速试验拖车系统12牵引地效翼船模型1往前运动；地效翼船模型1下水后，重心纵向位置应保持不变，保证地效翼船模型1无明显横倾，同时记录地效翼船模型1艏艉两处吃水，其读数应与该状态下理论计算值保持一致；前预紧装置9和后预紧装置11固定在适航仪8上，导航杆4固定在适航仪8上，适航仪8固定在水动力高速试验拖车系统12上；

b)试验设备安装：

与地效翼船模型1试验相关的设备有录像机2、录像机控制系统13、单分力阻力仪16、倾角传感器15、线位移传感器17、压力传感器14、试验数据采集系统18，在位于地效翼船模型1的前方安装录像机2，并保证从录像机2中能直观地观察地效翼船模型1在试验过程中运动情况，这样当模型出现异常运动情况，试验人员可判断是否需要停止试验以保证试验安全，使用录像机控制系统13控制录像机2的打开与关闭，以及录像控制；使用录像机固定支架10将录像机2安装在水动力高速试验拖车系统12下方，并保证录像机在试验过程中不发生明显颤动；试验数据采集系统18和线位移传感器17安装在水动力高速试验拖车系统12内，倾角传感器15、压力传感器14安装在地效翼船模型1中，通过数据传输线缆将试验数据采集系统18与压力传感器14、倾角传感器15、单分力阻力仪16、线位移传感器17相连；

c)地效翼船模型水池拖曳试验：

试验前，开启试验数据采集系统18将压力传感器14测量的初始值设置为零，记录地效翼船模型1重量、水温、湿度等参数；将模型放入水池船坞中，读取并记录无垫升时艏艉两处吃水；打开气垫系统，观察气垫状态，并用试验数据采集系统18倾角传感器15、单分力阻力仪16、线位移传感器17测量的初始值设置为零；

试验时，试验数据采集系统18开始实时采集压力传感器14测量的气垫压力数据、倾角传感器15测量的模型纵倾角、单分力阻力仪16测量的拉力以及线位移传感器17测量的线位移数据，并通过录像机控制系统13启动录像机2；而后水动力高速试验拖车系统12开始运行，带动地效翼船模型1在水面上加速向前运动，全机带动力模型试验时，应先开启动力系统，当拖车加速达到试验要求的运行速度时保持匀速，记录拖车速度等参数，每趟试验结束后，记录各录像机中本次录像对应时间轴位置；待整个试验结束后，根据试验数据采集系统18记录的压力传感器14、倾角传感器15、单分力阻力仪16以及线位移传感器17测量的数据，分析得到模型滑行时的模型各测点的气垫压力、纵倾角、阻力、重心升沉；而后数据分析处理人员应分析所收集气垫压力、纵倾角、阻力、重心升沉的有效性，剔除失效数据。最终确定一系列试验状态下模型气垫压力、纵倾角、受到的阻力、重心升沉，并由此预报实船性能；

所述滑动装置由重心支杆7、小滑车5和升沉杆6四部分组成，重心支杆7安装在地效翼船模型1上，小滑车5安装适航仪8上，升沉杆6与重心支杆7固接。

所述滑动装置与地效翼船模型1的活动连接采用铰链连接。

本发明的有益效果：本发明通过开展气垫式地效翼船模型水池拖曳试验方法的研究，精确测试与气垫式地效翼船快速性和稳定性相关的数据，准确地预报气垫式地效翼船实船的快速性和稳定性，更好地验证气垫式地效翼船设计。该方法实用、可行、操作简单，试验结果可靠，适用范围广。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

图2是图1的侧视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明：

如图1、图2所示，本发明试验步骤如下：

a)地效翼船模型试验安装：

将地效翼船模型1连接到由重心支杆7、小滑车5和升沉杆6四者组成的滑动装置，并安装在水动力高速试验拖车系统12下方的适航仪8上，该滑动装置保证地效翼船模型能在一定范围内上下以及沿适航仪8前后自由运动，并且该重心支杆7与地效翼船模型1的活动连接点应取地效翼船模型1重心位置点，并采用铰链连接，则地效翼船模型1能绕重心位置点自由俯仰转动。地效翼船模型1前端的导航片3与水动力高速试验拖车系统12底部的导航杆4相配合以防止在试验过程中模型产生偏航。在适航仪8前后位置安装2个单分力阻力仪16，通过前预紧装置9和后预紧装置11连接到小滑车5上，前预紧装置9和后预紧装置11由弹簧与钢索组成，保证测试的模型阻力连续性，试验中通过水动力高速试验拖车系统12牵引地效翼船模型1往前运动。地效翼船模型1下水后，重心纵向位置应保持不变，保证地效翼船模型1无明显横倾，同时记录地效翼船模型1艏艉两处吃水，其读数应与该状态下理论计算值保持一致。导航片3、重心支杆7安装在地效翼船模型1上，小滑车5安装适航仪8上，并可沿适航仪8前后滑动，前预紧装置9和后预紧装置11固定在适航仪8上，升沉杆6与重心支杆7固接，导航杆4固定在适航仪8，适航仪8固定在水动力高速试验拖车系统12上。

b)试验设备安装：

与地效翼船模型1试验相关的设备有录像机2、录像机控制系统13、单分力阻力仪16、倾角传感器15、线位移传感器17、压力传感器14、试验数据采集系统18，在位于地效翼船模型1的前方安装录像机2，并保证从录像机2中能直观地观察地效翼船模型1在试验过程中运动情况，这样当模型出现异常运动情况，试验人员可判断是否需要停止试验以保证试验安全，使用录像机控制系统13控制录像机2的打开与关闭，以及录像控制。使用录像机固定支架10将录像机2安装在水动力高速试验拖车系统12下方，并保证录像机在试验过程中不发生明显颤动。试验数据采集系统18和线位移传感器17安装在水动力高速试验拖车系统12内，倾角传感器15、压力传感器14安装在地效翼船模型1中，通过数据传输线缆将试验数据采集系统18与压力传感器14、倾角传感器15、单分力阻力仪16、线位移传感器17相连。

c)地效翼船模型水池拖曳试验：

试验前，开启试验数据采集系统18将压力传感器14测量的初始值设置为零，记录地效翼船模型1重量、水温、湿度等参数。将模型放入水池船坞中，读取并记录无垫升时艏艉两处吃水。打开气垫系统，观察气垫状态，并用试验数据采集系统18倾角传感器15、单分力阻力仪16、线位移传感器17测量的初始值设置为零。

试验时，试验数据采集系统18开始实时采集压力传感器14测量的气垫压力数据、倾角传感器15测量的模型纵倾角、单分力阻力仪16测量的拉力以及线位移传感器17测量的线位移数据，并通过录像机控制系统13启动录像机2。而后水动力高速试验拖车系统12开始运行，带动地效翼船模型1在水面上加速向前运动(全机带动力模型试验时，应先开启动力系统)，当拖车加速达到试验要求的运行速度时保持匀速，记录拖车速度等参数，每趟试验结束后，记录各录像机中本次录像对应时间轴位置。待整个试验结束后，根据试验数据采集系统18记录的压力传感器14、倾角传感器15、单分力阻力仪16以及线位移传感器17测量的数据，分析得到模型滑行时的模型各测点的气垫压力、纵倾角、阻力、重心升沉。而后数据分析处理人员应分析所收集气垫压力、纵倾角、阻力、重心升沉的有效性，剔除失效数据。最终确定一系列试验状态下模型气垫压力、纵倾角、受到的阻力、重心升沉，并由此预报实船性能。

试验结果评定：

试验数据分析人员对测试得到的气垫压力、纵倾角、阻力、重心升沉等值进行有效性判定，剔除失效数据。将气垫压力、纵倾角、阻力、重心升沉与预期的结果进行比对分析，初步判定结果的有效性和可靠性。对异常数据进行分析处理，给出处理结果。

试验原理如下：

试验前根据地效翼船实船重量、实船滑水速度按照傅汝德相似换算模型重量、拖曳速度，并保证模型构型与实船相似。试验中由水动力高速试验拖车系统来控制模型的试验速度，模型在水面运动与水相互作用产生状态的变化，观察模型是否能够稳定滑行，并通过试验数据采集系统采集气垫压力、纵倾角、阻力、重心升沉，以此换算实船气垫压力、纵倾角、阻力、重心升沉，预报实船在水面滑行的快速性和稳定性。

Claims (3)

1.一种气垫式地效翼船模型水池试验方法，其特征在于：

a)地效翼船模型试验安装：

将地效翼船模型(1)连接到滑动装置上，并安装在水动力高速试验拖车系统(12)下方的适航仪(8)上，该滑动装置保证地效翼船模型能在一定范围内上下以及沿适航仪(8)前后自由运动，与地效翼船模型(1)的活动连接点应取地效翼船模型(1)重心位置点，地效翼船模型(1)能绕重心位置点自由俯仰转动；地效翼船模型(1)前端的导航片(3)与水动力高速试验拖车系统(12)底部的导航杆(4)相配合以防止在试验过程中模型产生偏航；在适航仪(8)前后位置安装2个单分力阻力仪(16)，通过前预紧装置(9)和后预紧装置(11)连接到小滑车(5)上，前预紧装置(9)和后预紧装置(11)由弹簧与钢索组成，保证测试的模型阻力连续性，试验中通过水动力高速试验拖车系统(12)牵引地效翼船模型(1)往前运动；地效翼船模型(1)下水后，重心纵向位置应保持不变，保证地效翼船模型(1)无明显横倾，同时记录地效翼船模型(1)艏艉两处吃水，其读数应与该状态下理论计算值保持一致；前预紧装置(9)和后预紧装置(11)固定在适航仪(8)上，导航杆(4)固定在适航仪(8) 上，适航仪(8)固定在水动力高速试验拖车系统（12）上；

b)试验设备安装：

与地效翼船模型(1)试验相关的设备有录像机(2)、录像机控制系统(13)、单分力阻力仪(16)、倾角传感器(15)、线位移传感器(17)、压力传感器(14)、试验数据采集系统(18)，在位于地效翼船模型(1)的前方安装录像机(2)，并保证从录像机(2)中能直观地观察地效翼船模型(1)在试验过程中运动情况，这样当模型出现异常运动情况，试验人员可判断是否需要停止试验以保证试验安全，使用录像机控制系统(13)控制录像机(2)的打开与关闭，以及录像控制；使用录像机固定支架(10)将录像机(2)安装在水动力高速试验拖车系统(12)下方，并保证录像机在试验过程中不发生明显颤动；试验数据采集系统(18)和线位移传感器(17)安装在水动力高速试验拖车系统(12)内，倾角传感器(15)、压力传感器(14)安装在地效翼船模型(1)中，通过数据传输线缆将试验数据采集系统(18)与压力传感器(14)、倾角传感器(15)、单分力阻力仪(16)、线位移传感器(17)相连；

c)地效翼船模型水池拖曳试验：

试验前，开启试验数据采集系统(18)将压力传感器(14)测量的初始值设置为零，记录地效翼船模型(1)重量、水温、湿度等参数；将模型放入水池船坞中，读取并记录无垫升时艏艉两处吃水；打开气垫系统，观察气垫状态，并用试验数据采集系统(18)倾角传感器(15)、单分力阻力仪(16)、线位移传感器(17)测量的初始值设置为零；

试验时，试验数据采集系统(18)开始实时采集压力传感器(14)测量的气垫压力数据、倾角传感器(15)测量的模型纵倾角、单分力阻力仪(16)测量的拉力以及线位移传感器(17)测量的线位移数据，并通过录像机控制系统(13)启动录像机(2)；而后水动力高速试验拖车系统(12)开始运行，带动地效翼船模型(1)在水面上加速向前运动，全机带动力模型试验时，应先开启动力系统，当拖车加速达到试验要求的运行速度时保持匀速，记录拖车速度等参数，每趟试验结束后，记录各录像机中本次录像对应时间轴位置；待整个试验结束后，根据试验数据采集系统(18)记录的压力传感器(14)、倾角传感器(15)、单分力阻力仪(16)以及线位移传感器(17)测量的数据，分析得到模型滑行时的模型各测点的气垫压力、纵倾角、阻力、重心升沉；而后数据分析处理人员应分析所收集气垫压力、纵倾角、阻力、重心升沉的有效性，剔除失效数据， 最终确定一系列试验状态下模型气垫压力、纵倾角、受到的阻力、重心升沉，并由此预报实船性能。

2.如权利要求1所述的气垫式地效翼船模型水池试验方法，其特征在于：所述滑动装置由重心支杆(7)、小滑车(5)和升沉杆(6)四部分组成，重心支杆(7) 安装在地效翼船模型(1)上，小滑车(5)安装适航仪(8)上，升沉杆(6)与重心支杆(7)固接。

3.如权利要求1所述的气垫式地效翼船模型水池试验方法，其特征在于：所述滑动装置与地效翼船模型(1)的活动连接采用铰链连接。