CN108860453B - 船行波测量系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种船行波测量系统，包括船模、测量支架以及多个超声波传感器，所述测量支架位于所述船模的左侧或者右侧，且与所述船模固定，所述多个超声波传感器固定于所述测量支架上，形成位于同一水平面上的传感器阵列，所述超声波传感器的检测端朝下。本发明通过测量支架在船模侧面设置阵列分布的多个超声波传感器，测量精度高。

Description

船行波测量系统及方法

技术领域

本发明涉及船舶设计技术领域，尤其涉及一种船行波测量系统及方法。

背景技术

船行波是指船舶在水面上运行时，船体推挤水体而形成的波浪，该波浪沿船行方向呈放射锥形分布。船行波与空气流动形成的水波、水位梯级差导致水体流动行成的水波等因素共同构成航道水面波浪，并对船舶通行和水体流动造成影响。船行波的测量有利于船舶的优化设计。

传统的测量方式是在船舶边上设置浪高仪进行测量，这种方式精度不高。

发明内容

基于此，针对上述技术问题，提供一种船行波测量系统及方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种船行波测量系统，包括船模、测量支架以及多个超声波传感器，所述测量支架位于所述船模的左侧或者右侧，且与所述船模固定，所述多个超声波传感器固定于所述测量支架上，形成位于同一水平面上的传感器阵列，所述超声波传感器的检测端朝下。

所述传感器阵列由从后至前的多个传感器列以及从内至外的多个传感器行构成，每一个传感器列均沿船行波由内至外向后倾斜。

所述传感器阵列由从后至前的三个传感器列以及从内至外的六个传感器行构成。

所述测量支架包括左右方向的纵梁以及前后方向的多根横梁，所述纵梁固定于所述船模上，所述多根横梁左右等距布置，每根横梁均前后以及左右可调地固定于所述纵梁上，且每根横梁的左右两侧分别固定一个传感器行，构成所述传感器阵列，每个传感器分别通过一安装架固定于所述横梁上，所述安装架前后位置可调地固定于所述横梁上。

所述测量支架还包括支撑架；

所述支撑架包括第一支撑梁以及两根第一支撑杆，所述第一支撑梁平行布置于所述纵梁上方，其一端通过船舶适航测试仪的刹车装置与船模固定，所述两根第一支撑杆呈八字形布置，该两根第一支撑杆的上端均与所述第一支撑梁的另一端固定，两者的下端分别与所述纵梁的两端固定，所述纵梁固定于所述刹车装置上；

或者所述支撑架包括第二支撑梁以及多根第二支撑杆，所述第二支撑梁平行布置于所述纵梁上方，其一端通过刚性支架与所述船模固定，所述多根第二支撑杆均竖直布置，该第二支撑杆的两端分别与所述第二支撑梁以及纵梁连接，所述纵梁固定于所述刚性支架上。

所述纵梁以及横梁均由相同的型材构成，所述型材的宽面具有长度方向的第一滑槽，其窄面具有长度方向的第二滑槽，所述第一滑槽以及第二滑槽均为倒T形槽，构成纵梁的型材的宽面位于前后两侧，构成横梁的型材的宽面位于上下两侧，两个型材的宽面之间通过一连接件固定，所述连接件包括角件以及分别设于所述两个型材的第一滑槽内的倒T形块，所述角件包括两块连接板，所述两块连接板L形连接，两者分别具有与所述两个型材的第一滑槽对应的螺栓孔，所述两块连接板分别通过螺栓与位于对应的第一滑槽中的倒T形块连接。

本方案还涉及一种船行波测量方法，包括：

在船模的左右一侧布置测量支架，并将该测量支架与船模固定；

在所述测量支架上固定多个超声波传感器，形成位于同一水平面上的传感器阵列，所述超声波传感器的检测端朝下；

将所述船模放置在水中，由拖车拖动所述船模在水中移动，该船模推挤水体形成波浪；

在船模移动过程中，通过超声波传感器检测所述波浪数据；

根据所述超声波传感器反馈的数据，由数据处理装置进行处理获得船模形成波浪的曲线。

所述传感器阵列由从后至前的多个传感器列以及从内至外的多个传感器行构成，每一列传感器列均沿船行波由内至外向后倾斜。

本发明通过测量支架在船模侧面设置阵列分布的多个超声波传感器，测量精度高。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式本发明进行详细说明：

图1为本发明实施例1的结构示意图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为本发明的实施例2的结构示意图；

图4为本发明的实施例2的俯视结构示意图；

图5为本发明的超声波传感器分布结构示意图；

图6为本发明的支撑架的结构示意图；

图7为本发明的型材的结构示意图；

图8为本发明的型材的剖视图；

图9为本发明的两个型材的连接结构示意图；

图10为图9的剖视图；

图11为本发明的角件的结构示意图；

图12为图11的右视结构示意图；

图13为图12的俯视结构示意图；

图14为本发明的安装架与横梁的连接结构示意图。

具体实施方式

如图1-4所示，一种船行波测量系统，包括船模1100、测量支架1200以及多个超声波传感器1300。

测量支架1200位于船模1100的左侧或者右侧，且与船模1100固定。

多个超声波传感器1300固定于测量支架1200上，形成位于同一水平面上的传感器阵列，超声波传感器1300的检测端朝下。

本发明通过测量支架1200在船模1100侧面设置阵列分布的多个超声波传感器1300，测量精度高。

具体地，上述传感器阵列由从后至前的多个传感器列以及从内至外的多个传感器行构成，每一个传感器列均由内至外向后倾斜，参见图5所示虚线。

在本实施例中，传感器阵列由从后至前的三个传感器列以及从内至外的六个传感器行构成，每列有6个超声波传感器1300，每行有3个超声波传感器1300，共18个超声波传感器1300，参见图5。

其中，测量支架1200包括左右方向的纵梁1220以及前后方向的多根横梁1230。

纵梁1220固定于船模1100上。

纵梁1220上下位置可调的固定于支撑柱1210上。

多根横梁1230左右等距布置，每根横梁1230均前后以及左右可调的固定于纵梁1220上，按照上述传感器阵列中各传感器的位置，每根横梁1230的左右两侧分别固定一个传感器行，构成传感器阵列，每个超声波传感器1300分别通过安装架1240固定于横梁1230上。

安装架1240前后位置可调的固定于横梁1230上。

为了减少纵梁1220末端的振动，本发明还设计了支撑架1210。

实施例1

如图1-2以及图6所示，支撑架1210包括第一支撑梁1211以及两根第一支撑杆1212，第一支撑梁1211平行布置于纵梁1220上方，其一端与船舶适航测试仪的刹车装置20固定，船舶适航测试仪与船模1100连接，两根第一支撑杆1212呈八字形布置，该两根第一支撑杆1212的上端均与第一支撑梁1211的另一端固定，两者的下端分别与纵梁1220的两端固定。

船舶适航测试仪的刹车装置20参见名称为船舶适航测试仪的中国发明专利(申请号：201510287430.0，申请人：上海船舶运输科学研究所)。

在本实施例中，支撑架1210为两个，纵梁1220为两根，两根纵梁1220前后间隔布置，且两者的左端均固定于刹车装置20上，间接与船模1100固定，两者的右端均延伸至船模1100的右侧外，横梁1230为三根，三根横梁1230由外至内依次向前等距递进布置。拖车通过船舶适航测试仪移动船模1100，测量支架1200固定在船舶适航测试仪上，其与船模1100之间没有相对运动，可以跟随船模1100测量船模1100在水中移动时产生的船行波。

实施例2

如图3-4所示，支撑架1210包括第二支撑梁以及多根第二支撑杆，第二支撑梁平行布置于纵梁1220上方，其一端通过刚性支架30与船模1100固定，多根第二支撑杆均竖直布置，该第二支撑杆的两端分别与第二支撑梁以及纵梁1220连接。

在本实施例中，支撑架1210、纵梁1220以及横梁1230均为三个。

刚性支架30由两个底座31、槽钢32、三块支撑板33以及三根支撑柱34构成，两个底座31前后间隔固定于船模1100上，槽钢32前后方向布置并固定于两个底座31上，三块支撑板33前后间隔分布且向船模1100的右侧外延伸，三根支撑柱34分别固定于三块支撑板33上。

三根纵梁1220分别固定于三根支撑柱34上，三根横梁1230由外至内依次向前等距递进布置。

刚性支架30与拖车连接，从而使船模1100和测量支架1200同时移动，两者之间没有相对运动，可以测量船模1100在水中移动时产生的船行波。

在本发明中，如图7-8所示，纵梁1220以及横梁1230均由相同的型材1260构成，该型材1260的宽面具有长度方向的三条第一滑槽1261，其窄面具有长度方向的第二滑槽1262，第一滑槽1261以及第二滑槽1262均为倒T形槽。

其中，构成纵梁1220的型材的宽面位于前后两侧，构成横梁1230的型材的宽面位于上下两侧。

如图2、图4以及图9-10，两个型材1260的宽面之间通过连接件1270固定，连接件1270包括角件1271以及分别设于两个型材1260的第一滑槽1261内的倒T形块1272，角件1271包括两块连接板1271a，两块连接板1271a L形连接，两者分别具有与两个型材1260的第一滑槽1261对应的螺栓孔1271b，两块连接板1271a分别通过螺栓1273与位于对应的第一滑槽1261中的倒T形块1272连接，角件1271的结构参见图11-13。

通过上述连接件1270可以实现调节纵梁1220在支撑柱1210上的上下位置、调节横梁1230在纵梁1220上的前后以及左右位置。

其中，两块连接板1271a的背面均具有可插入第一滑槽1261内的定位块1271c，且两者的两侧之间具有加强板1271d。

同样地，如图14所示，安装架1240也可以在横梁1230上调节前后位置，其由竖板以及横板构成，竖板通过螺栓与设置于第二滑槽1262内的倒T形块连接，横板水平布置，连接于竖板的下端，呈L形，超声波传感器1300穿过并固定于横板上。

本发明系统的测量方法如下：

一、在船模1100的左侧或者右侧布置测量支架1200，并将该测量支架1200与船模1100固定。

在本实施例中，测量支架1200布置于船模1100的右侧。

二、在测量支架1200上固定多个超声波传感器1300，形成位于同一水平面上的传感器阵列，超声波传感器1300的检测端朝下。

三、将船模1100放置在水中，由拖车拖动船模1100在水中移动，该船模1100推挤水体形成波浪。

四、在船模1100移动过程中，通过超声波传感器1300检测上述波浪数据。

五、根据超声波传感器1300反馈的数据，由数据处理装置进行处理获得船模形成波浪的曲线。

但是，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (3)

1.一种船行波测量方法，其特征在于，包括：

在船模的左右一侧布置测量支架，并将该测量支架与船模固定；

在所述测量支架上固定多个超声波传感器，形成位于同一水平面上的传感器阵列，所述超声波传感器的检测端朝下；

将所述船模放置在水中，由拖车拖动所述船模在水中移动，该船模推挤水体形成波浪；

在船模移动过程中，通过超声波传感器检测所述波浪数据；

根据所述超声波传感器反馈的数据，由数据处理装置进行处理获得船模形成波浪的曲线；

其中，所述测量支架包括左右方向的纵梁、前后方向的多根横梁以及支撑架，所述纵梁固定于所述船模上，所述多根横梁左右等距布置，每根横梁均前后以及左右可调地固定于所述纵梁上，且每根横梁的左右两侧分别固定一个传感器行，构成所述传感器阵列，每个传感器分别通过一安装架固定于所述横梁上，所述安装架前后位置可调地固定于所述横梁上，所述支撑架包括第一支撑梁以及两根第一支撑杆，所述第一支撑梁平行布置于所述纵梁上方，其一端通过船舶适航测试仪的刹车装置与船模固定，所述两根第一支撑杆呈八字形布置，该两根第一支撑杆的上端均与所述第一支撑梁的另一端固定，两者的下端分别与所述纵梁的两端固定，所述纵梁固定于所述刹车装置上；或者所述支撑架包括第二支撑梁以及多根第二支撑杆，所述第二支撑梁平行布置于所述纵梁上方，其一端通过刚性支架与所述船模固定，多根所述第二支撑杆均竖直布置，该第二支撑杆的两端分别与所述第二支撑梁以及纵梁连接，所述纵梁固定于所述刚性支架上；

所述纵梁以及横梁均由相同的型材构成，所述型材的宽面具有长度方向的第一滑槽，其窄面具有长度方向的第二滑槽，所述第一滑槽以及第二滑槽均为倒T形槽，构成纵梁的型材的宽面位于前后两侧，构成横梁的型材的宽面位于上下两侧，两个型材的宽面之间通过一连接件固定，所述连接件包括角件以及分别设于所述两个型材的第一滑槽内的倒T形块，所述角件包括两块连接板，两块所述连接板L形连接，两者分别具有与所述两个型材的第一滑槽对应的螺栓孔，所述两块连接板分别通过螺栓与位于对应的第一滑槽中的倒T形块连接。

2.根据权利要求1所述的一种船行波测量方法，其特征在于，所述传感器阵列由从后至前的多个传感器列以及从内至外的多个传感器行构成，每一列传感器列均沿船行波由内至外向后倾斜。

3.根据权利要求2所述的一种船行波测量方法，其特征在于，所述传感器阵列由从后至前的三个传感器列以及从内至外的六个传感器行构成。