CN109799064A - 一种船舶操纵性水动力测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种船舶操纵性水动力测试装置及方法，涉及船舶性能测试领域，包括船模、数据采集模块及数据处理模块，所述数据采集模块安装于所述船模上，所述数据处理模块连接所述数据采集模块；所述数据采集模块包括两船体力传感器、一三分力舵力传感器和一桨动力仪，分别用于采集船体的水动力数据、舵的水动力数据和桨的水动力数据；所述数据处理模块接收所述数据采集模块采集的所述水动力数据，并对所述水动力数据进行数据回归分析获取水动力导数；本发明提高了船舶操纵性水动力测试的试验精度，节约了试验时间及试验成本，且结构简洁、可操作性强，有非常好的应用前景。

Description

一种船舶操纵性水动力测试装置及方法

技术领域

本发明属于船舶性能测试领域，涉及船舶操纵性领域，尤其涉及一种船舶操纵性水动力测试装置及方法。

背景技术

船舶操纵性是指船舶借助其控制装置来改变或保持其运动速率、姿态和方向的性能。船舶操纵性作为船舶性能研究的重点，关系到船舶的营运安全，是影响船舶安全航行的重要因素之一，准确的性能预报可以降低船舶相互碰撞的风险。

在船舶研制阶段，国内外主要采用数值计算或者约束模型试验的方法获取船舶操纵性水动力导数，而数值计算的方法存在计算精度和耗时长等问题，因此，目前主要采用约束模型试验的方法获取船舶操纵性水动力导数。所谓约束模型试验的方法，是指通过机械的约束，强迫船模作规定的动作，根据试验所得的参数进行水动力导数的计算，其中，如何建立操纵性运动数学模型并进行所有水动力导数的测量，是准确预报船舶操纵性的关键。

申请号为CN201410326819.7的专利公开了一种船模四自由度旋臂试验装置及方法，采用旋臂水池通过五种试验工况下的旋臂试验测量纵向、横向、横摇、艏摇上的水动力，并通过相应的操纵运动方程求取水动力导数的试验方法，能够预报船舶在所述四个方向上的操纵性能。但该专利的方法无法获得至关重要的船体纵向、横向和摇首等方向的加速度水动力导数，降低了船舶操纵性的性能预报的精度。此外，目前国内的拖曳水池拖车只顺开进行船模操纵性水动力测试，而拖曳水池少则几百米，单一方向的测试增加了测试时间和试验成本。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种船舶操纵性水动力测试装置及方法，解决现有技术中存在的问题。

本发明所述一种船舶操纵性水动力测试装置，包括船模、数据采集模块及数据处理模块，所述数据采集模块安装于所述船模上，所述数据处理模块连接所述数据采集模块；

所述数据采集模块包括两船体力传感器、一三分力舵力传感器和一桨动力仪，分别用于采集船体的水动力数据、舵的水动力数据和桨的水动力数据；

所述数据处理模块接收所述数据采集模块采集的所述水动力数据，并对所述水动力数据进行数据回归分析获取水动力导数；

所述船模放置于测试水池中，于所述测试水池上方设置一拖曳水池拖车，于所述拖曳水池拖车尾部的垂直面板上设置一平面运动机构，所述平面运动机构连接一直线轴承，所述直线轴承两端分别设置一升沉杆，每个所述升沉杆各连接一万向节支座，所述万向节支座连接所述船模；

于每个所述升沉杆上设置一所述船体力传感器，所述船体力传感器一端与所述升沉杆固连，另一端与所述万向节支座相连；

于所述船模上设置一舵杆，所述舵杆穿过所述船模上的舵孔，所述舵杆一端连接一舵，另一端连接所述三分力舵力传感器，所述三分力舵力传感器安装于所述舵孔位置；

于所述船模上设置一桨轴，所述桨轴穿过所述船模上的桨轴孔，所述桨轴一端向外连接一桨，另一端向内连接所述桨动力仪。

优选的，所述三分力舵力传感器通过舵转向装置与所述船模相连，且所述三分力舵力传感器随所述舵转向装置转动。

优选的，于水平方向，所述升沉杆与所述平面运动机构的摇首中心之间的距离可调；于垂直方向，所述升沉杆可自由滑动。

优选的，所述万向节支座的纵倾自由，横倾锁定。

优选的，所述平面运动机构位于所述拖曳水池拖车尾部的中央，且垂直于水池宽度方向。

优选的，所述平面运动机构可自由垂直升降，且所述垂直升降高度为15厘米。

优选的，所述平面运动机构的功能包括控制所述船模进行横荡运动及摇首运动。

优选的，所述平面运动机构控制所述船模进行所述摇首运动的摇摆角度在0度至180度，且所述平面运动机构可将所述船模锁定在所述摇摆角度内的任意角度。

优选的，所述平面运动机构的功能还包括操控所述船模调头，实现所述拖曳水池拖车倒车时进行所述船舶操纵性水动力测试。

一种船舶操纵性水动力测试方法，应用于上述的船舶操纵性水动力测试装置，具体包括以下步骤：

步骤S1，将所述数据采集模块安装于所述船模上，并将所述船模与所述平面运动机构相连；

步骤S2，分别进行所述舵的敞水试验、所述桨的敞水试验及所述船模自由横摇试验；

步骤S3，分别进行所述船模吃水状态及所述船模带横倾角状态下的直航、斜航、纯横荡、纯摇首、带漂角摇首试验；

步骤S4，分别进行所述船模的直航自航、斜航自航、直航自航操舵及斜航自航操舵试验；

步骤S5，将所述步骤S2、所述步骤S3及所述步骤S4的输出数据传送至所述数据处理模块进行处理，建立船舶四自由度操纵运动数学模型，得到52个水动力导数：X′_vv、Y′₀、Y′_v、Y′_v|v|、N′₀、N′_v、N′_v|v|、 K′₀、K′_v、K′_v|v|、Y′_φ、N′_φ、K′_φ、Y′_v|φ|、Y′_|v|φ、N′_v|φ|、N′_|v|φ、 Y′_r、Y′_r|r|、N′_r、N′_r|r|、K′_r、K′_r|r|、X′_rr、Y′_r|φ|、Y′_|r|φ、N′_r|φ|、N′_|r|φ、Y′_v|r|、Y′_|v|r、N′_v|r|、N′_|v|r、X′_vr、2μ、1-w_P0、1-t_P0、 1-w_R0、1-t_R0、a_H、x′_H、δ₀、γ_R。

优选的，执行所述步骤S1时，具体包括：

步骤S11，将所述船体力船感器安装于所述升沉杆上，所述船体力传感器一端连接所述升沉杆，另一端连接所述万向节支座；将所述三分力舵力传感器安装于所述船模的所述舵孔位置；将所述桨动力仪安装于所述船模内部，且所述桨动力仪与所述桨轴相连；

步骤S12，所述船模称重，并对所述船模进行重心高度调节、纵向惯量调节及横向惯量调节；

步骤S13，将所述船模放入水池中，调整水线位置；

步骤S14，将所述船模与所述平面运动机构通过两所述升沉杆相连，并调整至两所述升沉杆与所述平面运动机构的摇首中心之间的距离相等；

步骤S15，将两所述万向节支座固定到所述船模上，并进行横倾锁定。

优选的，执行所述步骤S5之前，还包括统计所述步骤S2、所述步骤S3及所述步骤S4的输出数据，具体包括：

进行所述舵的敞水试验，测量所述舵上的切向力、法向力和转舵力矩，并处理得到不同舵角下的升力系数和转舵力矩系数曲线；

进行所述桨的敞水试验，测量所述桨上的推力和扭矩，并处理得到不同进速下的推力和扭矩曲线；

进行所述船模自由横摇试验，得到横摇阻尼系数；

进行所述直航试验，得到不同航速下所述船模的阻力；

进行所述斜航试验，得到不同漂角下所述船模的纵向力、横向力、摇首力矩和横倾力矩；

进行所述纯横荡试验，得到不同横荡频率下所述船模的纵向力、横向力、摇首力矩和横倾力矩；

进行所述纯摇首试验，得到不同摇首频率下的所述船模的纵向力、横向力、摇首力矩和横倾力矩；

进行所述带漂角摇首试验，得到不同漂角及不同频率下所述船模的纵向力、横向力、摇首力矩和横倾力矩。

进行所述直航操舵和斜航操舵试验，得到船体对所述桨的干扰系数；

进行所述直航自航操舵和斜航自航操舵试验，得到所述桨、所述舵对船体的干扰系数。

优选的，所述步骤S5中所述船舶四自由度操纵运动数学模型如下：

其中：m为所述船模的质量；I_x、I_z分别为绕Ox轴、Oz轴的转动惯量；x_G、y_G、z_G为所述船模的重心坐标；X、Y、N、K分别表示四自由度方向的力和力矩；下标H、P、R分别表示所述船体、所述桨、所述舵。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：

本发明解决了耦合水动力导数、速度水动力导数、加速度水动力导数尤其是纵向、横向、摇首加速度水动力导数的测试，提高了试验精度；本发明所提出的试验方法和试验步骤，高精度地测试了船体、桨及舵之间的相互干扰，有利于优化船体、桨及舵的水动力性能；同时采用平面运动机构带动船模进行全方位旋转运动，实现了拖曳水池拖车倒车时水动力导数的测试，节约了试验时间及试验成本；本发明所述装置及方法可将试验测试进一步扩展到高速船和带波浪的环境，结构简洁、工艺性能优良、可操作性强，有非常好的应用前景。

附图说明

图1为本发明的较佳实施例中，一种船舶操纵性水动力测试装置的侧视示意图；

图2为本发明的较佳实施例中，一种船舶操纵性水动力测试装置中的所述船模的尾部示意图；

图3为本发明的较佳实施例中，一种船舶操纵性水动力测试方法的流程示意图；

图4为本发明的较佳实施例中，数据采集模块及船模的安装流程示意图；

其中：1、拖曳水池拖车 2、船模 3、桨 4、桨轴孔 5、桨轴 6、舵 7、舵杆 8、舵孔 9、舵转向装置 10、平面运动机构 11、船体力传感器 12、升沉杆 13、万向节支座 14、桨动力仪 15、三分力舵力传感器 16、数据处理模块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本发明并不限定于该实施方式，只要符合本发明的主旨，基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他实施例，都属于本发明保护的范畴。

本发明的较佳的实施例中，基于现有技术中存在的上述问题，现提供一种船舶操纵性水动力测试装置，包括船模、数据采集模块及数据处理模块，数据采集模块安装于船模上，数据处理模块连接数据采集模块；

数据采集模块包括两船体力传感器、一三分力舵力传感器和一桨动力仪，分别用于采集船体的水动力数据、舵的水动力数据和桨的水动力数据；

数据处理模块接收数据采集模块采集的水动力数据，并对水动力数据进行数据回归分析获取水动力导数；

如图1所示，船模2放置于测试水池中，于测试水池上方设置一拖曳水池拖车1，于拖曳水池拖车1尾部的垂直面板上设置一平面运动机构10，平面运动机构10连接一直线轴承，直线轴承两端分别设置一升沉杆12，每个升沉杆12各连接一万向节支座13，万向节支座13连接船模2；

于每个升沉杆12上设置一船体力传感器11，船体力传感器11 一端与升沉杆12固连，另一端与万向节支座13相连；

如图2所示，于船模2上设置一舵杆7，舵杆7穿过船模2上的舵孔8，舵杆7一端连接一舵6，另一端连接三分力舵力传感器15，三分力舵力传感器15安装于舵孔8位置；

如图2所示，于船模2上设置一桨轴5，桨轴5穿过船模上的桨轴孔4，桨轴一端向外连接一桨3，另一端向内连接桨动力仪14。

具体地，本实施例中，桨轴用于船模推进。

本发明的较佳的实施例中，如图2所示，三分力舵力传感器15 通过舵转向装置9与船模2相连，且三分力舵力传感器15随舵转向装置9转动。

本发明的较佳的实施例中，于水平方向，升沉杆与平面运动机构的摇首中心之间的距离可调；于垂直方向，升沉杆可自由滑动，方便船模的安装。

本发明的较佳的实施例中，万向节支座的纵倾自由，横倾锁定。

具体地，本实施例中，万向节支座的横倾也可以释放。

本发明的较佳的实施例中，平面运动机构位于拖曳水池拖车尾部的中央，且垂直于水池宽度方向。

具体地，本实施例中，可通过调节平面运动机构的安装螺栓的前后位置，使平面运动机构垂直于水池宽度方向。

本发明的较佳的实施例中，平面运动机构可自由垂直升降，且垂直升降高度为15厘米，方便船模的安装。

具体地，本实施例中，通过控制平面运动机构的升降，可以将船模调整至试验需要的吃水状态。

本发明的较佳的实施例中，平面运动机构的功能包括控制船模进行横荡运动及摇首运动。

本发明的较佳的实施例中，平面运动机构控制船模进行摇首运动的摇摆角度在0度至180度，且平面运动机构可将船模锁定在摇摆角度内的任意角度。

本发明的较佳的实施例中，平面运动机构的功能还包括操控船模调头，实现拖曳水池拖车倒车时进行船舶操纵性水动力测试，节约试验时间及试验成本。

一种船舶操纵性水动力测试方法，应用于上述的船舶操纵性水动力测试装置，如图3所示，具体包括以下步骤：

步骤S1，将数据采集模块安装于船模上，并将船模与平面运动机构相连；

步骤S2，分别进行舵的敞水试验、桨的敞水试验及船模自由横摇试验；

步骤S3，分别进行船模吃水状态及船模带横倾角状态下的直航、斜航、纯横荡、纯摇首、带漂角摇首试验；

步骤S4，分别进行船模的直航自航、斜航自航、直航自航操舵及斜航自航操舵试验；

步骤S5，将步骤S2、步骤S3及步骤S4的输出数据传送至数据处理模块进行处理，建立船舶四自由度操纵运动数学模型，得到52 个水动力导数：X′_vv、Y′₀、Y′_v、Y′_v|v|、N′₀、N′_v、N′_v|v|、K′₀、K′_v、K′_v|v|、 Y′_φ、N′_φ、K′_φ、Y′_v|φ|、Y′_|v|φ、N′_v|φ|、N′_|v|φ、Y′_r、Y′_r|r|、 N′_r、N′_r|r|、K′_r、K′_r|r|、X′_rr、Y′_r|φ|、Y′_|r|φ、N′_r|φ|、N′_|r|φ、Y′_v|r|、Y′_|v|r、N′_v|r|、 N′_|v|r、X′_vr、2μ、1-w_P0、1-t_P0、1-w_R0、1-t_R0、 a_H、x′_H、δ₀、γ_R。

本发明的较佳的实施例中，执行步骤S1时，如图4所示，具体包括：

步骤S11，将船体力船感器安装于升沉杆上，船体力传感器一端连接升沉杆，另一端连接万向节支座；将三分力舵力传感器安装于船模的舵孔位置；将桨动力仪安装于船模内部，且桨动力仪与桨轴相连；

步骤S12，将船模称重，并对船模进行重心高度调节、纵向惯量调节及横向惯量调节；

步骤S13，将船模放入水池中，调整水线位置；

步骤S14，将船模与平面运动机构通过两升沉杆相连，并调整至两升沉杆与平面运动机构的摇首中心之间的距离相等；

步骤S15，将两万向节支座固定到船模上，并进行横倾锁定。

本发明的较佳的实施例中，执行步骤S5之前，还包括统计步骤 S2、步骤S3及步骤S4的输出数据，具体包括：

进行舵的敞水试验，测量舵上的切向力、法向力和转舵力矩，并处理得到不同舵角下的升力系数和转舵力矩系数曲线；

进行桨的敞水试验，测量桨上的推力和扭矩，并处理得到不同进速下的推力和扭矩曲线；

进行船模自由横摇试验，得到横摇阻尼系数；

进行直航试验，得到不同航速下船模的阻力；

进行斜航试验，得到不同漂角下船模的纵向力、横向力、摇首力矩和横倾力矩；

进行纯横荡试验，得到不同横荡频率下船模的纵向力、横向力、摇首力矩和横倾力矩；

进行纯摇首试验，得到不同摇首频率下的船模的纵向力、横向力、摇首力矩和横倾力矩；

进行带漂角摇首试验，得到不同漂角及不同频率下船模的纵向力、横向力、摇首力矩和横倾力矩。

进行直航操舵和斜航操舵试验，得到船体对桨的干扰系数；

进行直航自航操舵和斜航自航操舵试验，得到桨、舵对船体的干扰系数。

本发明的较佳的实施例中，步骤S5中船舶四自由度操纵运动数学模型如下：

其中：m为船模的质量；I_x、I_z分别为绕Ox轴、Oz轴的转动惯量；x_G、 y_G、z_G为所述船模的重心坐标；X、Y、N、K分别表示四自由度方向的力和力矩；下标H、P、R分别表示船体、桨、舵。

具体地，本实施例中，船体力可以表示为：

其中：X(u)为阻力；h为初稳心高；其余为船体水动力导数。

具体地，本实施例中，桨力可以表示为：

T为桨的推力，可以表示为：

其中，

J_P＝u_P/(nD_P)

u_P＝(1-w_P)u

n为桨转速；D_P为桨直径；K_T为桨推力系数；J_P为桨进速系数； 1-wP为桨伴流分数；1-w_P0为零漂角时的桨伴流分数；为操纵运动对桨伴流分数的影响系数；t_P为桨推力减额；t_P0为零漂角时的桨推力减额；为操纵运动对桨推力减额的影响系数；x_P为桨的纵向位置。

具体地，本实施例中，舵力可以表示为：

F_N为舵的法向力，可以表示为：

其中，

α_R＝δ-δ_R

δ_R＝δ₀+γR(β-2x′_Rr′)

v_R＝-u_R tanδ_R

ε＝(1-w_R0)/(1-w_P0)

A_R为舵的面积；U_R为舵的来流速度；u_R、v_R分别为舵的来流速度的纵向及横向分量；α_R为舵的有效攻角；f_R为舵的法向力系数；δ为舵角；δ₀为零漂角时的零法向力舵角；γ_R为操纵运动对舵来流攻角的影响系数即舵的整流系数；x_R为舵的纵向位置；η为桨直径/舵高度；1-w_R0为零漂角时的舵伴流分数；κ为螺旋桨试验确定的系数。

具体地，本实施例中，船体力包括船体纵向力、船体横向力、船体摇首力矩和船体横倾力矩；桨力包括桨的推力和桨的扭矩；舵力包括舵切向力、舵法向力和转舵扭矩。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (13)

1.一种船舶操纵性水动力测试装置，其特征在于，包括船模、数据采集模块及数据处理模块，所述数据采集模块安装于所述船模上，所述数据处理模块连接所述数据采集模块；

所述数据采集模块包括两船体力传感器、一三分力舵力传感器和一桨动力仪，分别用于采集船体的水动力数据、舵的水动力数据和桨的水动力数据；

所述数据处理模块接收所述数据采集模块采集的所述水动力数据，并对所述水动力数据进行数据回归分析获取水动力导数；

所述船模放置于测试水池中，于所述测试水池上方设置一拖曳水池拖车，于所述拖曳水池拖车尾部的垂直面板上设置一平面运动机构，所述平面运动机构连接一直线轴承，所述直线轴承两端分别设置一升沉杆，每个所述升沉杆各连接一万向节支座，所述万向节支座连接所述船模；

于每个所述升沉杆上设置一所述船体力传感器，所述船体力传感器一端与所述升沉杆固连，另一端与所述万向节支座相连；

于所述船模上设置一舵杆，所述舵杆穿过所述船模上的舵孔，所述舵杆一端连接一舵，另一端连接所述三分力舵力传感器，所述三分力舵力传感器安装于所述舵孔位置；

于所述船模上设置一桨轴，所述桨轴穿过所述船模上的桨轴孔，所述桨轴一端向外连接一桨，另一端向内连接所述桨动力仪。

2.根据权利要求1所述的船舶操纵性水动力测试装置，其特征在于，所述三分力舵力传感器通过舵转向装置与所述船模相连，且所述三分力舵力传感器随所述舵转向装置转动。

3.根据权利要求1所述的船舶操纵性水动力测试装置，其特征在于，于水平方向，所述升沉杆与所述平面运动机构的摇首中心之间的距离可调；于垂直方向，所述升沉杆可自由滑动。

4.根据权利要求1所述的船舶操纵性水动力测试装置，其特征在于，所述万向节支座的纵倾自由，横倾锁定。

5.根据权利要求1所述的船舶操纵性水动力测试装置，其特征在于，所述平面运动机构位于所述拖曳水池拖车尾部的中央，且垂直于水池宽度方向。

6.根据权利要求5所述的船舶操纵性水动力测试装置，其特征在于，所述平面运动机构可自由垂直升降，且所述垂直升降高度为15厘米。

7.根据权利要求1所述的船舶操纵性水动力测试装置，其特征在于，所述平面运动机构的功能包括控制所述船模进行横荡运动及摇首运动。

8.根据权利要求7所述的船舶操纵性水动力测试装置，其特征在于，所述平面运动机构控制所述船模进行所述摇首运动的摇摆角度在0度至180度，且所述平面运动机构可将所述船模锁定在所述摇摆角度内的任意角度。

9.根据权利要求7所述的船舶操纵性水动力测试装置，其特征在于，所述平面运动机构的功能还包括操控所述船模调头，实现所述拖曳水池拖车倒车时进行所述船舶操纵性水动力测试。

10.一种船舶操纵性水动力测试方法，应用于如权利要求1-9中任意一项所述的船舶操纵性水动力测试装置，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤S1，将所述数据采集模块安装于所述船模上，并将所述船模与所述平面运动机构相连；

步骤S2，分别进行所述舵的敞水试验、所述桨的敞水试验及所述船模自由横摇试验；

步骤S3，分别进行所述船模吃水状态及所述船模带横倾角状态下的直航、斜航、纯横荡、纯摇首、带漂角摇首试验；

步骤S4，分别进行所述船模的直航自航、斜航自航、直航自航操舵及斜航自航操舵试验；

步骤S5，将所述步骤S2、所述步骤S3及所述步骤S4的输出数据传送至所述数据处理模块进行处理，建立船舶四自由度操纵运动数学模型，得到52个水动力导数：X′_vv、Y′₀、Y′_v、Y′_v|v|、N′₀、N′_v、N′_v|v|、K′₀、K′_v、K′_v|v|、Y′_φ、N′_φ、K′_φ、Y′_v|φ|、Y′_|v|φ、N′_v|φ|、N′_|v|φ、 Y′_r、Y′_r|r|、N′_r、N′_r|r|、K′_r、K′_r|r|、X′_rr、Y′_r|φ|、Y′_|r|φ、N′_r|φ|、N′_|r|φ、Y′_v|r|、Y′_|v|r、N′_v|r|、N′_|v|r、X′_vr、2μ、1-w_P0、1-t_P0、 1-w_R0、1-t_R0、a_H、x′_H、δ₀、γ_R。

11.根据权利要求10所述的船舶操纵性水动力测试方法，其特征在于，执行所述步骤S1时，具体包括：

步骤S11，将所述船体力船感器安装于所述升沉杆上，所述船体力传感器一端连接所述升沉杆，另一端连接所述万向节支座；将所述三分力舵力传感器安装于所述船模的所述舵孔位置；将所述桨动力仪安装于所述船模内部，且所述桨动力仪与所述桨轴相连；

步骤S12，将所述船模称重，并对所述船模进行重心高度调节、纵向惯量调节及横向惯量调节；

步骤S13，将所述船模放入水池中，调整水线位置；

步骤S14，将所述船模与所述平面运动机构通过两所述升沉杆相连，并调整至两所述升沉杆与所述平面运动机构的摇首中心之间的距离相等；

步骤S15，将两所述万向节支座固定到所述船模上，并进行横倾锁定。

12.根据权利要求10所述的船舶操纵性水动力测试方法，其特征在于，执行所述步骤S5之前，还包括统计所述步骤S2、所述步骤S3及所述步骤S4的输出数据，具体包括：

进行所述舵的敞水试验，测量所述舵上的切向力、法向力和转舵力矩，并处理得到不同舵角下的升力系数和转舵力矩系数曲线；

进行所述桨的敞水试验，测量所述桨上的推力和扭矩，并处理得到不同进速下的推力和扭矩曲线；

进行所述船模自由横摇试验，得到横摇阻尼系数；

进行所述直航试验，得到不同航速下所述船模的阻力；

进行所述斜航试验，得到不同漂角下所述船模的纵向力、横向力、摇首力矩和横倾力矩；

进行所述纯横荡试验，得到不同横荡频率下所述船模的纵向力、横向力、摇首力矩和横倾力矩；

进行所述纯摇首试验，得到不同摇首频率下的所述船模的纵向力、横向力、摇首力矩和横倾力矩；

进行所述带漂角摇首试验，得到不同漂角及不同频率下所述船模的纵向力、横向力、摇首力矩和横倾力矩。

进行所述直航操舵和斜航操舵试验，得到所述船模的船体对所述桨的干扰系数；

进行所述直航自航操舵和斜航自航操舵试验，得到所述桨、所述舵对所述船体的干扰系数。

13.根据权利要求10所述的船舶操纵性水动力测试方法，其特征在于，所述步骤S5中所述船舶四自由度操纵运动数学模型如下：

其中：m为所述船模的质量；I_x、I_z分别为绕Ox轴、Oz轴的转动惯量；x_G、y_G、z_G为所述船模的重心坐标；X、Y、N、K分别表示四自由度方向的力和力矩；下标H、P、R分别表示所述船体、所述桨、所述舵。