CN114459730B - 一种水上飞机模型锚泊状态试验装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种水上飞机模型锚泊状态试验装置和方法，全机模型通过水下锚泊装置锚泊在开阔水池水面，由模型头尾的牵引绳调整模型试验时初始偏航角；采用组合惯导和GPS基站精确测试波浪运动响应特性数据，并通过数传电台实时传输数据。能够真实模拟水上飞机实际锚泊状态，并且实施成本低廉，操作简单，试验数据测试精度高。
Description
技术领域
本发明属于气垫飞行器试验技术领域，具体涉及一种水上飞机模型锚泊状 态试验装置和方法。
背景技术
水上飞机锚泊是水上飞机在水面上向水下抛锚使水上飞机锚泊、漂浮在固 定水域位置，从而防止与附近待救援船只、暗礁等相撞。水面锚泊是水上飞机 进行水上救援时，尤其在远离大陆的海上活动中很常见的一种状态。
通过开展水上飞机锚泊状态波浪运动响应特性试验，获得其锚泊状态波浪 运动响应(俯仰、横滚、角速率、水面漂移运动位移与速度等参数)特性规律， 为水上飞机机载的惯性参考系统IRS初始对准算法设计提供技术支撑。
发明内容
本发明提供一种水上飞机模型锚泊状态试验装置和方法，能够真实模拟水 上飞机实际锚泊状态。
本发明第一方面提供一种水上飞机模型锚泊状态试验装置，包括：组合惯 导3、第一GPS天线4、第二GPS天线5、电脑8、混凝土墩13、水池14、锚 索环15、第一锚索绳16、第二锚索绳17和第三锚索绳18；其中，
水上飞机模型1设置在水池14中央；所述混凝土墩13布置水池14池底中 央；
组合惯导3安装在水上飞机模型1重心处，第一GPS天线4和第二GPS 天线5分别安装在水上飞机模型1首部和尾部，并与组合惯导3连接；
水上飞机模型1前端设置有锚索环15和第一锚索绳16，水上飞机模型1 尾部连接第二锚索绳17，所述混凝土墩13和锚索环15通过第三锚索绳18连 接；通过拉拽第一锚索绳16和第二锚索绳17以调整水上飞机模型1处于不同 偏航角；
在试验过程中，当波浪达到水上飞机模型1后，放松第一锚索绳16和第二 锚索绳17，电脑8根据波浪产生回波之前，组合惯导3测量的水上飞机模型1 在波浪中的纵倾角、航向角、角速率和加速度，获取纵倾角、航向角、角速率 和加速度的统计值，电脑8还根据组合惯导3测量的经纬度数据绘制水上飞机 模型1波浪下锚泊的运动轨迹；
所述统计值至少包括：均值、中位数、最大值、最小值。
可选的，还包括：移动站数传电台6和移动站数传电台天线7；
移动站数传电台6和移动站数传电台天线7安装在水上飞机模型1上，移 动站数传电台6分别与组合惯导3和移动站数传电台天线7相连；
组合惯导3将检测数据发送给移动站数传电台6，并通过移动站数传电台 天线7发送。
可选的，还包括：GPS基站9、GPS基站天线10、基站数传电台11、基站 数传电台天线12；其中，
电脑8通过基站数传电台11与基站数传电台天线12相连，GPS基站9与 GPS基站天线10和基站数传电台11相连；
移动站数传电台天线7和基站数传电台天线12之间的距离在数传电台的传 输距离范围内。
可选的，所述基站数传电台天线12用于，将接收到的所述移动站数传电台 天线7发送的组合惯导3的测量数据，发送给基站数传电台11；
所述基站数传电台11用于将接收到的测量数据发送给所述电脑8。
可选的，所述GPS基站天线10依次通过GPS基站9、基站数传电台11、 基站数传电台天线12、移动站数传电台天线7和移动站数传电台6将GPS基 站信号传输至组合惯导3；
所述组合惯导3根据GPS基站信号和从第一GPS天线4和第二GPS天线 5接收到的信号进行实时差分，以提高检测精度。
可选的，还包括：录像机2；
录像机2设置在水池14侧面，用于记录水上飞机模型1在试验过程中运动 情况。
本发明还提供一种水上飞机模型锚泊状态试验方法，采用如上一方面中任 一项所述的装置，所述方法包括：
通过拉拽第一锚索绳16和第二锚索绳17以调整水上飞机模型1处于不同 偏航角；
在水上飞机模型1处于不同偏航角时，进行试验；
在试验过程中，当波浪达到水上飞机模型1后，松开第一锚索绳16和第二 锚索绳17，电脑8开始根据组合惯导3测量的水上飞机模型1在波浪中的纵倾 角、航向角、角速率和加速度，获取统计值并根据经纬度数据绘制水上飞机模 型1波浪下锚泊的运动轨迹，直至波浪产生回波；
所述统计值至少包括：均值、中位数、最大值、最小值。
可选得，所述方法还包括：
所述组合惯导3接收GPS基站信号，并根据GPS基站信号和从第一GPS 天线4和第二GPS天线5接收到的信号进行实时差分，以提高检测精度。
本发明提供一种水上飞机模型锚泊状态试验装置和方法，通过模型与混泥 土墩块连接，由混凝土墩与水池底部的下压重力与摩擦力模拟实机的铁锚锚抓 力；根据绳索特性和参数选择符合要求的绳索，避免绳索在试验中破断，从而 保证模型试验安全；按照坐标处船体线型进行重新设计试验模型锚泊系留接口 装置，对安装处船体底部进行结构加强处理，同时保证可满足锚泊试验时承受锚索最大拉力的状态；全机模型通过水下锚泊装置锚泊在开阔水池水面，由模 型头尾的牵引绳调整模型试验时初始偏航角；采用组合惯导和GPS基站精确测 试波浪运动响应特性数据，并通过数传电台实时传输数据。能够真实模拟水上 飞机实际锚泊状态，并且实施成本低廉，操作简单，试验数据测试精度高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施 例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描 述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出 创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的水上飞机模型锚泊状态波浪运动响应特性试验装置的结构 示意图一；
图2为本发明的水上飞机模型锚泊状态波浪运动响应特性试验装置的结构 示意图二；
图3为本发明的锚索环的示意图一；
图4为本发明的锚索环的示意图二；
附图标记说明：
1-水上飞机模型； 2-录像机；
3-组合惯导； 4-第一GPS天线；
5-第二GPS天线； 6-移动站数传电台；
7-移动站数传电台天线； 8-电脑；
9-GPS基站； 10-GPS基站天线；
11-基站数传电台； 12-基站数传电台天线；
13-混凝土墩； 14-水池；
15-锚索环； 16-第一锚索绳；
17-第二锚索绳； 18-第三锚索绳。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的水上飞机模型锚泊状态波浪运动响应特性试 验装置和方法进行解释说明。
如图1-4所示、本发明提供一种水上飞机模型锚泊状态波浪运动响应特性 试验装置，该装置包括：录像机2、组合惯导3、第一GPS天线4、第二GPS 天线5、移动站数传电台6、移动站数传电台天线7、电脑8、GPS基站9、GPS 基站天线10、基站数传电台11、基站数传电台天线12、混凝土墩13、水池14、锚索环15、第一锚索绳16和第二锚索绳17。
其中，水上飞机模型1放置在开阔水池14中央。
在位于水上飞机模型1的侧面安装录像机2，并保证录像机2中能够全程 记录水上飞机模型1在试验过程中运动情况，这样试验人员后期可以根据录像 分析水上飞机模型1运动状态。
组合惯导3安装在水上飞机模型1重心处，第一GPS天线4和第二GPS 天线5分别安装在模型首部和尾部，并与组合惯导3连接，第一GPS天线4和 第二GPS天线5距离尽量大，以确保测试精度。
组合惯导3用于测量水上飞机模型1的纵倾角、航向角、角速率、加速度 和经纬度。
移动站数传电台6和移动站数传电台天线7安装在水上飞机模型1上，移 动站数传电台6和移动站数传电台天线7相连，移动站数传电台6和组合惯导 3相连。
电脑8与基站数传电台11相连，基站数传电台11与基站数传电台天线12 相连，GPS基站9与GPS基站天线10和基站数传电台11相连。
移动站数传电台天线7和基站数传电台天线12之间的距离在数传电台的传 输距离范围内。
数传电台用于将GPS基站信号传输至组合惯导，组合惯导根据GPS基站 信号以及第一GPS天线4和第二GPS天线5接收到的信号进行实时差分，以 提高提高测量精度。
混凝土墩13吊放置开阔水池14池底中央，在水上飞机模型1安装锚索环15，在水上飞机模型1首部连接一根第一锚索绳16，在水上飞机模型1尾部连 接一根第二锚索绳17。将水上飞机模型1吊放置开阔水池14中央，用锚索绳 18连接混凝土墩13和锚索环15，并将第一锚索绳16和第二锚索绳17延伸至 开阔水池14池边上。
混凝土墩13与锚索环15用第三锚索绳18连接用于模拟铁锚的抓力。水上 飞机模型1首尾的锚索绳用于控制水上飞机模型1的偏航角。
示例性的，本发明还提供一种水上飞机模型锚泊状态波浪运动响应特性试 验方法，采用如图1-4所示水上飞机模型锚泊状态波浪运动响应特性试验装置， 该方法包括：
1试验测试设备安装
2水上飞机模型锚泊状态波浪运动响应特性试验
试验时，根据试验工况，通过拉拽第一锚索绳16和第二锚索绳17调整模 型偏航角并保持，电脑8开始记录基站数传电台11传输过来的组合惯导3数据， 录像机2开始录像，造波系统开始制造波浪。当波浪达到水上飞机模型1后， 放松第一锚索绳16和第二锚索绳17，当波浪产生回波后，停止记录数据、录 像和造波。待整个试验结束后，根据一系列试验状态下水上飞机模型1纵倾角 和艏、舯、艉部过载变化曲线，分析得到水上飞机模型1在波浪中纵倾角、航 向角、角速率和加速度的相关统计值，并根据经纬度数据绘制水上飞机模型1波浪下锚泊的运动轨迹。
试验测试设备用于测试和远程传输水上飞机模型1在波浪中的纵倾角、航 向角、角速率、加速度和经纬度。
该发明能够真实模拟水上飞机实际锚泊状态，并且实施成本低廉，操作简 单，试验数据测试精度高。
Claims (8)
1.一种水上飞机模型锚泊状态试验装置，其特征在于，包括：组合惯导(3)、第一GPS天线(4)、第二GPS天线(5)、电脑(8)、混凝土墩(13)、水池(14)、锚索环(15)、第一锚索绳(16)、第二锚索绳(17)和第三锚索绳(18)；其中，
水上飞机模型(1)设置在水池(14)中央；所述混凝土墩(13)布置水池(14)池底中央；
组合惯导(3)安装在水上飞机模型(1)重心处，第一GPS天线(4)和第二GPS天线(5)分别安装在水上飞机模型(1)首部和尾部，并与组合惯导(3)连接；
水上飞机模型(1)前端设置有锚索环(15)和第一锚索绳(16)，水上飞机模型(1)尾部连接第二锚索绳(17)，所述混凝土墩(13)和锚索环(15)通过第三锚索绳(18)连接；通过拉拽第一锚索绳(16)和第二锚索绳(17)以调整水上飞机模型(1)处于不同偏航角；
在试验过程中，当波浪达到水上飞机模型(1)后，放松第一锚索绳(16)和第二锚索绳(17)，电脑(8)根据波浪产生回波之前，组合惯导(3)测量的水上飞机模型(1)在波浪中的纵倾角、航向角、角速率和加速度，获取纵倾角、航向角、角速率和加速度的统计值，电脑(8)还根据组合惯导(3)测量的经纬度数据绘制水上飞机模型(1)波浪下锚泊的运动轨迹；
所述统计值至少包括：均值、中位数、最大值、最小值。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：移动站数传电台(6)和移动站数传电台天线(7)；
移动站数传电台(6)和移动站数传电台天线(7)安装在水上飞机模型(1)上，移动站数传电台(6)分别与组合惯导(3)和移动站数传电台天线(7)相连；
组合惯导(3)将检测数据发送给移动站数传电台(6)，并通过移动站数传电台天线(7)发送。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，还包括：GPS基站(9)、GPS基站天线(10)、基站数传电台(11)、基站数传电台天线(12)；其中，
电脑(8)通过基站数传电台(11)与基站数传电台天线(12)相连，GPS基站(9)与GPS基站天线(10)和基站数传电台(11)相连；
移动站数传电台天线(7)和基站数传电台天线(12)之间的距离在数传电台的传输距离范围内。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述基站数传电台天线(12)用于，将接收到的所述移动站数传电台天线(7)发送的组合惯导(3)的测量数据，发送给基站数传电台(11)；
所述基站数传电台(11)用于将接收到的测量数据发送给所述电脑(8)。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述GPS基站天线(10)依次通过GPS基站(9)、基站数传电台(11)、基站数传电台天线(12)、移动站数传电台天线(7)和移动站数传电台(6)将GPS基站信号传输至组合惯导(3)；
所述组合惯导(3)根据GPS基站信号和从第一GPS天线(4)和第二GPS天线(5)接收到的信号进行实时差分，以提高检测精度。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：录像机(2)；
录像机(2)设置在水池(14)侧面，用于记录水上飞机模型(1)在试验过程中运动情况。
7.一种水上飞机模型锚泊状态试验方法，其特征在于，采用如权利要求1-6中任一项所述的装置，所述方法包括：
通过拉拽第一锚索绳(16)和第二锚索绳(17)以调整水上飞机模型(1)处于不同偏航角；
在水上飞机模型(1)处于不同偏航角时，进行试验；
在试验过程中，当波浪达到水上飞机模型(1)后，松开第一锚索绳(16)和第二锚索绳(17)，电脑(8)开始根据组合惯导(3)测量的水上飞机模型(1)在波浪中的纵倾角、航向角、角速率和加速度，获取统计值并根据经纬度数据绘制水上飞机模型(1)波浪下锚泊的运动轨迹，直至波浪产生回波；
所述统计值至少包括：均值、中位数、最大值、最小值。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述组合惯导(3)接收GPS基站信号，并根据GPS基站信号和从第一GPS天线(4)和第二GPS天线(5)接收到的信号进行实时差分，以提高检测精度。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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