RU2737595C1 - Method of finding position of fictitious points of point pressure sources of wave systems in moving or streamlined object on and/or near boundary of media - Google Patents
Method of finding position of fictitious points of point pressure sources of wave systems in moving or streamlined object on and/or near boundary of media Download PDFInfo
- Publication number
- RU2737595C1 RU2737595C1 RU2020103934A RU2020103934A RU2737595C1 RU 2737595 C1 RU2737595 C1 RU 2737595C1 RU 2020103934 A RU2020103934 A RU 2020103934A RU 2020103934 A RU2020103934 A RU 2020103934A RU 2737595 C1 RU2737595 C1 RU 2737595C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wave
- waves
- fictitious
- point
- wavelength
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C13/00—Surveying specially adapted to open water, e.g. sea, lake, river or canal
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
- Y02A90/30—Assessment of water resources
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Способ относится к гидроаэродинамике, преимущественно судовой и служит для нахождения фиктивных (или мнимых или виртуальных) точек расположения точечных источников возмущения (давления), с помощью которых принято описывать волновую картину корабельной системы волн, состоящую преимущественно из носовой и кормовой систем волн и соответственно этой картине производить аналитическое определение волнового сопротивления движущихся объектов на границе и/или вблизи границы сред или обтекаемых с пересечением свободной границы и/или у границы сред, в частности, свободной поверхности воды или границы воды с разной плотностью.The method relates to hydroaerodynamics, mainly shipboard and serves to find fictitious (or imaginary or virtual) points of location of point sources of disturbance (pressure), with the help of which it is customary to describe the wave pattern of a ship's wave system, consisting mainly of bow and stern wave systems and, accordingly, this picture make an analytical determination of the wave resistance of moving objects at the boundary and / or near the boundary of media or streamlined with crossing the free boundary and / or at the boundary of media, in particular, the free surface of water or the boundary of water with different densities.
Известен «Способ определения кинематических характеристик поверхностных волн по пространственно-временным изображениям водной поверхности» согласно Пат. №2436040 Российская Федерация, МПК G01C 13/00. Способ определения кинематических характеристик поверхностных волн по пространственно-временным изображениям водной поверхности / Зуйкова Э.М., Титов В.И., Троицкая Ю.И. - №2009140801/28; заявл. 03.11.2009; опубл. 10.12.2011, бюл. №34. Он относится к оптическим способам исследования поверхности акваторий, используется для исследования поверхностного волнения в декаметровом диапазоне длин волн и позволяет определить основные кинематические характеристики длинных волн: направление распространения, скорость и длину волны. Данный способ может быть применим для исследования волнения как с неподвижного основания (например, с берега, с пирса, с морской платформы), так и с движущегося носителя (с судов, вертолетов). Технический результат в этом способе достигается путем определения характеристик волнения водной поверхности, включающего, формирование двумерного изображения водной поверхности с помощью оптической системы, выделение одномерных изображений и построение пространственно-временных изображений водной поверхности по выделенным одномерным изображениям. Сущность данного способа состоит в том, что формируют изображение водной поверхности с захватом линии горизонта и части неба под малыми углами визирования, регистрируют одномерные изображения с помощью линейки ПЗС-фотодиодов и проводят их обработку, преобразуя одномерные изображение в последовательность цифровых значений, определяя положение линии горизонта по перепаду яркости изображения, беря за начало отсчета последовательности цифровых значений одномерных изображений положение линии горизонта, исправляя перспективные искажения изображения путем перехода к эквидистантной сетке по дальности с помощью интерполяции исходных значений яркости одномерных изображений с последующей нормировкой значений яркости изображения на среднее значение яркости в изображении, затем строят пространственно-временное изображение, сформированное из одномерных изображений, и определяют кинематические характеристики поверхностных волн по периоду и наклону отображений этих волн на пространственно-временных изображениях водной поверхности с привлечением дисперсионного уравнения для поверхностных волн. Данный способ хотя и может быть использован для фиксации волнового поля у движущегося или обтекаемого объекта, но не подразумевает определение расположения фиктивных точек точечных источников давления корабельной системы волн.The known "Method for determining the kinematic characteristics of surface waves from space-time images of the water surface" according to US Pat. No. 2436040 Russian Federation, IPC G01C 13/00. Method for determining the kinematic characteristics of surface waves from spatio-temporal images of the water surface / Zuikova E.M., Titov V.I., Troitskaya Yu.I. - No. 2009140801/28; declared 03.11.2009; publ. 10.12.2011, bul. No. 34. It refers to optical methods for studying the surface of water areas, is used to study surface waves in the decameter wavelength range and allows one to determine the main kinematic characteristics of long waves: propagation direction, velocity and wavelength. This method can be used to study waves both from a fixed base (for example, from the shore, from a pier, from an offshore platform), and from a moving carrier (from ships, helicopters). The technical result in this method is achieved by determining the characteristics of the waves of the water surface, including the formation of a two-dimensional image of the water surface using an optical system, the selection of one-dimensional images and the construction of spatio-temporal images of the water surface from the selected one-dimensional images. The essence of this method is that an image of the water surface is formed with the capture of the horizon line and part of the sky at small viewing angles, one-dimensional images are recorded using a line of CCD photodiodes and processed, converting the one-dimensional image into a sequence of digital values, determining the position of the horizon line by the difference in image brightness, taking the position of the horizon line as the origin of the sequence of digital values of one-dimensional images, correcting perspective distortions of the image by switching to an equidistant grid in terms of distance by interpolating the original brightness values of one-dimensional images with subsequent normalization of the image brightness values to the average brightness value in the image, then a spatio-temporal image is constructed, formed from one-dimensional images, and the kinematic characteristics of surface waves are determined by the period and slope of the mappings of these waves on spatio-temporal from images of the water surface using the dispersion equation for surface waves. Although this method can be used to fix the wave field near a moving or streamlined object, it does not imply the location of fictitious points of point sources of pressure in the ship's wave system.
Наиболее близким по технической сущности заявляемому, является способ определения положения фиктивной точки точечного источника давления носовой системы волн движущегося судна по фотоизображению его волновой картины в вершине угла ограничивающего волновую область (поле) судна, где расположение вершины указанного угла перед носом судна связывается примерно с одной длиной судна (Альбом течений жидкости и газа: Пер. с англ. / Сост. М. Ван-Дайк. - М.: Мир, 1986. - 184 с.). Недостатком данного способа является неопределенность места расположения фиктивной (виртуальной) точки расположения точечного источника давления носовой системы корабельной системы волн, вызванное возможностью по-разному фиксировать место расположения наружной границы волнового поля корабельной системы волн и полное отсутствие рекомендаций для определения аналогичной точки других, в том числе, кормовой системы корабельной системы волн. Кроме того представляется ошибочным увязка положения фиктивной передней точки точечного источника давления носовой оконечности с длиной судна, т.к. известно, что длина волны зависит от скорости движения объекта, а не от его длины.The closest in technical essence to the claimed is a method for determining the position of a fictitious point of a point source of pressure of a bow wave system of a moving vessel from a photographic image of its wave pattern at the apex of the angle limiting the wave region (field) of the vessel, where the location of the apex of the specified angle in front of the bow of the vessel is associated with approximately one length vessel (Album of flows of liquid and gas: Transl. from English / Compiled by M. Van Dyck. - M .: Mir, 1986. - 184 p.). The disadvantage of this method is the uncertainty of the location of the fictitious (virtual) point of the location of the point source of pressure of the bow system of the ship's wave system, caused by the ability to differently fix the location of the outer boundary of the wave field of the ship's wave system and the complete absence of recommendations for determining a similar point of others, including , the stern system of the ship's wave system. In addition, it seems erroneous to link the position of the fictitious forward point of the point source of pressure of the bow with the length of the vessel, since It is known that the wavelength depends on the speed of the object, and not on its length.
Цель изобретения является нахождение места расположения фиктивных (виртуальных) точек точечных источников давления корабельной системы волн.The purpose of the invention is to find the location of fictitious (virtual) points of point sources of pressure of the ship's wave system.
Задачей заявляемого изобретения, является получить способ устанавливать места расположения фиктивных (мнимых) точек - точечных источников давления систем судовых (корабельных) волн.The objective of the claimed invention is to obtain a method to establish the location of fictitious (imaginary) points - point sources of pressure in the systems of ship (ship) waves.
ПРЕДПОСЫЛКИ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯBACKGROUND FOR CREATION OF THE INVENTION
Описание образования корабельной системы волн вполне успешно произведено лордом Кельвином, представляющим вариант моделирования корабельных волн перемещающимся точечным источником давлений, см. Павленко, Г.Е. Основные проблемы сопротивления воды движению судов / Г.Е. Павленко. - Киев: Оборонгз, 1939. - 360 с., т.е. представлением корпуса судна в виде источников (точнее групп источников) возмущения, фиг. 1, позднее аналогичное решение получено и при помощи теории размерностей, см. Эпштейн, Л.А. Методы теории размерностей и подобия в задачах гидромеханики судов / Л.А. Эпштейн. - Л.: Судостроение, 1970. - 207 с.The description of the formation of a ship's system of waves was quite successfully produced by Lord Kelvin, who presents a variant of modeling ship waves by a moving point source of pressure, see Pavlenko, G.E. The main problems of water resistance to ship traffic / G.E. Pavlenko. - Kiev: Oborongz, 1939. - 360 p., I.e. representation of the ship's hull in the form of sources (more precisely, groups of sources) of disturbance, Fig. 1, later a similar solution was obtained using the theory of dimensions, see Epshtein, L.A. Methods of the theory of dimensions and similarity in problems of hydromechanics of ships / L.A. Epstein. - L .: Shipbuilding, 1970 .-- 207 p.
В источнике Бимбереков, П.А. Графический анализ волновых полей свободной поверхности воды от движущихся судов и пары последовательно расположенных стоек / П.А. Бимбереков // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. Сер.: Морская техника и технология, 2019. №4. - С. 7-22. приведен анализ фотоснимка (фиг. 2), где произведен ряд графических построений. Отмечается, что на фотографии имеет место некоторое смещение расходящихся волн волновой структуры в пределах границ указанного выше угла внешней границы зоны корабельных волн, образующее внешнюю границу переходной зоны волновой картины. Кроме того, на фотоснимке хорошо фиксируется и внутренняя зона волновой картины, где уже явно не считываются расходящиеся волны, и видны, хотя и слабо выражено, поперечные волны. Предположив, что данная деформация волнового поля по сравнению с моделью фиг. 2 вызвана наличием отдельных источников, построены границы оговоренных зон (по левому борту сплошными, а по правому борту пунктирными линиями).In the source of the Bimbereks, P.A. Graphic analysis of wave fields of the free surface of water from moving ships and a pair of sequentially located racks / P.A. Bimberekov // Vestn. Astrakhan. state tech. un-that. Ser .: Marine engineering and technology, 2019. No. 4. - S. 7-22. the analysis of the photograph (Fig. 2) is presented, where a number of graphic constructions were made. It is noted that in the photograph there is some displacement of the diverging waves of the wave structure within the boundaries of the above angle of the outer boundary of the zone of ship waves, which forms the outer boundary of the transition zone of the wave pattern. In addition, the photograph clearly shows the inner zone of the wave pattern, where the diverging waves are no longer clearly read, and shear waves are visible, albeit weakly expressed. Assuming that the given deformation of the wave field in comparison with the model in FIG. 2 is caused by the presence of separate sources, the boundaries of the specified zones are built (on the left side with solid lines, and on the starboard side with dotted lines).
В результате этих построений получены предполагаемые точки положения источников, влияющих на возникновение и деформацию волнового поля корабельной системы волн. У внешней границы, как указывалось в источнике Альбом течений жидкости и газа: Пер. с англ. / Сост. М. Ван-Дайк. - М.: Мир, 1986. - 184 с., эта точка находится перед носом корабля, хотя на заметно меньшую величину, чем длина его корпуса, еще две точки соответствующие последовательно оговоренным зонам волнового поля пришлись на его носовую и кормовую оконечности. Углы внешних границ этих зон приближенно составили соответственно 19,44°, 15,88°, 11,73° к диаметральной плоскости (ДП) корабля. Длина слабо видимых поперечных волн во внутренней зоне волновой картины графически зафиксирована сплошной размерной линией. С целью взаимного уточнения регистрируемых длин поперечных волн таких последовательных размерных линий было построено три в части внутренней зоны волнового поля, где они сколько-нибудь удовлетворительно могли быть зафиксированы.As a result of these constructions, the estimated points of the position of the sources influencing the occurrence and deformation of the wave field of the ship's system of waves were obtained. At the outer border, as indicated in the source Album of liquid and gas flows: Per. from English. / Comp. M. Van Dyck. - M .: Mir, 1986. - 184 p., This point is in front of the bow of the ship, although by a noticeably smaller value than the length of its hull, two more points corresponding to the successively specified zones of the wave field fell on its bow and stern extremities. The angles of the outer boundaries of these zones were approximately 19.44 °, 15.88 °, 11.73 ° to the center line (DP) of the ship, respectively. The length of the weakly visible shear waves in the inner zone of the wave pattern is graphically fixed by a solid dimension line. For the purpose of mutual clarification of the recorded lengths of transverse waves of such successive dimension lines, three were built in the part of the inner zone of the wave field, where they could be recorded to some extent satisfactorily.
После нескольких перестроений были получены следующие результаты. Расстояние между расходящимися волнами в направлении соответствующем внешней границе зон оказались равными длине поперечных волн. Кроме того расстояние между полученными точками источников волновой картины также оказались равными установленной длине поперечных волн. Последовательное построение размерной цепи из длин поперечных волн вдоль ДП судна привело к ее воссоединению с двумя размерными линиями между полученными источниками волнового поля.After several rebuilds, the following results were obtained. The distance between the diverging waves in the direction corresponding to the outer boundary of the zones turned out to be equal to the length of the transverse waves. In addition, the distance between the obtained points of the sources of the wave pattern also turned out to be equal to the set shear wavelength. Sequential construction of a dimensional chain of shear wavelengths along the ship's DP led to its reunification with two dimension lines between the received sources of the wave field.
Дополнительно во внешней зоне волнового поля построена пунктирная размерная линия расстояния между вершинами расходящихся волн вдоль ДП корабля и перенесена в другое место зоны, а также в две другие зоны. Эти построения подтвердили вполне очевидное равенство расстояний между волнами вдоль ДП судна внешней зоны, заметное отличие, примерно меньшее на 1/4 расстояния волн внешней зоны для расстояния переходной зоны и существенное, примерно на 1/3 меньшее значение от длины поперечных волн во внутренней зоне. При пятикратном увеличении снимка перед носом судна обнаружены не фиксируемые ранее слабые буруны, начало зоны которых оказалось отстоящем от выдвинутой перед носом точки фиктивного (мнимого) источника на расстояние между волнами вдоль ДП внешней зоны волнового поля.Additionally, in the outer zone of the wave field, a dotted dimension line of the distance between the tops of the diverging waves along the ship's DP was built and moved to another place in the zone, as well as to two other zones. These constructions confirmed the quite obvious equality of the distances between waves along the DP of the vessel in the outer zone, a noticeable difference, approximately 1/4 less than the distance of waves of the outer zone for the distance of the transition zone and a significant, approximately 1/3 smaller value from the length of shear waves in the inner zone. With a fivefold increase in the image in front of the bow of the ship, previously unrecorded weak breakers were found, the beginning of the zone of which turned out to be spaced from the point of the fictitious (imaginary) source advanced in front of the bow by the distance between the waves along the DP of the outer zone of the wave field.
С целью пояснить эффект наложения друг на друга носовой и кормовой систем волн, их точечные источники давления смоделированы с помощью последовательно идущих стоек и произведены графические построения на фиг. 3. Вдоль осевой между стойками (удалена) построены размерные линии идущих волн от передней стойки темным цветом, а от задней стойки - светлым цветом. При этом по три размерные линии, зафиксированные между последовательно расположенными вершинами волн, изображены сплошными линиями, а прогнозируемые - пунктирными. В обоих случаях, как на фиг. 3а, так и на фиг. 3б положение одной из крайних вершин для цепи сплошных размерных линий пришлось восстанавливать из дополнительных построений или соображений. Так на фиг. 3а вершина волны от передней стойки находящаяся непосредственно за задней стойкой восстановлена исходя из мысленного воссоздания профиля этой волны по сохранившимся ветвям этой волны вне волнового поля задней стойки и характера волнового поля от первой стойки. На фиг. 3б вершина подпорной волны не видна и принята примерно в том же месте, как и на фиг. 3а. Остальные, уже пунктирные размерные линии спрогнозированы по построенным сплошным линиям. Как видно из фиг. 3а зафиксированные за задней стойкой вершины волн оказались близки по положению спрогнозированным вершинам волн от передней стойки. В тоже время вершины спрогнозированных волн от передней стойки на фиг. 3б пришлись в пролет между фиксируемыми вершинами волн от задней стойки. При очевидно возможных погрешностях произведенных построений, отсутствии информации стадии движения (при равномерном поступательном движении или может торможении тележки) они удовлетворительно показали качественный механизм сглаживания волн при наличии двух источников волнообразования.In order to clarify the effect of superimposition on each other of the bow and stern systems of waves, their point sources of pressure are modeled using successive racks and graphical constructions are made in Fig. 3. Along the axial between the struts (removed), the dimension lines of the waves coming from the front pillar are constructed in dark color, and from the rear pillar - in light color. In this case, three dimension lines, fixed between successively located tops of the waves, are depicted by solid lines, and the predicted ones - by dashed lines. In both cases, as in FIG. 3a and FIG. 3b, the position of one of the extreme vertices for the chain of solid dimension lines had to be restored from additional constructions or considerations. Thus, in FIG. 3a, the top of the wave from the A-pillar located directly behind the C-pillar is reconstructed based on the mental reconstruction of the profile of this wave from the preserved branches of this wave outside the wave field of the C-pillar and the nature of the wave field from the first pillar. FIG. 3b, the top of the retaining wave is not visible and is taken at approximately the same place as in Fig. 3a. The rest, already dashed dimension lines are predicted by the constructed solid lines. As seen in FIG. 3a, the wave tops fixed behind the rear pillar turned out to be close in position to the predicted wave peaks from the front pillar. At the same time, the tops of the predicted waves from the A-pillar in FIG. 3b fell into the span between the fixed wave tops from the rear pillar. With obvious possible errors of the constructed constructions, the absence of information on the stage of movement (with a uniform translational motion or braking of the trolley), they satisfactorily showed a qualitative mechanism for smoothing waves in the presence of two sources of wave formation.
Дополнительно к ранее приведенным материалам дадим еще не опубликованные данные графической проработки фотоизображений прогонки пластины с габаритной длиной и оконечностями стоек. На фиг. 4 представлена графическая проработка фотоизображений движения пластины в разных направлениях. Точечной белой линией на фиг. 4а зафиксирована примерная граница воронок по концам в поперечном направлении поперечных волн. Вероятно, было бы правильно именно эту границу, исходящую примерно из точки, находящейся в двух длинах поперечных волн от вершины подпорной волны, и считать границей волнового поля корабельной картины волн. Однако следует отметить, что данная граница - граница воронок по концам в поперечном направлении поперечных волн обычно неудовлетворительно фиксируется при анализе изображений волнового поля.In addition to the previously cited materials, we will give yet unpublished data on the graphic study of photographic images of the plate sweep with the overall length and the ends of the posts. FIG. 4 shows a graphical study of photographic images of the movement of the plate in different directions. The dotted white line in FIG. 4a shows the approximate border of the funnels at the ends in the transverse direction of shear waves. Probably, it would be correct to consider this very boundary, emanating approximately from a point located at two shear wavelengths from the top of the supporting wave, and to consider it as the boundary of the wave field of the ship's wave pattern. However, it should be noted that this boundary - the boundary of the funnels at the ends in the transverse direction of transverse waves - is usually not satisfactorily fixed when analyzing the wave field images.
На фиг. 4 можно наблюдать сглаживание высот поперечных волн волнового поля от границы расходящихся волн по направлению к диаметральной плоскости модели. Длина волны зафиксирована белой размерной линией между вершинами поперечных волн параллельно пластине на фиг. 4б, размерная линия перенесена на пластину, составила ровно две ячейки сетки по длине. Далее встык к ней отложена дополнительная размерная линия по ходу движения пластины. Видимого изменения длины по сравнению с длиной двух ячеек сетки пластины не зафиксировано. В итоге по осевой линии от вершины удовлетворительно фиксируемой первой после носа поперечной волны отложены последовательно три размерные линии, которые привели передний конец последней по ходу построения (комбинированной белой с передней черной стрелкой) размерной линии примерно в точку схождения границы расходящихся волн волнового поля (пунктирные линии).FIG. 4 one can observe the smoothing of the heights of the shear waves of the wave field from the boundary of the diverging waves towards the center plane of the model. The wavelength is indicated by a white dimension line between the tops of the shear waves parallel to the plate in FIG. 4b, the dimension line was transferred to the plate and made up exactly two mesh cells along the length. Further, an additional dimension line is laid down to it in the direction of movement of the plate. There was no visible change in length compared to the length of two mesh cells of the plate. As a result, along the axial line from the top of the first transverse wave, which is satisfactorily fixed after the nose, three dimension lines are plotted sequentially, which led the front end of the last along the construction (combined white with the front black arrow) dimension line approximately to the convergence point of the boundary of the diverging waves of the wave field (dashed lines ).
Резюмируем изложенные предпосылки. Фиктивная (мнимая) точка расположения носового точечного источника давлений каждой из систем корабельной системы волн находится перед реальным объектом на удалении связанном с длиной волны. При этом установленные из графического анализа волновых картин возможные положения данной точки кратны длине волны и находятся на их вершинах. Для кормовой системы волн должна быть применена аналогичная процедура отсчета фиктивной точки положения точечного источника давления, производимой для носовой системы волн. Допуская принципиальные возможности наличия неточностей в построениях и наличия воронки в зоне вертикального падения тела в воду, порождающего систему волн, следует допустить принципиальную возможность нахождения фиктивной точки и во впадине (подошве) волны. Собственно важным, обеспечивающим наложение волн и моделирование волновой картины объекта является именно единство отчета по волнам положения фиктивных точек. Поэтому в обобщенном варианте можно принять определение положения фиктивных точек точечных источников давлений кратным полудлине волны, в частности, 0,5; 1,0; 1,5; 2,0 и т.д., отсчитывая от вершины и/или подошвы подпорной волны и/или следующей удобоваримо фиксируемой поперечной волны против направления набегания потока. Дополнительным элементом установления расположения фиктивных точек точечных источников давления может служить приход в них линий границ волнового поля данной системы волн.Let us summarize the stated premises. The fictitious (imaginary) point of location of the nasal point source of pressure of each of the systems of the ship's wave system is located in front of the real object at a distance associated with the wavelength. In this case, the possible positions of a given point established from the graphical analysis of wave patterns are multiples of the wavelength and are located at their tops. For the stern wave system, a similar procedure should be used to reference the fictitious point of the point source of pressure as produced for the fore wave system. Assuming the fundamental possibility of the presence of inaccuracies in the constructions and the presence of a funnel in the zone of vertical fall of the body into the water, which generates a system of waves, one should admit the fundamental possibility of finding a fictitious point in the trough (base) of the wave. Actually, it is the unity of the report on the waves of the position of fictitious points that is important, providing the superposition of waves and modeling the wave pattern of an object. Therefore, in a generalized version, it is possible to accept the determination of the position of fictitious points of point pressure sources as a multiple of the half-wavelength, in particular, 0.5; 1.0; 1.5; 2.0, etc., counting from the top and / or bottom of the backwater and / or the next readily recorded shear wave against the direction of the flow. An additional element for establishing the location of fictitious points of point pressure sources can be the arrival of the lines of the boundaries of the wave field of a given system of waves in them.
Длина волны может определяться как по профилю поперечных волн, так и по расходящимся волнам вдоль внешней границы зоны последних.The wavelength can be determined both from the shear wave profile and from the diverging waves along the outer boundary of the latter zone.
Сущность изобретенияThe essence of the invention
Упомянутая задача достигается тем, что по зафиксированным параметрам волнового поля, в частности, длин и/или высоты волн волновых систем от движущегося или обтекаемого объекта на и/или вблизи границы сред, в частности, свободной поверхности воды или границы воды с разной плотностью, положение фиктивной (мнимой) точки расположения точечных источников давления отдельных систем корабельной системы волн определяется следующим образом, отстояние носовой фиктивной точки находится откладыванием расстояния кратного полудлине волны, а частности, 0,5; 1,0; 1,5; 2,0 и т.д., отсчитывается от подпорной волны и/или следующей удобоваримо фиксируемых поперечных волны или волн, причем отсчет может вестись как от вершины, так и от подошвы волны, например, целые значения длин отсчитываются от вершины волны, а дробные от подошвы волны или наоборот, и контролируется приходом в эту точку линий границ волнового поля данной системы волн. Причем длина волны определяется по профилю поперечных волн по направлению движения или обтекания объекта и/или расходящихся волн вдоль внешней границы зон расходящихся волн. А положение фиктивной точки точечного источника давлений кормовой или иной системы волн объекта после носовой фиктивной точки по ходу набегающего на объект потока, отсчитывается аналогично носовой и при наложении систем волн друг на друга посредством анализа наложения волновых полей, в частности, носовой и рассматриваемой системы волн друг на друга (принципиально объект может быть и многокорпусным, порождающим множественную систему волн). Например, при максимальном совпадении волнового профиля рассматриваемой системы волн с носовой системой волн (совпадении фаз волн) и в противофазе относительно друг друга. Совпадение фаз волн характеризуется наложением волновых профилей систем волн, при значении минимальной длины получаемой наложением систем волн результирующей волны и/или ее максимальной высоты в диапазоне близких скоростей движения объекта. Иначе в противофазе, характеризуемой минимальным значением высоты волны и/или максимальной длиной получаемой в результате наложения систем волн результирующей волны в зоне поля рассматриваемой неносовой системы волн. При возможном разложении в ходе анализа волновых полей общего поля на поля от отдельных источников, например, посредством графической и/или аналитической проработки, откладывание размерных линий возможно и по промежуточным между вершинами и подошвами волн положениями точек профиля волны. При этом при откладывании от промежуточных между вершинами и подошвами точек профиля волны общая длина совокупности откладываемых линий корректируется на расстояние от откладываемой точки до ближайшей вершины и/или подошвы волны отниманием данного значения с учетом знака отклонения против хода набегающего потока, преимущественно корректировка производится самой первой размерной линии из откладываемых и положение фиктивных точек точечных источников давления систем волн находятся как результат прихода в них как размерных линий, так и границ зон волн.The mentioned problem is achieved by the fact that according to the fixed parameters of the wave field, in particular, the lengths and / or heights of waves of wave systems from a moving or streamlined object on and / or near the boundary of media, in particular, the free surface of water or the boundary of water with different density, the position the fictitious (imaginary) point of the location of point sources of pressure of individual systems of the ship's wave system is determined as follows, the distance of the bow fictitious point is found by postponing the distance that is a multiple of the half-wavelength, in particular, 0.5; 1.0; 1.5; 2.0, etc., is counted from the back wave and / or the next conveniently recorded shear waves or waves, and the count can be carried out both from the top and from the bottom of the wave, for example, integer length values are counted from the top of the wave, and fractional from the bottom of the wave or vice versa, and is controlled by the arrival at this point of the lines of the boundaries of the wave field of the given system of waves. Moreover, the wavelength is determined from the profile of transverse waves in the direction of movement or flow around the object and / or diverging waves along the outer boundary of the zones of diverging waves. And the position of the fictitious point of the point source of pressures of the stern or other system of waves of the object after the bow fictitious point in the direction of the flow incident on the object is counted similarly to the bow and when the systems of waves are superimposed on each other by analyzing the superposition of wave fields, in particular, the bow and the considered system of waves each on the other (in principle, the object can be multi-hull, generating a multiple system of waves). For example, with the maximum coincidence of the wave profile of the considered system of waves with the nasal system of waves (coincidence of the phases of the waves) and in antiphase relative to each other. The coincidence of the wave phases is characterized by the superposition of the wave profiles of the wave systems, at the value of the minimum length obtained by the superposition of the wave systems of the resultant wave and / or its maximum height in the range of close velocities of the object. Otherwise, in antiphase, characterized by the minimum value of the wave height and / or the maximum length of the resulting wave resulting from the superposition of wave systems in the field zone of the considered non-bow wave system. With a possible decomposition during the analysis of the wave fields of the general field into fields from separate sources, for example, by means of graphic and / or analytical study, the deposition of dimension lines is also possible at the positions of the wave profile points intermediate between the tops and bottoms of the waves. In this case, when postponing from the intermediate between the tops and bottoms of the points of the wave profile, the total length of the set of the deposited lines is corrected by the distance from the deposited point to the nearest peak and / or the base of the wave by subtracting this value, taking into account the sign of the deviation against the course of the incoming flow, mainly the correction is made by the very first dimensional lines from the deposited and the position of fictitious points of point sources of pressure of wave systems are found as a result of the arrival of both dimension lines and the boundaries of wave zones in them.
Волновая картина фиксируется, например, посредством оптических изображений поверхности, в частности, с использованием фотограмметрического метода или способа патента РФ №2436040, лазерным сканированием подкрашенной и/или насыщенной отражающими взвесями водной поверхности, радиолокационной, акустической панорамы водной поверхности, при помощи устройств-измерителей высоты волн, в частности, поплавковыми, давления, мерных реек и т.д. или их комбинациями.The wave pattern is recorded, for example, by means of optical images of the surface, in particular, using the photogrammetric method or the method of RF patent No. 2436040, laser scanning of the water surface tinted and / or saturated with reflective suspensions, radar, acoustic panorama of the water surface, using height-measuring devices waves, in particular, float waves, pressure, measuring rods, etc. or combinations thereof.
За окончательный результат положения фиктивной точки, получаемой отсчетом от частей разных поперечных волн, в частности, вершин и подошв волн, принимается усредненное значение, при этом может усредняться и отсчитываемая длина волны, определенная, в частности, по поперечным, по расходящимся, по поперечным и расходящимся волнам.For the final result of the position of the fictitious point obtained by counting from parts of different shear waves, in particular, the tops and bottoms of the waves, the averaged value is taken, and the measured wavelength, determined, in particular, along the transverse, along the divergent, along the transverse and diverging waves.
На фиг. 1 приведена носовая и кормовая системы кельвиновских волн системы корабельных волн {обозначено: α - угол линии середин гребней расходящихся волн с диаметральной плоскостью (ДП) судна (жирные отрезки); β - угол гребней расходящихся волн с диаметральной плоскостью судна; 1 - гребни расходящихся волн; 2 - поперечные волны};FIG. 1 shows the bow and stern systems of Kelvin waves of the system of ship waves {denoted: α is the angle of the line of the centers of the crests of the diverging waves with the diametrical plane (DP) of the ship (bold segments); β - angle of crests of diverging waves with the diametrical plane of the vessel; 1 - crests of diverging waves; 2 - transverse waves};
на фиг. 2 дана проработка поля волновой картины корабельной системы волн {где на фиг. 2а дан исходный фотоснимок картины волнового поля движущегося судна [2], а на фиг. 2б - графические построения на исходном фотоснимке, при этом обозначено 3 - зона, не возмущенная корабельной системой волн; 4 - внешняя зона волновой картины; 5 - переходная (вторая) зона волновой картины; 6 - внутренняя зона волновой картины; 7 - длина волны (у поперечных волн и под углом внешней границы соответствующей зоны поля для расходящихся волн); 8 - длина волны вдоль направления движения судна во внешней зоне волновой картины}; α1=19,44°, α2=15,88°, α3=11,73°;in fig. 2 shows the development of the field of the wave pattern of the ship's system of waves {where in Fig. 2a is an initial photograph of the wave field pattern of a moving vessel [2], and in Fig. 2b - graphical constructions on the original photograph, while 3 is indicated - the zone not disturbed by the ship's wave system; 4 - outer zone of the wave pattern; 5 - transition (second) zone of the wave pattern; 6 - inner zone of the wave pattern; 7 - wavelength (for transverse waves and at the angle of the outer boundary of the corresponding field zone for diverging waves); 8 - wavelength along the direction of movement of the vessel in the outer zone of the wave pattern}; α 1 = 19.44 °, α 2 = 15.88 °, α 3 = 11.73 °;
на фиг. 3 дана графическая обработка снимков волновых картин двух движущихся последовательно стоек тупым концом каплевидного поперечного сечения вперед {где на фиг. 3а рассмотрен вариант когда задняя стойка находится во впадине волны от первой стойки, а на фиг. 3б рассмотрен вариант когда задняя стойка находится около вершины волны от первой стойки};in fig. 3 shows a graphical processing of images of wave patterns of two consecutive racks moving in succession with the blunt end of the drop-shaped cross-section forward {where in Fig. 3a, a variant is considered when the rear strut is in the trough of the wave from the first strut, and in FIG. 3b, the option is considered when the rear stance is near the top of the wave from the first stance};
на фиг. 4 приведены волновые поля с графической проработкой буксируемой пластины {где на фиг. 4а рассмотрен вариант движения тупым концом вперед, а на фиг. 4б рассмотрен вариант движения острым концом вперед}.in fig. 4 shows the wave fields with a graphic elaboration of the towed plate {where in Fig. 4a, a variant of movement with a blunt end forward is considered, and in Fig. 4b, a variant of motion with a sharp end forward is considered}.
Способ осуществляется следующим образом.The method is carried out as follows.
Производится фиксация волнового поля корабельной системы волн: посредством оптических изображений поверхности, в частности, с использованием фотограмметрического метода или построения пространственно-временных изображений водной поверхности по выделенным одномерным изображениям на базе двумерного изображения; лазерным сканированием подкрашенной и/или насыщенной отражающими взвесями водной поверхности; радиолокационной, акустической панорамы водной поверхности; при помощи устройств-измерителей высоты волн, в частности, поплавковых, давления, мерных реек; или их комбинациями. В частности, получается фотоизображение, см. для примера фиг. 2а. В поле свободной поверхности воды наносятся линии границ зон 3, 4, 5, 6, размерные линии длин волн 7 между поперечными волнами и/или расходящимися волнами вдоль внешних границ зон расходящихся волн (фиг. 2б). Причем откладывание размерных линий производится, как правило, между соседними вершинами и подошвами волн, хотя принципиально возможно откладывание и по промежуточным между вершинами и подошвами волн положениями. От удовлетворительно зафиксированных поперечных волн откладываются размерные линии кратные полудлине волны против хода набегающего потока, как правило, от вершин и/или подошв волн, при этом при откладывании от промежуточных между вершинами и подошвами точек профиля волны общая длина совокупности откладываемых линий корректируется на расстояние от откладываемой точки до ближайшей вершины и/или подошвы волны отниманием данного значения с учетом знака отклонения против хода набегающего потока, преимущественно корректировка производится самой первой размерной линии из откладываемых и положение фиктивных точек точечных источников давления систем волн находятся как результат прихода в них как размерных линий, так и границ зон волн. При этом значение длин волн определяемые по отдельным поперечным и/или расходящимся волнам могут усредняться для получения более достоверного результата.The recording of the wave field of the ship's wave system is carried out: by means of optical images of the surface, in particular, using the photogrammetric method or constructing spatio-temporal images of the water surface from the selected one-dimensional images based on a two-dimensional image; laser scanning of a water surface tinted and / or saturated with reflective suspensions; radar, acoustic panorama of the water surface; with the help of wave height measuring devices, in particular, float, pressure, measuring rods; or combinations thereof. In particular, a photographic image is obtained, see for example FIG. 2a. In the field of the free surface of the water, lines of boundaries of
Использование заявляемого изобретения позволит получать достаточно точную оценку положения фиктивных точек точечных источников давлений систем волн, составляющих корабельную систему волн, что позволит более точно описывать (моделировать) систему волн у движущегося на границе и/или вблизи границы сред или обтекаемого с пересечением свободной границы сред или вблизи границы сред объекта и соответственно более точно определять его волновое сопротивление.The use of the claimed invention will make it possible to obtain a sufficiently accurate estimate of the position of fictitious points of pressure point sources of the wave systems that make up the ship's wave system, which will make it possible to more accurately describe (simulate) the wave system at a person moving at the boundary and / or near the boundary of media or streamlined with crossing the free boundary of media or near the boundary of the media of the object and, accordingly, more accurately determine its wave impedance.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020103934A RU2737595C1 (en) | 2020-01-28 | 2020-01-28 | Method of finding position of fictitious points of point pressure sources of wave systems in moving or streamlined object on and/or near boundary of media |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020103934A RU2737595C1 (en) | 2020-01-28 | 2020-01-28 | Method of finding position of fictitious points of point pressure sources of wave systems in moving or streamlined object on and/or near boundary of media |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2737595C1 true RU2737595C1 (en) | 2020-12-01 |
Family
ID=73792524
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020103934A RU2737595C1 (en) | 2020-01-28 | 2020-01-28 | Method of finding position of fictitious points of point pressure sources of wave systems in moving or streamlined object on and/or near boundary of media |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2737595C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2006874C1 (en) * | 1991-07-25 | 1994-01-30 | Московский институт водного транспорта | Device for measuring distance to edges of navigating way and detecting obstacles on it |
| RU2061189C1 (en) * | 1993-03-03 | 1996-05-27 | Предприятие "Ариэль" | Streamlined surface |
| RU2197740C2 (en) * | 1997-12-16 | 2003-01-27 | Жестовский Феликс Кузьмич | Procedure measuring speed and angle of rake of flow of liquid and combined receiver of speed and angle of rake |
| RU2436040C2 (en) * | 2009-11-03 | 2011-12-10 | Учреждение Российской академии наук Институт прикладной физики РАН | Method for determination of kinematic characteristics of sea waves by optical panoramas of sea surface |
| CN107246899A (en) * | 2017-07-11 | 2017-10-13 | 西安航天动力试验技术研究所 | A kind of triangular wave altitude signal processing method and system |
-
2020
- 2020-01-28 RU RU2020103934A patent/RU2737595C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2006874C1 (en) * | 1991-07-25 | 1994-01-30 | Московский институт водного транспорта | Device for measuring distance to edges of navigating way and detecting obstacles on it |
| RU2061189C1 (en) * | 1993-03-03 | 1996-05-27 | Предприятие "Ариэль" | Streamlined surface |
| RU2197740C2 (en) * | 1997-12-16 | 2003-01-27 | Жестовский Феликс Кузьмич | Procedure measuring speed and angle of rake of flow of liquid and combined receiver of speed and angle of rake |
| RU2436040C2 (en) * | 2009-11-03 | 2011-12-10 | Учреждение Российской академии наук Институт прикладной физики РАН | Method for determination of kinematic characteristics of sea waves by optical panoramas of sea surface |
| CN107246899A (en) * | 2017-07-11 | 2017-10-13 | 西安航天动力试验技术研究所 | A kind of triangular wave altitude signal processing method and system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Mandlburger et al. | Analyzing near water surface penetration in laser bathymetry–A case study at the River Pielach | |
| Roman et al. | Application of structured light imaging for high resolution mapping of underwater archaeological sites | |
| Kleinrock et al. | Detailed tectonics near the tip of the Galapagos 95.5 W propagator: How the lithosphere tears and a spreading axis develops | |
| Singh et al. | Microbathymetric mapping from underwater vehicles in the deep ocean | |
| CN107219529A (en) | The acquisition methods and system of a kind of high-precision seafloor topography figure | |
| CN114488164B (en) | Synchronous positioning and mapping method for underwater vehicle and underwater vehicle | |
| AU5537599A (en) | Method for producing a 3d image | |
| Lin et al. | Improved methods for thin, surface boundary layer investigations | |
| KR102186733B1 (en) | 3D modeling method for undersea topography | |
| Halmai et al. | Applicability of a recreational-grade interferometric sonar for the bathymetric survey and monitoring of the Drava River | |
| Greated et al. | Particle image velocimetry (PIV) in the coastal engineering laboratory | |
| Mitchell | Processing and analysis of Simrad multibeam sonar data | |
| Kamgar-Parsi et al. | Underwater imaging with a moving acoustic lens | |
| CN113344953A (en) | Unmanned aerial vehicle-based machine vision tidal bore flow velocity measurement method | |
| Naus et al. | Precision in determining ship position using the method of comparing an omnidirectional map to a visual shoreline image | |
| RU2737595C1 (en) | Method of finding position of fictitious points of point pressure sources of wave systems in moving or streamlined object on and/or near boundary of media | |
| CN116184376A (en) | Underwater three-dimensional terrain and multi-beam image sonar data simulation system and method | |
| CN115290055A (en) | Coastal zone SBT-DEM construction method based on unmanned aerial vehicle and unmanned ship | |
| Figuero et al. | Dynamical study of a moored vessel using computer vision | |
| JP2002168952A (en) | Method of reconstituting submarine three-dimensional structure | |
| Solana Rubio et al. | Comparison between the employment of a multibeam echosounder on an unmanned surface vehicle and traditional photogrammetry as techniques for documentation and monitoring of shallow-water cultural heritage sites: A case study in the bay of Algeciras | |
| Grenzdörffer et al. | Investigations on the Possibilities of Monitoring Coastal Changes Including Shallow Under Water Areas With Uas Photo Bathmetry | |
| JP2806451B2 (en) | Wave height measurement method | |
| CN112731409B (en) | Multi-beam sounding data optimization method | |
| CN116559883A (en) | Correction method of side-scan sonar image and side-scan sonar mosaic image |