[发明专利]一种双桨双舵船的船体对舵的整流系数确定方法

说明书

本发明公开了一种双桨双舵船的船体对舵的整流系数确定方法，涉及水动力技术领域，该方法针对双桨双舵船在实验室水池环境下，通过在不同试验工况下开展操纵性回转运动约束模试验获取回转运动约束模试验数据，通过对获取到的数据进行数据近似和回归处理即可确定双桨双舵船的船体对舵的水动力干扰中的整流系数，弥补了这一行业的技术空缺，而且操作简单、数据相关性高，且具有良好的工程效果。

技术领域

本发明涉及水动力技术领域，尤其是一种双桨双舵船的船体对舵的整流系数确定方法。

背景技术

船舶拘束模型试验是目前获得船舶水动力导数的应用最为广泛的方法，即用机械的约束，强迫船模作规定的运动，如直线运动、回转运动等，在模型试验时，通过系统地改变船模的运动参数，测定作用在船模上的水动力，从而求得各水动力系数。拘束模型试验中的回转运动约束模试验时，强制船模按一定回转半径、一定的姿态角以一定的角速度作定常回转运动，用多分力传感器可以测量作用在船模船体的水动力。船舶在进行回转运动约束模试验时，船模的运动是一种水平面内的约束模型运动。进行船舶操纵性水动力约束模试验时，应满足试验速度的傅汝德数相等。

在船舶操纵运动中，舵力是仅次于船体力的最重要的水动力。由于船、桨、舵的相互干扰使舵前来流速度和攻角不等同于船速和操舵角，因此在舵力表达式中应考虑船体、桨、舵的相互干扰。船舶分离型数学模型，是以船体、桨、舵各自的水动力特性为基础，并考虑其间的相互水动力干扰。船体对舵的干扰，主要表现在由于船体的存在，改变了舵前来流速度和舵前来流方向(以船体对舵的整流系数表示)，目前还未有针对双桨双舵船确定整流系数的方法。

发明内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种双桨双舵船的船体对舵的整流系数确定方法，本发明的技术方案如下：

一种双桨双舵船的船体对舵的整流系数确定方法，该方法包括：

制作双舵船的由船体模型和舵模型构成的船模，并对船模开展敞水舵水动力测试试验确定法向力系数；

在不同试验工况下对船模进行操纵性回转运动约束模试验并在每次操纵性回转运动约束模试验中获取当前试验工况下作用在船模上的左舵力和右舵力，不同试验工况的舵角、漂角以及角速度存在至少一个不同；

对所有左舵力和右舵力中属于每一类的所有舵力，对该类所有舵力分别进行无因次化处理得到无因次化舵力，并在相同漂角和角速度下，对无因次化舵力和舵角做拟合曲线确定线性部分直线的斜率和截距，根据斜率、法向力系数和截距确定相应漂角和角速度对应的中间变量；

基于角速度确定无因次回转角速度，基于漂角确定无因次侧向速度，对左舵力的各个中间变量分别相应于各自对应的无因次回转角速度和无因次侧向速度进行回归处理并根据回归系数计算得到船体对左舵的整流系数，对右舵力的各个中间变量分别相应于各自对应的无因次回转角速度和无因次侧向速度进行回归处理并根据回归系数计算得到船体对右舵的整流系数。

其进一步的技术方案为，对中间变量相应于无因次回转角速度和无因次侧向速度进行回归处理并根据回归系数计算得到船体对左右舵的整流系数，包括对于每一类舵力对应的各个中间变量：

按照-a·v′-b·r′的形式进行回归处理得到第一回归系数a和第二回归系数b，其中，r′为无因次回转角速度，v′为无因次侧向速度；

确定整流系数k＝b/a。

其进一步的技术方案为，基于角速度确定无因次回转角速度，基于漂角确定无因次侧向速度，包括：

确定无因次回转角速度r′＝r/L，确定无因次侧向速度v′＝sinβ，其中r为角速度，L为船模的长度，β为漂角。

其进一步的技术方案为，根据斜率、法向力系数和截距确定中间变量，包括：

根据斜率和法向力系数确定舵前来流速度比，舵前来流速度比为舵前来流速度与船模速度的比值；