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专利号: 2022111490776
申请人: 江苏科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-03-02
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种用于拖曳船模的非接触式姿态测定装置,其特征在于:包括安装在试验模型(3)上方的拖曳框架(4),拖曳框架(4)上设置拖曳支架(5),拖曳支架(5)下端有一夹紧装置(6)将试验模型(3)夹紧;所述试验模型(3)正浮于试验水池(1)上,试验水池(1)侧壁设置一激光触发器(2);所述试验模型(3)上安装导航板(8)、倾角传感器(13);所述试验模型(3)艏部和艉部甲板上分别设置一激光测距仪(12),拖曳框架(4)上设置与激光测距仪(12)相对应的遮光板(11);所述激光测距仪(12)固定在转动轴(15)上与舵机(14)连接;舵机(14)、倾角传感器(13)、激光触发器(2)分别与控制器(16)连接;所述激光触发器(2)与第一无线通信模块连接,所述控制器(16)与第二无线通信模块连接;

当所述试验模型(3)经过激光触发器(2)时,触发信号通过第一无线通信模块、第二无线通信模块将传递给控制器(16),控制器(16)结合倾角传感器(13)采集到的试验模型(3)的倾角数据,通过控制舵机(14)的转动来调节激光测距仪(12)的偏转角度。

2.根据权利要求1所述的用于拖曳船模的非接触式姿态测定装置,其特征在于:所述激光触发器(2)预先设置于试验模型(3)的匀速稳态运动段。

3.根据权利要求1所述的用于拖曳船模的非接触式姿态测定装置,其特征在于:所述遮光板(11)通过桁架(10)固定在拖曳框架(4)上,遮光板(11)保持水平;当所述试验模型(3)运动时,激光测距仪(12)的测点始终落在遮光板(11)上。

4.根据权利要求1所述的用于拖曳船模的非接触式姿态测定装置,其特征在于:所述拖曳框架(4)和试验模型(3)之间还设有拖曳钢丝线(17),拖曳钢丝线(17)一端连接拖曳框架(4),其另一端绕过定滑轮(7)连接试验模型(3)。

5.一种用于拖曳船模的非接触式姿态测定方法,其特征在于,应用于权利要求1所述的用于拖曳船模的非接触式姿态测定装置,所述方法包括以下步骤:步骤一:拖曳支架(5)拖动试验模型(3)运动,夹紧装置(6)打开,试验模型(3)在自由模态下进入匀速稳态运动阶段,将激光触发器(2)布置于此运动阶段,反复调节定滑轮(7)的高度使得拖曳钢丝线(17)在此运动阶段水平拖曳试验模型(3);

步骤二:在试验模型(3)正浮且被夹紧的初始时刻,通过控制器(16)调整舵机(14)角度使激光测距仪(12)的测距激光保持垂直,通过控制器(16)读取试验模型(3)艏部和艉部的激光测距仪(12)数据分别为z11、z21,分别测量试验模型(3)中站位置到两激光测距仪(12)的水平距离为x1、x2,设置倾角传感器(13)当前位置为零点;

步骤三:重复步骤一中的操作拖动试验模型(3),试验模型(3)通过预先调节过位置的拖曳钢丝线(17)获得恒定的艏向牵引力,进入自由模态下的匀速运动;

步骤四:试验模型(3)匀速通过激光触发器(2),激光触发器(2)通过第一无线通信模块、第二无线通信模块将触发信号传递给控制器(16),控制器(16)向倾角传感器(13)发送指令读取角度,将此角度θ作为试验模型(3)的纵倾角;控制器(16)将角度信号编码为PWM信号后通过其内置的通用定时器模块输出给舵机(14),使得舵机(14)反向转动θ角,使激光测距仪(12)重新恢复垂直状态;

步骤五:控制器(16)读取激光测距仪(12)恢复垂直状态后的数据,试验模型(3)艏部和艉部测得距离分别为z12、z22;

步骤六:根据激光测距仪(12)测得的数据和倾角传感器(13)测得的纵倾角θ,计算出试验模型(3)的总体升沉值δ0、艏部升沉值δ1、艉部升沉值δ2。

6.根据权利要求5所述的用于拖曳船模的非接触式姿态测定方法,其特征在于,步骤六中,所述试验模型(3)的总体升沉值δ0的计算公式为:δ0=z11‑z12‑x1tanθ

δ0=z21‑z22+x2tanθ

其中,z11、z21分别为艏部和艉部激光测距仪在初始时刻记录的距离值;z12、z22分别为艏部和艉部激光测距仪在匀速稳态运动时刻记录的距离值;x1、x2分别为船模中站位置到艏部和艉部布置激光测距仪站位的水平距离。

7.根据权利要求5所述的用于拖曳船模的非接触式姿态测定方法,其特征在于,步骤六中,所述试验模型(3)的艏部升沉值δ1的计算公式为:其中,δ0表示总体升沉值;L表示艏柱到艉柱的水平距离;θ表示试验模型的纵倾角。

8.根据权利要求5所述的用于拖曳船模的非接触式姿态测定方法,其特征在于,步骤六中,所述试验模型(3)的艉部升沉值δ2的计算公式为:其中,δ0表示总体升沉值;L表示艏柱到艉柱的水平距离;θ为试验模型的纵倾角。