附連水質(zhì)量講解

船舶與海洋工程實(shí)驗(yàn)技術(shù)附連水質(zhì)量試驗(yàn)報告學(xué)院：船舶與海洋工程班級：船海1301班姓名：禹宗昕學(xué)號：U201312263指導(dǎo)老師：汪磊試驗(yàn)時間：2016.5.26

試驗(yàn)?zāi)康牧私鉁y力系統(tǒng)六自由度船模水動力性能測試裝置的匸作原理，掌握其使用方法。熟悉附連水質(zhì)量測量試驗(yàn)的基本原理和試驗(yàn)方法，研究附連水質(zhì)量隨角度變化規(guī)律。通過試驗(yàn)測量船舶在IF定常水平運(yùn)動中的附連水質(zhì)量，為船舶設(shè)計(jì)研究提供有力的試驗(yàn)支撐。實(shí)驗(yàn)原理附連水質(zhì)量是衡量船舶航行性能的重要指標(biāo)之一。進(jìn)行附連水質(zhì)量試驗(yàn)時,使用測試裝置的六自由度平臺帶動試驗(yàn)船模使其在K度方向上受強(qiáng)迫往復(fù)運(yùn)動,船模沿某一水平方向作周期性往復(fù)運(yùn)動時，其水平運(yùn)動二階微分方程為:(1)川為船模質(zhì)量：△冶為附連水質(zhì)量：為船模運(yùn)動加速度：為船模運(yùn)動速度:〈?為船模運(yùn)動阻尼系數(shù)；尸為船模所受到的外力；（川七5】）：*為船模慣性力；儀為船模阻尼力。步而運(yùn)動機(jī)構(gòu)固定安裝底座平而運(yùn)動機(jī)構(gòu)的華感器安裝平面拖卒步而運(yùn)動機(jī)構(gòu)固定安裝底座平而運(yùn)動機(jī)構(gòu)的華感器安裝平面拖卒圖1實(shí)驗(yàn)安裝示意圖圖1實(shí)驗(yàn)安裝示意圖?■?回測力傳感器如圖1所示正確安裝實(shí)驗(yàn)裝置，使船模受強(qiáng)迫往復(fù)運(yùn)動，其運(yùn)動位移為》=Asin￡yr,其中切=2”/,通過在六自由度平面運(yùn)動機(jī)構(gòu)設(shè)置A和/能使船

模實(shí)現(xiàn)該運(yùn)動。對位移函數(shù)依次求導(dǎo)即可得到船模速度A=A^COS，船模加速度』-而/血効o另外,可以通過六維測力傳感器能夠測得船模所受外力F,將這四組量置于橫坐標(biāo)均為時間軸的直角坐標(biāo)系中。如圖2所示為船模作往復(fù)運(yùn)動下，最終整理得到的船模位移、速度、加速度與所受外力與時間的關(guān)系曲線。在圖中豎線所在的時刻，船模速度為0,船模此時的阻尼力為0,提取該時刻的船模所受外力和運(yùn)動加速度，按公式1即可求得船模在該加速度下的附連水質(zhì)量。圖2圖2船模位移.速度、加速度、外力時間曲線試驗(yàn)流程模型在拖曳水池中進(jìn)行附連水質(zhì)量試驗(yàn),必須進(jìn)行一水列的準(zhǔn)備lift：：模型制作：根據(jù)實(shí)際的主尺度和示意圖按選定的縮尺比丄繪制模型加工1.1-經(jīng)過材料的下料、膠合、切削、加工和油漆等各種工序，制作成表面光滑,符合精度要求的模型。安裝模型：將六自由度運(yùn)動平臺系統(tǒng)吊裝到拖車上安置固定并且通電,將六維測力傳感器與船模通過法蘭盤連接，將船模漂浮于水池上；通過六自Hl度平臺的連接桿和其自身升降功能將六自山度平臺調(diào)節(jié)到合適的高度，并與六維力==■==■數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的安裝和調(diào)試：安裝位移測距傳感器并與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連

接，將力位移傳感器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接，將兩系統(tǒng)的采集頻率均設(shè)置為100Hz：啟動六自由度運(yùn)動平臺使其作往復(fù)運(yùn)動,觀察數(shù)據(jù)采集情況，確保數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性。數(shù)據(jù)采集：設(shè)置六自由度運(yùn)動機(jī)構(gòu)的運(yùn)動幅值和周期，使其帶動船模作簡諧運(yùn)動，釆集每?組匸況下船模運(yùn)動位移和所受到的外力時程結(jié)果。試驗(yàn)儀器六分力天平品牌為德FC-K6D68,具體型號為六分力天平品牌為德FC-K6D68,具體型號為K6D682kN/50Nin.如圖所示，三個力的量程分別為2kN,2kN,4kN,精度為±IN,三個力矩的量程為20Niil精度為土O.lNm：六自由度平臺帶動試驗(yàn)船模做正弦運(yùn)動的最大幅值為50cm：最大頻率為1Hz；數(shù)據(jù)采集軟件與六分力天平配合使用，其窗口如圖所示，在使用測試裝粗進(jìn)行船模水動力性能試驗(yàn)時，待測試裝置平穩(wěn)工作后再幵啟數(shù)據(jù)采集窗口，點(diǎn)擊“清零按鈕”后再點(diǎn)擊“開始釆集”按鈕，通過六分力天平測得的船模所受力和力矩將顯示在該窗口上,其中，窗口左側(cè)顯示船模所受力和力矩的實(shí)時圖像數(shù)據(jù)，右側(cè)則顯示相應(yīng)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，待試驗(yàn)結(jié)束后，點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)查看”按鈕查看試驗(yàn)數(shù)據(jù)，再點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)存儲”按鈕進(jìn)行數(shù)據(jù)保存，最后點(diǎn)擊“退出”按鈕退出數(shù)據(jù)釆集窗口。六分力夭平實(shí)物圖衲FlSill. -JIIh MltH -?0lfcliM.187 t&!&4618T區(qū)成仏七的成切 伯】城以可-?0lfcliM.187 t&!&4618T區(qū)成仏七的成切 伯】城以可Iili5￡1ff7M蜘貝戚t4d?-W?8；at^Li*JOU/tLAEIfMilijE2601116NlMWMI4/36XlMWm^tL^_抓144播 XtAtlK數(shù)據(jù)采集窗口五.數(shù)據(jù)記錄與處理試驗(yàn)船模采用較為簡單的箱型船體，其總長為1350問，型寛為240響，型深為240mm,最大吃水為120皿排水量為10kg。圖3.1試驗(yàn)船模實(shí)物圖

第1組試饗數(shù)據(jù)t(s)*(m/s2)F(N)000.3810.5-0.0060.430

1-0.0120.4381.5-0.0160.4022-0.0190.3272.5-0.0200.2203-0.0190.0923.5「0.016-0.0154-0.012-0.1784.5-0.006-0.29450-0.3815.50.006-0.43060.012-0.1386.50.016-0.40270.019-0.3287.50.020-0.221S0.019-0.0938.50.0160.04590.0120.1789.50.0060.2931000.380由復(fù)化辛普森公式求積分f球g)+4/(%)+/(.q)]=￡[/(々)+2葺心+4立/(氣頊)+/(b)]6 jZi [_? 2半個周期內(nèi)加速度的積分：F二1/6*[0+4*(-0.006)+2*(-0.012)+4*(-0.016)+2*(-0.019)+4*(-0.020)+2^(-0.019)+4+(-0.016)+2*(-0.012)+4*(-0.006)+0：=-0.0636半個周期內(nèi)力的積分：,'■v=1/6*CO.381H+0.430+2*0.438H*0.402+2*0.327H+0.220+2*0.092H*(0.045)+2^(-0.178)+4*(-0.291)+(-0.381)：=0.7046釆用辛普生法計(jì)算半個周期內(nèi)加速度和外力的積分，消除阻尼力的影響得到船模慣性質(zhì)量'減去船模排水量得到附連水質(zhì)量，由+知Am二F褓-m=0.7016/0.0636-10=1.0786kg六.誤差分析1?截?cái)嗾`差三在加速度和力的積分中運(yùn)用了復(fù)化辛普森方法，理論上精度比單純的辛普森積分法和梯形，矩形積分方法精度都會高一些，但依舊存在截?cái)嘣O(shè)差。如果有需要，可以考慮牛頓-柯思特積分，2.系統(tǒng)i吳芹上可通過改息儀器精度來喊小系統(tǒng)誤差\以及實(shí)驗(yàn)物體本身，模型精度是杏符合要求?六自出度平臺的安裝等，可盡量精準(zhǔn)。3?偶然誤差、可以通過嚴(yán)格控制實(shí)驗(yàn)條件，比如減小試驗(yàn)時拖車上人員的走凱或者增加試驗(yàn)次數(shù)，來減小偶然誤差&以及數(shù)據(jù)采集，待平臺運(yùn)動平穩(wěn)時再開始收集有效數(shù)據(jù)“七試驗(yàn)小節(jié)這是我們的最?后個試驗(yàn)，也是我感觸最深的個試騙。之前老帥問仰沒有見過六自由度平臺，答案一直都是肯定的'自以為見過好幾次□然而之前平臺一直是在小樓梯上放4"「I己根本沒想