一種拖曳水池中的分段造波方法
2023-05-03 04:44:36 1
專利名稱：一種拖曳水池中的分段造波方法
技術領域：
本發明屬於船舶工程試驗研究技術領域，涉及到不規則波對行進中船模作用的試驗研究，特別涉及到波列數據分段造波並對各段的試驗數據整合的方法。
背景技術：
目前在拖曳水池中研究波浪對行進中船模作用時，大部分採用規則波試驗，由於規則波離散為較短的波列數據就能夠反映其全部特性，容易實現。而實際的海浪為不規則波浪，在拖曳水池中進行不規則波模擬試驗時，由於水池長度有限，而不規則波譜離散的波列數據較長，拖車在軌道上按試驗設定的速度跑完整個試驗區時，造波機生成的波列可能還沒有結束。因此，目前拖曳水池中進行不規則波試驗時也是由很短的波列數據代替整個波列數據，不能夠全面的反映不規則波譜的特性。
發明內容
本發明提出了一種拖曳水池中的分段造波方法，解決了存在的上述問題，使得整個不規則波譜離散的波列數據都對行進中的船模產生了作用，能夠真實地反映不規則波譜的模擬試驗效果。本發明通過對拖曳試驗啟動階段和停止階段的特殊處理，實現了各段試驗數據的完整拼接，採用的技術方案如下造波過程中，根據拖車具體的運行情況，進行分段造波，每完成一段波列數據，拖車回歸起點，在後一段的波列中再次運行，直至造波機生成完整個波列數據，最後將採集到的試驗數據拼接起來，形成一組完整的波譜模擬試驗過程。為了各段數據很好的拼接，要對試驗啟動階段和停止階段進行處理，首先根據本組波浪參數計算啟動階段所需時間tl，tl =nlX AT+Tl+3XTs，其中ml為數據起始點到第一個換向點的波列個數，ΔΤ為波列數據的時間間隔，Tl為由起始點運行到換向點增加的時間，以使造波機緩慢啟動，Ts為本組波浪的有效周期。試驗停止階段，拖車和造波機同時停止，而拖車停止的位置和造波板之間還有一段距離X，這區間的波浪沒有參與試驗，計算此段未參與試驗的造波時間t2，t2 = χXTs/ (2X π /k)，其中Ts為有效周期，k為波數。下一段造波時，將波列數據起始點前移η = (tl+t2)/AT個點，拖車在造波機啟動 tl時間開始運行，即實現了兩段數據的完整結合。本發明的效果和益處是在拖曳水池中研究不規則波對行進中船模進行作用時， 能夠全面真實地反映不規則波譜的特性。
附圖1為拖曳水池平面圖。附圖2為拖曳水池剖面圖。
圖中1拖車；2船模；3試驗波浪；4拖曳水池池底；5造波板；6造波機安裝臺；7 電動缸；8驅動裝置；9軌道；10造波機。
具體實施例方式下面結合技術方案和附圖詳細敘述本發明的具體實施方式
。在拖曳水池中進行不規則波模擬試驗時，由於水池長度有限，拖車1在軌道9上按試驗設定的速度跑完整個試驗區時，造波機10生成的波列可能還沒有結束，所以，必需將波列數據分段，每完成一段波列數據，拖車1回歸起點，在後一段的波列中再次運行。例如 拖車1跑完整個行程需20s的時間，而造波機10生成完整個波列需要80s，這樣，可以把造波序列分成4段，造波機10每生成一段波列數據，拖車1跑一遍，最後，將採集到的試驗數據拼接起來，形成一組完整的波譜模擬試驗過程。為了使用方便，試驗時並不提前將波列數據分好，而是在拖車1停止的同時，停止造波，下一段試驗繼續造波，重複這一過程，直到整個波列數據都完成。每次造波開始階段， 造波機10要有個啟動過程，而且，從靜水開始造波，波浪傳播也要有個時間過程，所以，剛開始的一段試驗數據是無效的，在停止階段，拖車1和造波機10同時停止，而拖車1停止的位置和造波板5之間還有一段距離，這區間的波浪沒有參與試驗，在下一段造波時要考慮進去。每次停止時，記錄當前波列數據的位置，例如波列數據共有8192個點，當前已發送2000個，則當前數據位置為O000/8192)，根據本組波浪參數計算啟動階段所需時間tl， tl = nlX AT+Tl+3XTs，其中nl為數據起始點到第一個換向點的波列個數，ΔΤ為波列數據的時間間隔，Tl為由起始點運行到換向點增加的時間，Ts為本組波浪的有效周期。上一次試驗拖車1停止位置與造波板5之間距離為X，根據給定的波浪參數，計算出波浪由造波板5發出，傳到χ遠處，需要時間t2，t2 = xXTs/(2X π/k)，其中Ts為有效周期，k為波數。假設控制時間間隔為ΔΤ = 0. 02s，則η = (tl+t2)/0. 02為需要從上次停止點前移的數據個數，假設計算得到η = 100，則計算出下次試驗起始點為2000-100 = 1900點的位置，當造波機10啟動tl時間，拖車1運行，開始試驗，如此重複幾遍，完成整個波列數據， 最後，將每次採集到的波高數據拼接起來，形成完整的波譜模擬試驗數據，進行分析處理。
權利要求
1. 一種拖曳水池中的分段造波方法，其特徵在於，造波過程中，分段造波，每完成一段波列數據，拖車回歸起點，在後一段的波列中再次運行，直至造波機生成完整個波列數據， 最後將採集到的試驗數據拼接起來，形成一組完整的波譜模擬試驗過程；試驗啟動階段和停止階段處理首先根據本組波浪參數計算啟動階段所需時間tl，tl =nix AT+T1+3XTS，其中nl為數據起始點到第一個換向點的波列個數，ΔΤ為波列數據的時間間隔，Tl為由起始點運行到換向點增加的時間，以使造波機緩慢啟動，Ts為本組波浪的有效周期；試驗停止階段，拖車和造波機同時停止，而拖車停止的位置和造波板之間還有一段距離X，這區間的波浪沒有參與試驗，計算此段未參與試驗的造波時間t2，t2 = xXTs/(2X π /k)，其中Ts為有效周期，K為波數；下一段造波時，將波列數據起始點前移η = (tl+t2) / Δ T個點，拖車在造波機啟動tl 時間開始運行，即實現了兩段數據的完整結合。
全文摘要
一種拖曳水池中的分段造波方法，屬於船舶工程實驗研究技術領域。其特徵是在拖曳水池中進行不規則波模擬試驗時，由於水池長度有限，而不規則波的波列數據較長，拖車在軌道上按試驗設定的速度跑完整個試驗區時，造波機生成的波列還沒有結束，因此，將波列分段，每完成一段波列數據，拖車回歸起點，在後一段的波列中再次運行，直至造波機生成完整個波列，最後，將採集到的實驗數據拼接起來，形成一組完整的波譜模擬試驗過程。本發明的效果和益處是在拖曳水池中研究不規則波對行進中船體進行作用時，能夠全面真實地反映不規則波譜的特性。
文檔編號G01M10/00GK102230840SQ20111015442
公開日2011年11月2日 申請日期2011年6月9日 優先權日2011年6月9日
發明者張群, 李木國, 楊洪齊, 柳淑學, 王靜 申請人:大連理工大學