风翼助航船舶的风翼受力测量方法研究-哈尔滨工程大学学报.PDF

第３７卷第４期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 哈　 尔　 滨　 工　 程　 大　 学　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ｖｏｌ．３７ №．４ ２０１６年４月　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈａｒｂｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ａｐｒ．２０１６ 风翼助航船舶的风翼受力测量方法研究 １ ２ １ ２ ２ 王迪 ，王国峰 ，孙培廷 ，郑凯 ，范云生 （１．大连海事大学 轮机工程学院，大连 １１６０２６；２．大连海事大学 信息科学技术学院，大连 １１６０２６） 摘　 要：为直接获得准确的风翼助航船舶风翼受力大小与方向，对于采用圆柱形桅杆的风翼系统，提出了通过采用 测量桅杆弯曲应变间接获得风翼受力的测量方法。 首先给出了采用电阻应变片组成的半桥差动电路设计的测量 装置结构。 然后在弯曲应变测量技术基础上，通过理论分析研究获得风翼受力大小与方向的测量方法。 最后，通 过大量的实验测量数据，验证了该测量方法的有效性与可行性。 研究结果表明，该测量方法具有系统测量装置结 构简单、安装与操作方便，测量范围大、稳定性与线性度好等特点，从而解决了一类风翼助航船舶推进控制系统的 风翼受力测量问题。 关键词：风翼助航船舶；风翼受力测量；圆柱形桅杆；弯曲应变；半桥差动电路；测量装置；实验验证 ｄｏｉ：１０．１１９９０／ ｊｈｅｕ．２０１５０８０３７ 网络出版地址：ｈｔｔｐ：／ ／ ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ ｋｃｍｓ／ ｄｅｔａｉｌ／ ２３．１３９０．ｕ１００９．００４．ｈｔｍｌ 中图分类号：Ｕ６６５　 文献标志码：Ａ　 文章编号：１００６⁃７０４３（２０１６）０４⁃０４９２⁃０６ Ｗｉｎｇ ｔｈｒｕｓｔ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｗｉｎｇ⁃ａｓｓｉｓｔｅｄ ｓｈｉｐｓ １ ２ １ ２ ２ ＷＡＮＧ Ｄｉ ，ＷＡＮＧ Ｇｕｏｆｅｎｇ ，ＳＵＮ Ｐｅｉｔｉｎｇ ，ＺＨＥＮＧ Ｋａｉ ，ＦＡＮ Ｙｕｎｓｈｅｎｇ （１． Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍａｒｉｎｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｄａｌｉａｎ Ｍａｒｉｔｉｍｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｄａｌｉａｎ １１６０２６，Ｃｈｉｎａ；２． Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈ⁃ ｎｏｌｏｇｙ，Ｄａｌｉａｎ Ｍａｒｉｔｉｍｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｄａｌｉａｎ １１６０２６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ ｏｂｔａｉｎ ｔｈｅ ａｃｃｕｒａｔｅ ｗｉｎｇ ｔｈｒｕｓｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｒｕｓｔ ｆｏｒ ｗｉｎｇ⁃ａｓｓｉｓｔｅｄ ｓｈｉｐｓ ｗｉｔｈ ｒｅｓｐｅｃｔ ｔｏ ｔｈｅ ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ ｗｉｎｇ⁃ｍａｓｔ ｓｙｓｔｅｍ，ｗｅ ｐｒｏｐｏｓｅ ａ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｏｂｔａｉｎｉｎｇ ｗｉｎｇ ｔｈｒｕｓｔ ｂｙ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｂｅｎｄｉｎｇ ｓｔｒａｉｎｏｆｔｈｅｍａｓｔ．Ｆｉｒｓｔ，ｗｅｄｉｓｃｕｓｓｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｄｅｖｉｃｅｗｉｔｈａｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｓｔｒａｉｎ ｇａｕｇｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｈａｌｆ⁃ｂｒｉｄｇｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｃｉｒｃｕｉｔ． Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｂｅｎｄｉｎｇ⁃ｓｔｒａｉｎ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｗｅ ｕｓｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｔｏ ｏｂｔａｉｎｔｈｅｗｉｎｇｔｈｒｕｓｔ ａｎｄｄｉｒｅｃｔｉｏｎ． Ｆｉｎａｌｌｙ，ｗｅｃａｒｒｙ ｏｕｔ ｎｕｍｅｒｏｕｓｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓａｎｄａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｄａｔａ ｔｏ ｖｅｒｉｆｙ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ａｎｄ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓ