|
摘要
水下航行器上波浪引起的线性载荷很好
理解为规范形状。对于任意的旋转体形状，甚至存在一个解析解。另一方面，波浪引起的非线性荷载与
预测良好。假设无粘性流，复杂的势函数提供
但是需要大量的计算机资源来解决。本论文
研究了波浪作用在完全浸没的圆柱体上的非线性荷载
由两个叠加的规则波组成的波场。动态验证
首先进行称重传感器，以确保能够准确测量小负载。
测力传感器的动态测量误差小于8%。然后，通过
通过实验测量，这项研究根据经验绘制了这些的等高线图
非线性负载。这些荷载作为波高和
两个基础波中每一个的波长。通过覆盖
波长和观察两种不同的波高，本文创建了等高线图
并演示了如何崩溃
任何波高的非线性荷载。这些等高线图可用于
基于模型的系统工程工具用于预测
确保其满足机动和稳定性要求。
v
本页故意留空
不及物动词
目录
1简介1
1.1背景。1.
1.2动机。2.
1.3以前的工作。2.
1.4目标和意义。6.
2仪表和传感器7
2.1称重传感器。7.
2.2 Senix声学探头。8.
2.3信号调节器。11
2.4数据采集（DAQ）仪器。12
2.5电源。12
2.6部件组装。13
3设施和设备15
3.1动态验证设置。15
3.2带造波器的牵引箱。20
3.3测试夹具。22
3.4车身轮廓。25
4方法和程序27
4.1动态验证测试程序。27
4.2波浪荷载收集程序。30
4.3不确定性来源。32
5数据缩减35
5.1数据清理。35
5.2动态验证。35
七
5.3波幅和波长。38
5.4波浪荷载。40
6发现和分析45
6.1动态验证结果。45
6.2生成的波浪环境。48
6.3𝐹𝑧
, 𝐹𝑥, 和𝑀𝑦 线性荷载结果。49
6.4𝐹𝑧
, 𝐹𝑥, 和𝑀𝑦 非线性荷载结果。55
6.5较大波高结果。60
6.6非线性荷载图。62
7结论和建议67
7.1结论。67
7.2建议。68
附录A称重传感器适配器的工程图纸69
附录B SenixVIEW软件图形用户界面上的探头设置71
附录C动态验证测试矩阵77
附录D实验测试矩阵81
附录E静态和动态负载结果（信号开启𝐹𝑥) 91
附录F所有试验条件下的线性和非线性荷载结果
基线波浪环境93
附录G基线和大浪环境中线性和非线性荷载结果的比较103
八
附录H大波浪环境中无量纲非线性力与频率差的结果109
参考文献列表111
初始分发列表113
九
本页故意留空
x（x）
图表列表
图1.1在水平浸没板上传播的非线性波
四个区域。5.
图2.1 UDW3称重传感器。7.
图2.2 UDW3称重传感器尺寸。8.
图2.3 ToughSonic 14探头。9
图2.4楔形探头的位置。摘要
水下航行器上波浪引起的线性载荷很好
理解为规范形状。对于任意的旋转体形状，甚至存在一个解析解。另一方面，波浪引起的非线性荷载与
预测良好。假设无粘性流，复杂的势函数提供
但是需要大量的计算机资源来解决。本论文
研究了波浪作用在完全浸没的圆柱体上的非线性荷载
由两个叠加的规则波组成的波场。动态验证
首先进行称重传感器，以确保能够准确测量小负载。
测力传感器的动态测量误差小于8%。然后，通过
通过实验测量，这项研究根据经验绘制了这些的等高线图
非线性负载。这些荷载作为波高和
两个基础波中每一个的波长。通过覆盖
波长和观察两种不同的波高，本文创建了等高线图
并演示了如何崩溃
任何波高的非线性荷载。这些等高线图可用于
基于模型的系统工程工具用于预测
确保其满足机动和稳定性要求。
v
本页故意留空
不及物动词
目录
1简介1
1.1背景。1.
1.2动机。2.
1.3以前的工作。2.
1.4目标和意义。6.
2仪表和传感器7
2.1称重传感器。7.
2.2 Senix声学探头。8.
2.3信号调节器。11
2.4数据采集（DAQ）仪器。12
2.5电源。12
2.6部件组装。13
3设施和设备15
3.1动态验证设置。15
3.2带造波器的牵引箱。20
3.3测试夹具。22
3.4车身轮廓。25
4方法和程序27
4.1动态验证测试程序。27
4.2波浪荷载收集程序。30
4.3不确定性来源。32
5数据缩减35
5.1数据清理。35
5.2动态验证。35
七
5.3波幅和波长。38
5.4波浪荷载。40
6发现和分析45
6.1动态验证结果。45
6.2生成的波浪环境。48
6.3𝐹𝑧
, 𝐹𝑥, 和𝑀𝑦 线性荷载结果。49
6.4𝐹𝑧
, 𝐹𝑥, 和𝑀𝑦 非线性荷载结果。55
6.5较大波高结果。60
6.6非线性荷载图。62
7结论和建议67
7.1结论。67
7.2建议。68
附录A称重传感器适配器的工程图纸69
附录B SenixVIEW软件图形用户界面上的探头设置71
附录C动态验证测试矩阵77
附录D实验测试矩阵81
附录E静态和动态负载结果（信号开启𝐹𝑥) 91
附录F所有试验条件下的线性和非线性荷载结果
基线波浪环境93
附录G基线和大浪环境中线性和非线性荷载结果的比较103
八
附录H大波浪环境中无量纲非线性力与频率差的结果109
参考文献列表111
初始分发列表113
九
本页故意留空
x（x）
图表列表
图1.1在水平浸没板上传播的非线性波
四个区域。5.
图2.1 UDW3称重传感器。7.
图2.2 UDW3称重传感器尺寸。8.
图2.3 ToughSonic 14探头。9
图2.4楔形探头的位置。图6.14不同波长和0.5英寸波幅下无量纲非线性力与频率差的结果。65
图A.1称重传感器连接器侧适配器的工程图纸。69
图A.2称重传感器连接器侧适配器的工程图纸。70
图B.1探针1的实时SenixVIEW GUI设置。71
图B.2探针2的实时SenixVIEW GUI设置。72
图B.3探针3的实时SenixVIEW GUI设置。73
第十三条
图B.4探针4的实时SenixVIEW GUI设置。74
图B.5楔形探头的实时SenixVIEW GUI设置。75
图E.1 500磅称重传感器实验验证静态结果𝐹𝑥 频道91
图E.2 500磅称重传感器实验验证动态结果𝐹𝑥 频道92
图F.1测量和预测的非线性力的比较
在𝜆1/𝐿 = 1.00; 𝜆2/𝐿 = 各种各样的93
图F.2测量和预测的非线性力的比较
在𝜆1/𝐿 = 1.25; 𝜆2/𝐿 = 各种各样的93
图F.3测量和预测的非线性力的比较
在𝜆1/𝐿 = 1.50; 𝜆2/𝐿 = 各种各样的94
图F.4测量和预测的非线性力的比较
在𝜆1/𝐿 = 1.75; 𝜆2/𝐿 = 各种各样的94
图F.5测量和预测的非线性力的比较
在𝜆1/𝐿 = 2.00; 𝜆2/𝐿 = 各种各样的95
图F.6测量和预测的非线性力的比较
在𝜆1/𝐿 = 2.25; 𝜆2/𝐿 = 各种各样的95
图F.7测量和预测的非线性力的比较
在𝜆1/𝐿 = 2.50; 𝜆2/𝐿 = 各种各样的96
图F.8测量和预测的非线性力的比较
在𝜆1/𝐿 = 2.75; 𝜆2/𝐿 = 各种各样的96
图F.9测量和预测的非线性力的比较
在𝜆1/𝐿 = 3.00; 𝜆2/𝐿 = 各种各样的97
图F.10测量和预测的无量纲非线性的比较
力𝜆1/𝐿 = 1.00; 𝜆2/𝐿 = 各种各样的97
图F.11测量和预测的无量纲非线性的比较
力𝜆1/𝐿 = 1.25; 𝜆2/𝐿 = 各种各样的98
第十四条
图F.12测量和预测的无量纲非线性的比较
力𝜆1/𝐿 = 1.50; 𝜆2/𝐿 = 各种各样的98
图F.13测量和预测的无量纲非线性的比较
力𝜆1/𝐿 = 1.75; 𝜆2/𝐿 = 各种各样的99
图F.14测量和预测的无量纲非线性的比较
力𝜆1/𝐿 = 2.00; 𝜆2/𝐿 = 各种各样的99
图F.15测量和预测的无量纲非线性的比较
力𝜆1/𝐿 = 2.25; 𝜆2/𝐿 = 各种各样的100
图F.16测量和预测的无量纲非线性的比较
力𝜆1/𝐿 = 2.50; 𝜆2/𝐿 = 各种各样的100
图F.17测量和预测的无量纲非线性的比较
力𝜆1/𝐿 = 2.75; 𝜆2/𝐿 = 各种各样的101
图F.18测量和预测的无量纲非线性的比较
力𝜆1/𝐿 = 3.00; 𝜆2/𝐿 = 各种各样的101
图G.1测量和预测的非线性0.5
英寸和1.00英寸的波幅结果𝜆1/𝐿 = 1.50; 𝜆2/𝐿 =
各种各样的103
图G.2测量和预测的非线性0.5
英寸和1.00英寸的波幅结果𝜆1/𝐿 = 1.75; 𝜆2/𝐿 =
各种各样的103
图G.3测量和预测的非线性0.5
英寸和1.00英寸的波幅结果𝜆1/𝐿 = 2.00; 𝜆2/𝐿 =
各种各样的104
图G.4测量和预测的非线性0.5
英寸和1.00英寸的波幅结果𝜆1/𝐿 = 2.25; 𝜆2/𝐿 =
各种各样的104
图G.5测量和预测的非线性0.5
英寸和1.00英寸的波幅结果𝜆1/𝐿 = 2.50; 𝜆2/𝐿 =
各种各样的105
x伏
图G.6测量和预测的非线性0.5
英寸和1.00英寸的波幅结果𝜆1/𝐿 = 2.75; 𝜆2/𝐿 =
各种各样的105
菲古尔图G.7测量的无量纲非线性0.5英寸和
1.00英寸波幅结果𝜆1/𝐿 = 1.50; 𝜆2/𝐿 = 各种各样的106
图G.8测量的无量纲非线性0.5英寸和
1.00英寸波幅结果𝜆1/𝐿 = 1.75; 𝜆2/𝐿 = 各种各样的106
图G.9测量的无量纲非线性0.5英寸和
1.00英寸波幅结果𝜆1/𝐿 = 2.00; 𝜆2/𝐿 = 各种各样的107
图G.10测量的无量纲非线性0.5英寸和
1.00英寸波幅结果𝜆1/𝐿 = 2.25; 𝜆2/𝐿 = 各种各样的107
图G.11测量的无量纲非线性0.5英寸和
1.00英寸波幅结果𝜆1/𝐿 = 2.50; 𝜆2/𝐿 = 各种各样的108
图G.12测量的无量纲非线性0.5英寸和
1.00英寸波幅结果𝜆1/𝐿 = 2.75; 𝜆2/𝐿 = 各种各样的108
图H.1无量纲非线性力与频率差的结果
0.5英寸振幅波的不同波长。109
第十六章
表格列表
表2.1五个探头的设置。11
表3.1动态验证权重。19
表4.1动态验证的AMTI放大器设置。28
表4.2实验测量的AMTI放大器设置。30
表C.1动态验证测试矩阵。77
表D.1测试矩阵：D=1.5D，𝜆/𝐿 = 1.0. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
表D.2测试矩阵：D=1.5D，𝜆/𝐿 = 1.25. . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
表D.3测试矩阵：D=1.5D，𝜆/𝐿 = 1.50. . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
表D.4测试矩阵：D=1.5D，𝜆/𝐿 = 1.75. . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
表D.5测试矩阵：D=1.5D，𝜆/𝐿 = 2.0. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
表D.6测试矩阵：D=1.5D，𝜆/𝐿 = 2.25. . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
表D.7测试矩阵：D=1.5D，𝜆/𝐿 = 2.5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
表D.8测试矩阵：D=1.5D，𝜆/𝐿 = 2.75. . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
表D.9测试矩阵：D=1.5D，𝜆/𝐿 = 3.0. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
第十七条
本页故意留空
第十七条
首字母缩略词列表
AMTI先进机械技术公司。
CFD计算流体动力学
置信区间
DAQ数据采集
美国国防部
gm克
图形用户界面
赫兹
英寸
磅磅
基于MBSE模型的系统工程
NI国家仪器
NIST国家标准与技术研究所
NPS海军研究生院
秒-秒
美国-美国
美国-美国陆军
USN美国海军
无人水下航行器
西克斯牌手表
本页故意留空
xx个
致谢
我要对克拉莫博士的无私奉献表示最深切的感谢
支持、宝贵的指导和智慧之珠，感谢Whitcomb教授
愿意成为第二位读者，使这项研究更好。我也非常感激
海军系统工程系的所有教授和员工
研究生院。如果没有他们的模范和无止境，我就不会走到这一步
支持
最重要的是，我要感谢我亲爱的、非常支持我的妻子Gulsah，
还有我的好儿子凯文，他一直相信我。
最后，我要感谢我的母亲卡德里耶、我的妹妹富尔亚和我的兄弟法提赫，
他的爱永远伴随着我。 |
