一种航行中喷水推进器的喷口流量的测量方法技术

本发明专利技术公开了一种航行中喷水推进器的喷口流量的测量方法，将动压传感器和含气量传感器安装于喷水推进器所在的平台上，将航速测量仪固定于平台上，测量方法包括用于确定动压偏大系数的拖桩步骤、用于确定平台运动影响系数的拖拉步骤和用于确定航行中喷水推进器的喷口流量的航行测定步骤，其中，拖桩步骤确定动压偏大系数；拖拉步骤确定平台运动影响系数；航行测定步骤确定喷口流量。本发明专利技术的测量方法能够对航行过程中喷水推进器喷口流量进行精确测量，本发明专利技术的测量方法原理明确，步骤清晰，各测量值的测试方法也非常明确，易于实现。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术水流流量测量领域，具体涉及。
技术介绍
喷水推进器是水上机动平台的一种动力装置，喷口流速及流量是衡量喷水推进器工作性能的一个重要指标。在实际航行工况下，喷水推进器喷水中通常含有气体，喷口的喷水流速也非常大、振动也很强烈，受这些条件的限制，目前没有对航行中喷水推进器喷口流量(即喷口的喷水流量)进行有效测量的方法，测量结果存在较大的偏差，因此，寻求一种可对航行中喷水推进器喷口流量进行有效测量的方法十分必要。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种可对航行中喷水推进器的喷口流量进行有效测量的方法。本专利技术采用的技术方案为，将动压传感器和含气量传感器通过传感器安装基座安装于喷水推进器所在的平台上，使动压传感器和含气量传感器位于喷水推进器的喷口的正前方；将航速测量仪固定于所述平台上， 用以测量所述平台的航速，所述测量方法包括用于确定动压偏大系数β的拖桩步骤、用于确定平台运动影响系数I的拖拉步骤和用于确定航行中喷水推进器的喷口流量Q的航行测定步骤，其中，所述拖桩步骤为将拖桩固定于岸上，拖桩绳的一端拴于所述拖桩上，另一端栓于喷水推进器所在的平台上，所述拖桩绳串联有用于测量拖桩拉力的拉力计；实施拖桩时，启动喷水推进器，通过拉力计获取喷水推进器在喷出水流时于拖桩绳212上产 生的拉力f，单位为N ;通过所述动压传感器获取喷水推进器的第一喷口水流动 SP1，单位为Pa ；所述动压偏大系数P =，其中，α为拖桩绳与水平面间的水平夹角，单位为度；S为喷水推进器的喷口面积，单位为m2 ；所述拖拉步骤为将一拖拉绳的一端拴于所述平台上，另一端拴于拖拉动力装置上；实施拖拉时，关闭喷水推进器，启动拖拉动力装置，通过拖拉动力装置拉动所述平台运动，并通过所述动压传感器获取喷水推进器的第二喷口水流动压P2，单位为Pa;通过所述含气量传感器获取喷水推进器的第一喷口水流含气量P1，单位为％ ;通过所述航速测量仪获取喷水推进器所在平台的第一航速Vhl，单位为m/s ；通过P2P = I(1-A) An(^Fw)2确定平台运动影响系数ξ，其中，Pm为所述平台运动时所在介质的静水密度，单位为kg/m3 ；所述航行测定步骤为启动喷水推进器，使喷水推进器驱动所在平台运动，通过所述动压传感器获取喷水推进器的第三喷口水流动压P3,单位为Pa ;通过所述含气量传感器获取喷水推进器的第二喷口水流含气量P2，单位为％ ;通过航速测量仪获取喷水推进器所在平台的第二航速Vh2，单位为m/s ；通过P3/ = |(l-p2) A ( G+M2)2确定喷口流速VP，喷口流速的单位为m/s ；并通过Q = S(1-P2) PmVp确定喷口流量Q，喷口流量的单位为kg/s。其中，所述动压传感器和含气量传感器均安装于位于喷口的正前方70mm 80mm 的位置上。其中，所述拉力计、动压传感器、含气量传感器和航速测量仪与处理计算机通信连接，以将采集到的信号传输至处理计算机，以通过处理计算机获取动压偏大系数、平台运动影响系数、喷水推进器的喷口流速及喷口流量。其中，所述含气量传感器的检测处理方法为 步骤1:将测量电桥的测量电极置于被测介质中，其中，所述测量电桥包括电阻值为Rs的电桥电阻和所述测量电极，将正负等幅的音频交流信号输入至所述测量电极和电桥电阻构成的串联电路的两端，其中，测量电极的两端作为测量电桥的输出端输出极板电压；步骤2 :获取音频交流信号的有效值Ev和测量电极的极板电压的有效值Ei ；步骤3 :获取测量电极间的电阻值Ri,其中，式= ，i = P对应测量电极置于厶V ·Α所述被测介质中的检测量，i = O对应测量电极置于不含气的所述被测介质中的检测量；步骤4 :计算测量电极间的水流含气量P，其中，P=，其中，水流含气Kp/kO +U)量P为体积浓度；所述含气量传感器根据所述检测处理方法获取拖拉步骤中测量电极所处的流场环境的第一喷口水流含气量P工，并获取航行测定步骤中测量电极所处的流场环境的第二喷口水流含气量P2。其中，步骤2中，通过激励源有效值转换电路获得所述音频交流信号的有效值Ev， 通过电极有效值转换电路获得所述极板电压的有效值Ei ;步骤2中，音频交流信号的有效值Ev经激励源转换电路转换为激励源标准电流信号Ιν，极板电压的有效值Ei经电极转换电路转换为极板标准电流信号Ii，其中，激励源转换电路与电极转换电路的转换系数相同；所述含气量传感器通过其数据采集处理单元执行步骤3和4，所述激励源标准电流信号经激励源电流信号隔离模块输入至数据采集处理单元中，极板标准电流信号Ii经电极电流信号隔离模块输入至数据采集处理单元；所述数据采集单元根据尺计算测1V-1I量电极置于所述被测介质中的电阻值Rp及测量电极置于不含气的所述被测介质中的电阻值Ro。其中，所述音频交流信号的幅值为±12V ±18V，频率为1500Hz 3000Hz。本专利技术的有益效果为本专利技术的测量方法能够对航行过程中喷水推进器喷口流量进行精确测量，本专利技术的测量方法原理明确，步骤清晰，各测量值的测试方法也非常明确， 易于实现；另外，本专利技术的含气量传感器的检测处理方法由于采用了正负等幅的音频交流信号作为激励源，有效解决电极表面极化和钙化的问题；另外，采用音频交流信号及极板电压的有效值作为检测量，简化了信号检测单元的复杂性，提高了电路的可靠性；再者，测量信号通过电压电流转换单元转换成电流信号，并进行隔离后传送给数据采集处理单元，提高了系统恶劣电磁环境下的抗干扰能力。附图说明图1为根据本专利技术所述含气量传感器的一种实施结构的原理框图2为图1所示测量电桥的电路原理图3为图1所示的音频激励源的电路结构；图4为图1所示信号检测单元及电压电流转换单元的电路结构；图5为图1所示数据采集处理单元的工作流程示意图6为实施本专利技术所述拖桩步骤的实施结构；图7为实施本专利技术所述拖拉步骤的实施结构；图8为实施本专利技术的所述航行测定步骤的实施结构；图9示出了根据本专利技术的喷口流量的测量方法的一种实施方式的流程框图。具体实施方式 执行本专利技术的航行中喷水推进器的喷口流量的测量方法时，如图6、7和8所示，将动压传感器201和含气量传感器202通过传感器安装基座203安装于喷水推进器所在的平台210上，使动压传感器201和含气量传感器202位于喷水推进器的喷口 209的正前方例如是70mm 80mm的位置上，该位置可以获得更有效的测量数据；将航速测量仪207固定于平台210上，用以测量平台的航速。本专利技术的测量方法包括用于确定动压偏大系数β的拖桩步骤、用于确定平台运动影响系数I的拖拉步骤和用于确定航行中喷水推进器的喷口流速Vp及喷口流量Q的航行测定步骤。如图6所示，所述拖桩步骤为将拖桩211固定于岸上，拖桩绳212 (本实施例采用钢丝绳)的一端拴于拖桩211上，另一端栓于喷水推进器所在的平台210上，拖桩绳212串联有用于测量拖桩拉力的拉力计213 ;实施拖桩时，启动喷水推进器，通过拉力计213获取喷水推进器在喷出水流时于拖桩绳上产生的拉力f，单位为N(牛顿)；通过动压传感器201 获取喷水推进器在拖桩步骤中的第一喷口水流动压PJ即喷口处水流的动压)，单位为Pa。所述动压偏大系数=其中，α为拖桩绳与水平面间的水平夹角，单位为度，该水平夹角可通过量角器2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种航行中喷水推进器的喷口流量的测量方法，其特征在于：将动压传感器和含气量传感器通过传感器安装基座安装于喷水推进器所在的平台上，使动压传感器和含气量传感器位于喷水推进器的喷口的正前方；将航速测量仪固定于所述平台上，用以测量所述平台的航速，所述测量方法包括用于确定动压偏大系数β的拖桩步骤、用于确定平台运动影响系数ξ的拖拉步骤和用于确定航行中喷水推进器的喷口流量Q的航行测定步骤，其中，所述拖桩步骤为：将拖桩固定于岸上，拖桩绳的一端拴于所述拖桩上，另一端栓于喷水推进器所在的平台上，所述拖桩绳串联有用于测量拖桩拉力的拉力计；实施拖桩时，启动喷水推进器，通过拉力计获取喷水推进器在喷出水流时于拖桩绳212上产生的拉力f，单位为N；通过所述动压传感器获取喷水推进器的第一喷口水流动压P1，单位为Pa；所述动压偏大系数其中，α为拖桩绳与水平面间的水平夹角，单位为度；S为喷水推进器的喷口面积，单位为m2；所述拖拉步骤为：将一拖拉绳的一端拴于所述平台上，另一端拴于拖拉动力装置上；实施拖拉时，关闭喷水推进器，启动拖拉动力装置，通过拖拉动力装置拉动所述平台运动，并通过所述动压传感器获取喷水推进器的第二喷口水流动压P2，单位为Pa；通过所述含气量传感器获取喷水推进器的第一喷口水流含气量ρ1，单位为％；通过所述航速测量仪获取喷水推进器所在平台的第一航速Vh1，单位为m/s；通过确定平台运动影响系数ξ，其中，ρm为所述平台运动时所在介质的静水密度，单位为kg/m3；所述航行测定步骤为：启动喷水推进器，使喷水推进器驱动所在平台运动，通过所述动压传感器获取喷水推进器的第三喷口水流动压P3，单位为Pa；通过所述含气量传感器获取喷水推进器的第二喷口水流含气量ρ2，单位为％；通过航速测量仪获取喷水推进器所在平台的第二航速Vh2，单位为m/s；通过确定喷口流速VP，喷口流速的单位为m/s；并通过Q＝S(1?ρ2)ρmVP确定喷口流量Q，喷口流量的单位为kg/s。FSA00000805241400011.tif,FSA00000805241400012.tif,FSA00000805241400021.tif...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：查长流，刘培志，钱毅，王晋华，周宏志，刘珊，刘新广，张敏，瞿蓉，徐英新，胡雄文，赵小川，赵欣欣，刘莹，施建昌，田铮，崔倩楠，张月，李陈，陈贤相，左明，于晶，郝丽丽，
申请(专利权)人：中国兵器工业计算机应用技术研究所，
类型：发明
国别省市：