一種用于艦船空氣流場(chǎng)可視化顯示的測(cè)試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種艦船尾部空氣流場(chǎng)的測(cè)試方法。
【背景技術(shù)】
[0002]煙線法定性測(cè)量是指采用“煙線法”記錄實(shí)際艦艉的流場(chǎng)形態(tài)。通過合理布置發(fā)煙器，煙氣可以直觀地表現(xiàn)出流場(chǎng)形態(tài)，并通過拍攝照片、視頻將其記錄下來。通過煙線可以使得流場(chǎng)顯化，拍攝的相片可以顯示流場(chǎng)的瞬態(tài)結(jié)構(gòu)尺寸，視頻可以顯示流場(chǎng)的動(dòng)態(tài)變化過程，其結(jié)果可以用于指導(dǎo)定量測(cè)量、風(fēng)洞試驗(yàn)、仿真試驗(yàn)，并為測(cè)量的數(shù)據(jù)結(jié)果提供對(duì)比依據(jù)。
[0003]總體來講，限于技術(shù)手段和組織能力，我國(guó)目前還沒有開展過驅(qū)護(hù)艦煙線法測(cè)量試驗(yàn)，相關(guān)研究相對(duì)薄弱。而自直升機(jī)裝艦以來，美、英等西方國(guó)家針對(duì)這一問題已經(jīng)進(jìn)行了深入的理論和試驗(yàn)研究。目前西方國(guó)家主要采取在機(jī)庫頂部布置發(fā)煙，在配試艦的配合下進(jìn)行煙霧流動(dòng)拍攝記錄，主要方法大致為:將發(fā)煙器布置于試驗(yàn)艦機(jī)庫頂端邊緣，采用橙色“煙線”對(duì)選定的風(fēng)速條件進(jìn)行可視化記錄。有色煙線被兩個(gè)位置的攝像機(jī)同時(shí)記錄。如圖1所示，一臺(tái)攝像機(jī)布置在上甲板的機(jī)庫大門之間，向下俯視，另一臺(tái)迎風(fēng)布置在飛行甲板側(cè)方。這樣當(dāng)煙通過飛行甲板時(shí)，可以同時(shí)得到俯視和側(cè)視的“煙線圖”，具體可參見文獻(xiàn)D.T.HOURIGAN, C.ff.SUTTON, INSTRUMENTAT1N FOR AIRWAKE MEASUREMENTS ON THE FLIGHTDECK OF A FFG-7, F.J.BIRD Flight Mechanics, Technical Memorandum 450，AR-006-623。
[0004]上述方法的主要缺陷存在于三個(gè)方面:
[0005](1)煙霧發(fā)生器在機(jī)庫頂部發(fā)煙，而俯拍的拍攝設(shè)備位于甲板的機(jī)庫大門之間，當(dāng)煙霧出現(xiàn)時(shí)，攝像機(jī)被濃煙籠罩，拍攝效果只能是一團(tuán)濃煙，無法拍攝出流場(chǎng)瞬態(tài)結(jié)構(gòu)尺寸及動(dòng)態(tài)變化過程；
[0006](2)另一個(gè)拍攝設(shè)備在試驗(yàn)艦甲板邊緣，橫向距離發(fā)煙源距離過近，由于攝像機(jī)焦距的限制，無法對(duì)流場(chǎng)形態(tài)進(jìn)行整體范圍的拍攝，對(duì)于確定艉流場(chǎng)渦區(qū)邊界不利；
[0007](3)流場(chǎng)拍攝角度、發(fā)煙位置、發(fā)煙顏色及其發(fā)煙方式單一，不能全方位對(duì)艉流場(chǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的技術(shù)解決問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種用于艦船空氣流場(chǎng)可視化顯示的測(cè)試方法，通過對(duì)艉流場(chǎng)發(fā)煙拍攝角度、發(fā)煙位置、方式進(jìn)行改進(jìn)，顯著提高了測(cè)試效果。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種用于艦船空氣流場(chǎng)可視化顯示的測(cè)試方法，包括如下步驟:
[0010](1)在試驗(yàn)艦機(jī)庫頂部布置一排發(fā)煙器，在機(jī)庫兩側(cè)各布置一組發(fā)煙器，同時(shí)在飛行甲板表面確定三處發(fā)煙位置，分別是甲板的渦流區(qū)、艦載直升機(jī)前極限位置和艦載直升機(jī)著艦點(diǎn)；
[0011](2)試驗(yàn)艦根據(jù)試驗(yàn)要求工況，調(diào)節(jié)航向和航速；
[0012](3)控制機(jī)庫頂部和機(jī)庫兩側(cè)的發(fā)煙器發(fā)煙，測(cè)試直升機(jī)飛至第一拍攝位置，與試驗(yàn)艦保持同步并懸停跟進(jìn)飛行，向下俯視拍攝，記錄俯視影像；所述的第一位置在試驗(yàn)艦飛行甲板正上方，距海平面6倍的機(jī)庫高度處；
[0013](4)測(cè)試直升機(jī)飛至第二拍攝位置，與試驗(yàn)艦保持同步并懸停跟進(jìn)飛行，拍攝記錄發(fā)煙的軸測(cè)視圖影像；所述的第二位置在試驗(yàn)艦左后方或者右后方45度位置，且距海平面6倍的機(jī)庫高度，水平距離試驗(yàn)艦6倍的船體寬度處；
[0014](5)測(cè)試直升機(jī)飛至第三拍攝位置，與試驗(yàn)艦保持同步并懸停跟進(jìn)飛行，向側(cè)面拍攝，記錄側(cè)視圖影像；所述的第三位置在試驗(yàn)艦的左側(cè)方或者右側(cè)方，且距離海平面上方
1.5?2倍的最低飛行高度，水平距離試驗(yàn)艦6倍的船體寬度處；
[0015](6)測(cè)試直升機(jī)位置不變，與試驗(yàn)艦保持同步并懸停跟進(jìn)飛行，關(guān)閉機(jī)庫頂部和機(jī)庫兩側(cè)的發(fā)煙器，使試驗(yàn)人員手持煙霧彈同時(shí)位于飛行甲板表面確定好的三處發(fā)煙位置處，測(cè)試直升機(jī)記錄側(cè)視圖影像；
[0016](7)測(cè)試直升機(jī)退出，試驗(yàn)艦根據(jù)試驗(yàn)要求工況，再次調(diào)節(jié)航向和航速，然后重復(fù)步驟(3)?￠)，直至完成全部試驗(yàn)工況的測(cè)試；
[0017](8)對(duì)于各試驗(yàn)工況，通過測(cè)試直升機(jī)拍攝的視頻圖像獲取渦流區(qū)的邊界并與理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，驗(yàn)證理論計(jì)算結(jié)果的正確性。
[0018]所述的一排發(fā)煙器或者一組發(fā)煙器在發(fā)煙時(shí)至少包括三種不同顏色的煙霧。所述的測(cè)試直升機(jī)在第一位置的拍攝時(shí)間為3分鐘。所述的測(cè)試直升機(jī)在第二位置的拍攝時(shí)間為1分鐘。所述的測(cè)試直升機(jī)在第三位置拍攝機(jī)庫頂部和機(jī)庫兩側(cè)的發(fā)煙器發(fā)煙的時(shí)間為3分鐘，拍攝試驗(yàn)人員手持煙霧彈產(chǎn)生煙霧的時(shí)間為2分鐘。所述的飛行甲板表面三處發(fā)煙位置分別為甲板表面距離機(jī)庫6m、8m和13m的位置。
[0019]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0020](1)本發(fā)明方法通過多點(diǎn)、多色進(jìn)行發(fā)煙，并進(jìn)行空中三維度立體拍攝，可以準(zhǔn)確得到流場(chǎng)瞬態(tài)結(jié)構(gòu)尺寸及動(dòng)態(tài)變化過程，提高測(cè)試的準(zhǔn)確性；
[0021](2)本發(fā)明方法通過在甲板之外進(jìn)行拍攝可以得到流場(chǎng)的整體范圍，特別有利于確定艉流場(chǎng)渦區(qū)的邊界；
[0022](3)本發(fā)明方法采用多角度對(duì)流場(chǎng)進(jìn)行立體拍攝，特別有利于全方位對(duì)艉流場(chǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述。
【附圖說明】
[0023]圖1為國(guó)外流場(chǎng)發(fā)煙拍攝位置示意圖；
[0024]圖2為本發(fā)明直升機(jī)拍攝第一位置示意圖；
[0025]圖3為本發(fā)明直升機(jī)拍攝第二位置示意圖；
[0026]圖4為本發(fā)明直升機(jī)拍攝第三位置示意圖；
[0027]圖5為本發(fā)明機(jī)庫兩側(cè)發(fā)煙位置示意圖；
[0028]圖6為本發(fā)明飛行甲板位置處發(fā)煙示意圖；
[0029]圖7為本發(fā)明方法的流程框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]本發(fā)明方法主要從艉流場(chǎng)發(fā)煙拍攝角度、發(fā)煙位置、方式進(jìn)行改進(jìn)。
[0031]1、發(fā)煙拍攝角度
[0032]發(fā)煙器布置于試驗(yàn)艦機(jī)庫頂端邊緣，選用三種不同色彩的發(fā)煙器發(fā)煙，彩色煙線通過直升機(jī)在3個(gè)位置進(jìn)行空中拍攝:
[0033]A)第一位置:如圖2所示，直升機(jī)在飛行甲板正上方(距海平面6倍的機(jī)庫高度，如60m)懸停跟進(jìn)飛行，與試驗(yàn)艦保持同步(航向航速相同)，向下俯視拍攝，記錄俯視圖；
[0034]B)第二位置:如圖3所示，直升機(jī)在艦船左