|
摘要
水下航行器上波浪引起的線性載荷很好
理解為規范形狀。對于任意的旋轉體形狀，甚至存在一個解析解。另一方面，波浪引起的非線性荷載與
預測良好。假設無粘性流，復雜的勢函數提供
但是需要大量的計算機資源來解決。本論文
研究了波浪作用在完全浸沒的圓柱體上的非線性荷載
由兩個疊加的規則波組成的波場。動態驗證
首先進行稱重傳感器，以確保能夠準確測量小負載。
測力傳感器的動態測量誤差小于8%。然后，通過
通過實驗測量，這項研究根據經驗繪制了這些的等高線圖
非線性負載。這些荷載作為波高和
兩個基礎波中每一個的波長。通過覆蓋
波長和觀察兩種不同的波高，本文創建了等高線圖
并演示了如何崩潰
任何波高的非線性荷載。這些等高線圖可用于
基于模型的系統工程工具用于預測
確保其滿足機動和穩定性要求。
v
本頁故意留空
不及物動詞
目錄
1簡介1
1.1背景。1.
1.2動機。2.
1.3以前的工作。2.
1.4目標和意義。6.
2儀表和傳感器7
2.1稱重傳感器。7.
2.2 Senix聲學探頭。8.
2.3信號調節器。11
2.4數據采集（DAQ）儀器。12
2.5電源。12
2.6部件組裝。13
3設施和設備15
3.1動態驗證設置。15
3.2帶造波器的牽引箱。20
3.3測試夾具。22
3.4車身輪廓。25
4方法和程序27
4.1動態驗證測試程序。27
4.2波浪荷載收集程序。30
4.3不確定性來源。32
5數據縮減35
5.1數據清理。35
5.2動態驗證。35
七
5.3波幅和波長。38
5.4波浪荷載。40
6發現和分析45
6.1動態驗證結果。45
6.2生成的波浪環境。48
6.3𝐹𝑧
, 𝐹𝑥, 和𝑀𝑦 線性荷載結果。49
6.4𝐹𝑧
, 𝐹𝑥, 和𝑀𝑦 非線性荷載結果。55
6.5較大波高結果。60
6.6非線性荷載圖。62
7結論和建議67
7.1結論。67
7.2建議。68
附錄A稱重傳感器適配器的工程圖紙69
附錄B SenixVIEW軟件圖形用戶界面上的探頭設置71
附錄C動態驗證測試矩陣77
附錄D實驗測試矩陣81
附錄E靜態和動態負載結果（信號開啟𝐹𝑥) 91
附錄F所有試驗條件下的線性和非線性荷載結果
基線波浪環境93
附錄G基線和大浪環境中線性和非線性荷載結果的比較103
八
附錄H大波浪環境中無量綱非線性力與頻率差的結果109
參考文獻列表111
初始分發列表113
九
本頁故意留空
x（x）
圖表列表
圖1.1在水平浸沒板上傳播的非線性波
四個區域。5.
圖2.1 UDW3稱重傳感器。7.
圖2.2 UDW3稱重傳感器尺寸。8.
圖2.3 ToughSonic 14探頭。9
圖2.4楔形探頭的位置。摘要
水下航行器上波浪引起的線性載荷很好
理解為規范形狀。對于任意的旋轉體形狀，甚至存在一個解析解。另一方面，波浪引起的非線性荷載與
預測良好。假設無粘性流，復雜的勢函數提供
但是需要大量的計算機資源來解決。本論文
研究了波浪作用在完全浸沒的圓柱體上的非線性荷載
由兩個疊加的規則波組成的波場。動態驗證
首先進行稱重傳感器，以確保能夠準確測量小負載。
測力傳感器的動態測量誤差小于8%。然后，通過
通過實驗測量，這項研究根據經驗繪制了這些的等高線圖
非線性負載。這些荷載作為波高和
兩個基礎波中每一個的波長。通過覆蓋
波長和觀察兩種不同的波高，本文創建了等高線圖
并演示了如何崩潰
任何波高的非線性荷載。這些等高線圖可用于
基于模型的系統工程工具用于預測
確保其滿足機動和穩定性要求。
v
本頁故意留空
不及物動詞
目錄
1簡介1
1.1背景。1.
1.2動機。2.
1.3以前的工作。2.
1.4目標和意義。6.
2儀表和傳感器7
2.1稱重傳感器。7.
2.2 Senix聲學探頭。8.
2.3信號調節器。11
2.4數據采集（DAQ）儀器。12
2.5電源。12
2.6部件組裝。13
3設施和設備15
3.1動態驗證設置。15
3.2帶造波器的牽引箱。20
3.3測試夾具。22
3.4車身輪廓。25
4方法和程序27
4.1動態驗證測試程序。27
4.2波浪荷載收集程序。30
4.3不確定性來源。32
5數據縮減35
5.1數據清理。35
5.2動態驗證。35
七
5.3波幅和波長。38
5.4波浪荷載。40
6發現和分析45
6.1動態驗證結果。45
6.2生成的波浪環境。48
6.3𝐹𝑧
, 𝐹𝑥, 和𝑀𝑦 線性荷載結果。49
6.4𝐹𝑧
, 𝐹𝑥, 和𝑀𝑦 非線性荷載結果。55
6.5較大波高結果。60
6.6非線性荷載圖。62
7結論和建議67
7.1結論。67
7.2建議。68
附錄A稱重傳感器適配器的工程圖紙69
附錄B SenixVIEW軟件圖形用戶界面上的探頭設置71
附錄C動態驗證測試矩陣77
附錄D實驗測試矩陣81
附錄E靜態和動態負載結果（信號開啟𝐹𝑥) 91
附錄F所有試驗條件下的線性和非線性荷載結果
基線波浪環境93
附錄G基線和大浪環境中線性和非線性荷載結果的比較103
八
附錄H大波浪環境中無量綱非線性力與頻率差的結果109
參考文獻列表111
初始分發列表113
九
本頁故意留空
x（x）
圖表列表
圖1.1在水平浸沒板上傳播的非線性波
四個區域。5.
圖2.1 UDW3稱重傳感器。7.
圖2.2 UDW3稱重傳感器尺寸。8.
圖2.3 ToughSonic 14探頭。9
圖2.4楔形探頭的位置。圖6.14不同波長和0.5英寸波幅下無量綱非線性力與頻率差的結果。65
圖A.1稱重傳感器連接器側適配器的工程圖紙。69
圖A.2稱重傳感器連接器側適配器的工程圖紙。70
圖B.1探針1的實時SenixVIEW GUI設置。71
圖B.2探針2的實時SenixVIEW GUI設置。72
圖B.3探針3的實時SenixVIEW GUI設置。73
第十三條
圖B.4探針4的實時SenixVIEW GUI設置。74
圖B.5楔形探頭的實時SenixVIEW GUI設置。75
圖E.1 500磅稱重傳感器實驗驗證靜態結果𝐹𝑥 頻道91
圖E.2 500磅稱重傳感器實驗驗證動態結果𝐹𝑥 頻道92
圖F.1測量和預測的非線性力的比較
在𝜆1/𝐿 = 1.00; 𝜆2/𝐿 = 各種各樣的93
圖F.2測量和預測的非線性力的比較
在𝜆1/𝐿 = 1.25; 𝜆2/𝐿 = 各種各樣的93
圖F.3測量和預測的非線性力的比較
在𝜆1/𝐿 = 1.50; 𝜆2/𝐿 = 各種各樣的94
圖F.4測量和預測的非線性力的比較
在𝜆1/𝐿 = 1.75; 𝜆2/𝐿 = 各種各樣的94
圖F.5測量和預測的非線性力的比較
在𝜆1/𝐿 = 2.00; 𝜆2/𝐿 = 各種各樣的95
圖F.6測量和預測的非線性力的比較
在𝜆1/𝐿 = 2.25; 𝜆2/𝐿 = 各種各樣的95
圖F.7測量和預測的非線性力的比較
在𝜆1/𝐿 = 2.50; 𝜆2/𝐿 = 各種各樣的96
圖F.8測量和預測的非線性力的比較
在𝜆1/𝐿 = 2.75; 𝜆2/𝐿 = 各種各樣的96
圖F.9測量和預測的非線性力的比較
在𝜆1/𝐿 = 3.00; 𝜆2/𝐿 = 各種各樣的97
圖F.10測量和預測的無量綱非線性的比較
力𝜆1/𝐿 = 1.00; 𝜆2/𝐿 = 各種各樣的97
圖F.11測量和預測的無量綱非線性的比較
力𝜆1/𝐿 = 1.25; 𝜆2/𝐿 = 各種各樣的98
第十四條
圖F.12測量和預測的無量綱非線性的比較
力𝜆1/𝐿 = 1.50; 𝜆2/𝐿 = 各種各樣的98
圖F.13測量和預測的無量綱非線性的比較
力𝜆1/𝐿 = 1.75; 𝜆2/𝐿 = 各種各樣的99
圖F.14測量和預測的無量綱非線性的比較
力𝜆1/𝐿 = 2.00; 𝜆2/𝐿 = 各種各樣的99
圖F.15測量和預測的無量綱非線性的比較
力𝜆1/𝐿 = 2.25; 𝜆2/𝐿 = 各種各樣的100
圖F.16測量和預測的無量綱非線性的比較
力𝜆1/𝐿 = 2.50; 𝜆2/𝐿 = 各種各樣的100
圖F.17測量和預測的無量綱非線性的比較
力𝜆1/𝐿 = 2.75; 𝜆2/𝐿 = 各種各樣的101
圖F.18測量和預測的無量綱非線性的比較
力𝜆1/𝐿 = 3.00; 𝜆2/𝐿 = 各種各樣的101
圖G.1測量和預測的非線性0.5
英寸和1.00英寸的波幅結果𝜆1/𝐿 = 1.50; 𝜆2/𝐿 =
各種各樣的103
圖G.2測量和預測的非線性0.5
英寸和1.00英寸的波幅結果𝜆1/𝐿 = 1.75; 𝜆2/𝐿 =
各種各樣的103
圖G.3測量和預測的非線性0.5
英寸和1.00英寸的波幅結果𝜆1/𝐿 = 2.00; 𝜆2/𝐿 =
各種各樣的104
圖G.4測量和預測的非線性0.5
英寸和1.00英寸的波幅結果𝜆1/𝐿 = 2.25; 𝜆2/𝐿 =
各種各樣的104
圖G.5測量和預測的非線性0.5
英寸和1.00英寸的波幅結果𝜆1/𝐿 = 2.50; 𝜆2/𝐿 =
各種各樣的105
x伏
圖G.6測量和預測的非線性0.5
英寸和1.00英寸的波幅結果𝜆1/𝐿 = 2.75; 𝜆2/𝐿 =
各種各樣的105
菲古爾圖G.7測量的無量綱非線性0.5英寸和
1.00英寸波幅結果𝜆1/𝐿 = 1.50; 𝜆2/𝐿 = 各種各樣的106
圖G.8測量的無量綱非線性0.5英寸和
1.00英寸波幅結果𝜆1/𝐿 = 1.75; 𝜆2/𝐿 = 各種各樣的106
圖G.9測量的無量綱非線性0.5英寸和
1.00英寸波幅結果𝜆1/𝐿 = 2.00; 𝜆2/𝐿 = 各種各樣的107
圖G.10測量的無量綱非線性0.5英寸和
1.00英寸波幅結果𝜆1/𝐿 = 2.25; 𝜆2/𝐿 = 各種各樣的107
圖G.11測量的無量綱非線性0.5英寸和
1.00英寸波幅結果𝜆1/𝐿 = 2.50; 𝜆2/𝐿 = 各種各樣的108
圖G.12測量的無量綱非線性0.5英寸和
1.00英寸波幅結果𝜆1/𝐿 = 2.75; 𝜆2/𝐿 = 各種各樣的108
圖H.1無量綱非線性力與頻率差的結果
0.5英寸振幅波的不同波長。109
第十六章
表格列表
表2.1五個探頭的設置。11
表3.1動態驗證權重。19
表4.1動態驗證的AMTI放大器設置。28
表4.2實驗測量的AMTI放大器設置。30
表C.1動態驗證測試矩陣。77
表D.1測試矩陣：D=1.5D，𝜆/𝐿 = 1.0. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
表D.2測試矩陣：D=1.5D，𝜆/𝐿 = 1.25. . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
表D.3測試矩陣：D=1.5D，𝜆/𝐿 = 1.50. . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
表D.4測試矩陣：D=1.5D，𝜆/𝐿 = 1.75. . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
表D.5測試矩陣：D=1.5D，𝜆/𝐿 = 2.0. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
表D.6測試矩陣：D=1.5D，𝜆/𝐿 = 2.25. . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
表D.7測試矩陣：D=1.5D，𝜆/𝐿 = 2.5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
表D.8測試矩陣：D=1.5D，𝜆/𝐿 = 2.75. . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
表D.9測試矩陣：D=1.5D，𝜆/𝐿 = 3.0. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
第十七條
本頁故意留空
第十七條
首字母縮略詞列表
AMTI先進機械技術公司。
CFD計算流體動力學
置信區間
DAQ數據采集
美國國防部
gm克
圖形用戶界面
赫茲
英寸
磅磅
基于MBSE模型的系統工程
NI國家儀器
NIST國家標準與技術研究所
NPS海軍研究生院
秒-秒
美國-美國
美國-美國陸軍
USN美國海軍
無人水下航行器
西克斯牌手表
本頁故意留空
xx個
致謝
我要對克拉莫博士的無私奉獻表示最深切的感謝
支持、寶貴的指導和智慧之珠，感謝Whitcomb教授
愿意成為第二位讀者，使這項研究更好。我也非常感激
海軍系統工程系的所有教授和員工
研究生院。如果沒有他們的模范和無止境，我就不會走到這一步
支持
最重要的是，我要感謝我親愛的、非常支持我的妻子Gulsah，
還有我的好兒子凱文，他一直相信我。
最后，我要感謝我的母親卡德里耶、我的妹妹富爾亞和我的兄弟法提赫，
他的愛永遠伴隨著我。 |
