孟祥玮 ， 高学平

（1天津大学建筑工程学院，天津 300072；2交通部天津水运工程科学研究院，天津 300456）

船模六自由度运动量的接触式测量

孟祥玮1，2， 高学平1

（1天津大学建筑工程学院，天津 300072；2交通部天津水运工程科学研究院，天津 300456）

在系泊船模在波浪中的运动水工模型试验中，设计了一种试验测量仪器。该仪器可用于测量波浪作用下系泊船模的六自由度运动量。将6支拉绳式位移传感器固定在船模上方，每个传感器的拉绳均与下方的船模固定。船模晃动时会带动6根拉绳。根据6根拉绳长度变化和前一时刻船模的姿态，可以计算出船模运动的六自由度运动量。经波浪试验表明，该仪器可以很好地反应系泊船模的六自由度运动量，达到了预期的目的。

船模；波浪；六自由度；模型试验

1 引 言

船舶在波浪中会发生摇荡。假设船舶为刚体，那么船舶在波浪作用下的运动可以分解成绕船上直角坐标系 X、Y、Z 轴的转角 θ、ψ、φ 和沿 X、Y、Z 轴的位移 x、y、z， 即船舶的六自由度运动量（θ、ψ、φ、x、y、z）。 分别称为横摇、纵摇、首摇以及纵荡、横荡、垂荡[1]，详见图 1。

系泊船舶在码头前沿的六自由度运动量是船舶耐波性研究的重要内容，对于码头结构设计、码头作业天数确定等具有重要意义。近年来随着我国港口事业发展，波浪模型试验中越来越重视船舶六自由度运动量的测量。

水工模型试验中，系泊船舶的六自由度运动量测量方法主要有摄像测量[2]、利用加速度传感器测量以及通过机械装置测量。摄像测量方法属于非接触测量，对船模运动干扰较小，但是测量系统受环境光线影响较大。……