试验水池拖车动力控制方案探索

张宁，王东明，董巍

（1.海军驻上海地区舰艇设计研究军事代表室，上海200011；2.山东省科学院海洋仪器仪表研究所，山东青岛266001）

试验水池拖车动力控制方案探索

张宁1，王东明2，董巍2

（1.海军驻上海地区舰艇设计研究军事代表室，上海200011；2.山东省科学院海洋仪器仪表研究所，山东青岛266001）

目前试验水池按用途主要分为流速仪检定水槽和船模拖曳水池两种。不管哪种形式，拖车动力控制系统的性能都尤为重要，为此开展了大量的研究工作。这种研究工作忽略了其通用性，往往会造成资源的浪费。就此针对试验水池两种情况通用的、简单的动力控制方案进行了探讨。

拖车；动力控制；通用

引言

目前试验水池按用途主要分为流速仪检定水槽和船模拖曳水池两种[1]。流速仪检定水槽主要用于在横断面均匀一致的直线静水槽中，以各种稳定速度牵引流速仪，测定检定车的速度和流速仪转子的转速。近年来，随着计算机技术在流速仪检定行业的广泛应用，尤其是国家BG/T 21699—2008《直线明槽中转子式流速仪的检定方法》以及GB/T 11826—2002《转子式流速仪》国家标准的出台，人们对流速仪检定设备以及测流设备的可靠性和自动化程度的要求越来越高[2]。而船模拖曳水池是水动力学试验的一种设备，是用船舶模型试验方法来了解舰船的运动、航速、推进功率及其他性能的试验水池，主要完成船模阻力、敞水和自航试验及三向度的伴流测量，其拖车动力控制系统严重影响试验的重复性、正确性和可靠性。因此试验水池拖车动力控制系统的性能越发重要，为此开展了大量的研究工作，而实际上两种用途的试验水池拖车控制系统有通用性。本文就试验水池两种情况通用的、简单的动力控制方案进行了探讨。

1 拖车动力及控制系统方案

把一条长100m、宽2.5m、深3m的试验水池同时作为流速仪检定水槽和船模拖曳水池，这就需要可以加速快、制动快、进入稳态快、状态稳定、稳态时间长的动力控制系统。针对这种情况拖车车载动力控制系统设计有两组伺服电机，分别用于提供拖车动力和控制水下仪器姿态，分别可以称之动力及速度控制电机和旋转轴控制电机。

2 拖车伺服电机控制系统设计

拖车车载控制系统主要是控制拖车的运行速度和运行距离。为达到加速快、制动快、进入稳态快、状态稳定、稳态时间长的效果，采用三菱伺服MELSERVO-J3系列，通过可编程控制器来控制MR-J3-11KB交流伺服放大器，将控制信号传递给HA-LP11K2伺服电机，实现行车运行控制。另外，可编程控制器控制MR-J3-350B交流伺服放大器，将控制信号传递给HF-SP352B伺服电机，实现测杆旋转控制。

伺服系统内部通过光纤采用以太网通信，伺服系统与上位机之间采用以太网进行通信。MR-J3系列伺服电机采用18位分辨率为262144脉冲/r的绝对位置编码器，进行高精度闭环运动控制。在伺服放大器内装有电池，构成绝对位置检测系统，只需进行一次原点设定，在电源开启和报警发生时就不再需要原点回归。控制系统结构示意图如图1所示。

图1 控制系统结构示意图

在试验水池外侧安装有3组接近开关，分别为左减速、右减速和原点，接近开关的动作信号引入到伺服系统可编程控制器中，用于启动相应的保护动作。

3 车载操控台及上位机监控系统

拖车上配有操控台，操控台内部用于放置操控伺服电机系统的可编程控制器和硬盘录像机。操控台表面设计有控制按钮、信息指示灯、通讯接口、电源及接线端子。操控台动力控制操作面板示意图如图2所示，其功能见表1。

图2 操控台电机控制操作面板示意图

表1 操控台按钮功能表

4 结语

经过试验计算，在最高测速指标为4m/s时，该拖车动力及控制系统可为试验提供的稳定段和测量段长度为75m，可以满足流速仪检定水槽和小型船模拖曳水池的试验要求[3]。

[1]尤小华.海洋试验水槽设计方案的研究[J].山东科学,2000(9):54-57.

[2]李琛等.潍坊流速仪检定水槽升级技术改造[J].海洋通报,1999 (2):83-87.

[3]全国船舶标准化技术委员会.一般排水量船模阻力试验规程及结果的标准表达形式：CB-Z 326—1982[S].北京:中国船舶及海岸工程设计研究院,1982:2-6.

（编辑：贾娟）

On Trailer Power Control Scheme in W ater Basin for Experiment

Zhang Ning1,W ang Dongm ing2,Dong W ei2
(1.M ilitary Representative Office of Shanghai Navy Ship Design and Research,Shanghai200011; 2.Institute of Oceanographic Instrumentation,Shandong Academy of Sciences,Qingdao Shandong 266001)

At present,the water basin for experiment ismainly divided into two types:flow meter test flume and ship model towing tank. In any form,the performance of power control system in trailer is particularly important.So a lot of research work has been carried out. This kind of research work has neglected its generality,which may often cause the waste of resources.A general and simple power control scheme is discussed in two cases of thewater basin for experiment.

trailer;power control;general

TB535.1

A

2095-0748(2016)23-0035-02

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.23.16

2016-11-20

国家高技术研究发展计划（863）计划，基金编号：2012AA091801；山东省自然基金（ZR 2012DL11）

张宁（1968—），男，江苏无锡人，硕士，高级工程师，研究方向：舰船设计审查。