浮動のコートの安定性

1. 安定性の最大角度を測定

1. 小さな模型ボートを選択します。比較的単純な船体設計セクション 3 と 4 で解析の複雑さを軽減する勧めします。
2. 軽量の鮮やかな色の垂直のマストをボート (青推奨) に接続します。MATLAB のコードは、イメージの明るい青のピクセルを捜すことによってビデオのマストの位置を追跡します。色違いのマストを使用すると、画像解析コードは調整するでしょう。
3. ぴったりと重量のための停止として機能するマストにケーブルタイを貼付します。マスト上に重量 (例えば、カップリング ナット) をスライド ストップにかかってください。
4. 水のより大きい容器にボートを配置し、(図 2 a) を解決することができます。部屋の空気の流れはボートを妨げないようにセットアップを配置します。ボートの長さに沿ってマストを直面しているビデオ カメラをマウントします。白の背景をお勧めします。
5. 安静時にボートのリファレンス ・ ビデオを収集し、提供の MATLAB 関数 (TrackMast.m) を使用してそれを分析します。ボートが残りにあるとき、それは正しく 0 傾斜を読み取るまで、カメラの向きを調整します。コードの 17 行目にマストを分離するマスク パラメーターを調整する必要があります。
6. 非常に徐々 にボートを押すことによってチップのビデオを収集、独自落ちるまでのマストの上に横 (転覆)。各テスト中に、可能な限りビデオ フレームにマストをしてください。重量の高さが異なるため、この手順を実行します。各ケースのマストの重量の高さを記録します。
7. 提供されている MATLAB スクリプトを使用してこれらのビデオを分析します。各ケースの出力角度と時間配列の検査によって最大の安定角度を決定できます。重量高さ対転覆角度のテーブルを完了します。

図 2: マスト、c. わずかな角度 (ステップ 2.1) からリリースされたとき b. ロール角度変化に調節可能な重量と a. モデル ボート 1.4 Hz のピーク周波数を示す (b) のパワー スペクトル密度プロットしてくださいはこれの拡大版を表示するのにはここをクリック図.

2. 発振周波数の測定

1. 2 つの異なるマスト重量高さと実験をチップの 2 番目のセットを実行します。今回は、少しボートをヒントだけ (~ 10 °) ロッキング船 10-15 秒の動画を収集。
2. ビデオのトラッキング機能マストを再実行します。関数を呼び出す後評価の出力に次の MATLAB 式: pwelch (シータ、、、、1/(t(2)-t(1)))。これは、ロッキングのボートのパワー スペクトル密度がプロットされます。プライマリのローリングの周波数は、このプロットで (図 2 b c) ピーク値です。

3. チップの角の予測

1. スケールを使用して、模型ボート、マストや重量などの質量を測定します。
2. 手順 1.5 で評価マスト重量の各位置では、ストレート エッジのマストとその側にボートをバランスします。質量の中心 (H_cm) として船体の下部からバランス ポイントの高さを記録します。
3. CAD ソフトウェア パッケージを使用して、重量と船のマストにスケール モデルを作成します。船体では、このモデル (図 3 a) の (固体) で満ちていることを確認します。
4. 船体下部 (キール) のセンターラインが CAD の原点と一致してマストが垂直 (y) 軸と平行 (最初は) ように、モデルを配置します。
5. CAD 環境で小さな単位 (例えば、5 °、10 °、15 °...) で、船体の長さに沿ってである z 軸についてボートを回転します。
6. 各回転の後すぐにカットし、垂直上ボートのすべての残りの下の部分の体積に等しい水の密度で割った質量合計船ようなレベル (m / ρ_w, ρ_w = 1000 kg m^-3)。その角度 (図 3 b) で浮いているとき、これは水行の下ボートの部分を表します。
7. CAD ソフトウェアで「質量プロパティ」機能を使用して、残りの船体の重心の x 位置を評価します。ここでは、起源であるべきそのボールの最低の縁に沿って (キール) と x 軸が水平方向にポイントする必要があります。これは浮力 (xb); の中心を表す浮力の力はこの点を通じて機能します。Θ対x_cmのテーブルを準備します。
8. 各最大安定した角度 (θ) ステップ 1.6 で識別、ボートの重量のモーメント アームを比較 () と復元の浮揚性力のモーメント アーム ()。ステップ 3.7 で取得した値の間を補間する必要があります。これらの約バランスか。

図 3: 容器、容器の c. 物理的に正確なモデルの水中のボリュームを明らかにボートの船体、船体の垂直断面図 b. のモデルで a. 充填します。

4. 振動の周期を予測

1. ステップ 2.1 のケースに対応する重量の位置にボートの第 2 CAD モデルを生成します。今回はモデル (すなわち、満たされたのではなく、図 3 c) 外皮の実際の厚みです。実際の値を持つ材料の密度に一致します。
2. CAD ソフトウェア「質量プロパティ」機能を使用すると、その重心重量ハイツのロール軸 (私_zz) に沿ってボートの慣性モーメントを評価します。
3. 上記の手順、およびxからの結果を使用して-浮力の中心の位置は測定時(ステップ 3.7) 評価理論発振周波数。
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4. 測定した発振周波数とステップ 4.3 から理論的結果を比較します。これらの値は合理的に同意しますか。