拖网网板水动力性能的测试装置及测量方法技术领域
本发明属拖网网板水动力性能测试的技术领域，特别是涉及一种拖网网板水动力
性能的测试装置及测量方法。
背景技术
拖网网板是拖网生产作业中实现渔网水平扩展的重要构件，其水动力性能的优劣
是影响渔获量和捕捞效率的重要因素。水流对网板的水动力可分解为与网板运动方向相垂
直的扩张力和与网板运动方向相平行的水阻力，其中网板的扩张力起到扩张网具、增加扫
海面积的作用，而扩张力与水阻力的比值则是衡量网板扩张效率重要参数。目前关于拖网
网板水动力学特性的测试方法有数值模拟和水槽模型实验的方法。根据渔具的实际作业环
境，采用水槽模型实验的方法比较理想。为了评估现有拖网网板性能或设计新型拖网网板，
根据渔具模型试验相似准则制作小尺度的渔具模型，并将其置于同渔具的实际作业环境相
似的条件下，观察和测定其呈现的形状和受力情况，借以推断它所代表的实际渔具在作业
时的真实情况。水槽模型试验可预测或验证渔具的性能和合理性，取得设计、改进拖网网板
和调整拖网网板使用方法的科学依据。
目前在渔具模型实验中，渔具模型一般由1根支架固定，直接连接三分力或六分力
传感器，或由3根支架固定，分别连接阻力传感器、升力传感器和力矩传感器。实用新型专利
“一种渔具渔具模型的位置调节装置”(ZL2013201457119)和实用新型专利“一种自动调节
渔具模型实验工况的装置”(201520794333.6)均采用单一支架固定渔具模型的方法。由于
单一支架强度较差，在测试中当水流速度较大时，会出现固定支架向后方倾斜的情况。当渔
具模型发生倾斜时，迎流面积随之发生改变，影响实验结果精度。而且需要根据倾斜角度对
测试结果进行修正，工作量较大。多支架结构干扰量偏大，结构较为复杂，不宜维护。最终结
果需要根据不同坐标系进行换算，影响测量效果，且存在对不同模型的适用性较差的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种拖网网板水动力性能的测试装置及测量
方法，避免渔具模型在水流中运行时发生倾斜，保证测试的精确性，提高测试效率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种拖网网板水动力性能的测
试装置，包括两条X向导轨、三条Y向导轨、第一传感器、第二传感器、第一传感器平台、第二
传感器平台、旋转台、模型固定支架、固定转环、钢丝线、翼型支架和渔具模型，所述Y向导轨
可滑动式垂直安装于X向导轨上，所述第一传感器平台的两端滑动式安装在两条Y向导轨
上，所述旋转台安装在第一传感器平台上方，所述第一传感器固定于第一传感器平台的下
方，所述模型固定支架上端安装到第一传感器、下端与渔具模型安装固定，所述第二传感器
平台的两端滑动式安装在两条Y向导轨上、沿X向与第一传感器平台的位置相对应，所述第
二传感器固定在第二传感器平台的下方，所述翼型支架的上端安装到第二传感器、下端与
渔具模型的下端面平齐，所述固定转环的内环与渔具模型的底部连接，所述钢丝线一端与
固定转环的外环连接、另一端与翼型支架的下端连接。
作为本发明一种优选的实施方案，所述翼型支架的横截面呈流线型。
作为本发明另一种优选的实施方案，所述X向导轨安装在试验水槽的池壁顶端。
作为本发明另一种优选的实施方案，所述X向导轨的安装方向与水流方向平行。
作为本发明另一种优选的实施方案，所述翼型支架为伸缩式支架并设有长度固定
结构。
作为本发明另一种优选的实施方案，所述第一传感器和第二传感器均采用三分力
传感器。
本发明解决其技术问题所采用的另一技术方案是提供一种利用上述拖网网板水
动力性能测试装置的测试方法，包括以下步骤：
(1)设计实验工况，其中水流速度取i档，迎流冲角取j档，取下渔具模型和钢丝线，
测试水流速度为Vi时模型固定支架和翼型支架的干扰误差，阻力干扰参数为第一传感器和
第二传感器所测X方向数值之和FX0，升力干扰参数为第一传感器和第二传感器所测Y方向数
值之和FY0；
(2)安装渔具模型和钢丝线，调节旋转台，使渔具模型的迎流冲角为αj，记录第一
传感器的X′方向数值FX1ij和Y′方向数值FY1ij，记录第二传感器的X方向数值FX2ij和Y方向数
值FY2ij；
(3)计算水流速度为Vi、迎流冲角为αj工况下X和Y方向的合力，将第一传感器12测
定的X′-Y′方向上的力分解至第二传感器11的X-Y方向，计算X方向的合力为FXij＝FX2ij+
FX1ij·cos(αj)+FY1ij·sin(αj)，计算Y方向的合力为FYij＝FX2ij+FY1ij·cos(αj)-FX1ij·sin
(αj)；
(4)修正模型固定支架和翼型支架的干扰误差，计算渔具模型的阻力参数为FXij-
FX0，升力参数为FYij-FY0；
(5)调节旋转台，使渔具模型的迎流冲角为αj+1，重复步骤(2)-(4)，获得水流速度
为Vi时，不同迎流冲角下渔具模型的水动力性能参数；
(6)调节水流速度为Vi+1，重复步骤(1)-(5)，获得不同水流速度下不同迎流冲角渔
具模型的水动力性能参数。
有益效果
在本发明中，在对渔具模型的水动力性能进行测试过程中，当水流流速过高导致
模型固定支架向后方倾斜发生变形趋势时，通过底部钢丝线的牵引作用，使渔具模型保持
垂直状态，减小实验误差。本发明的装置结构简单、控制实施容易，避免了因模型固定支架
变形产生的实验误差，省去模型固定支架的变形修正数据处理环节，有助于提高测试效率。
附图说明
图1为本发明的正面结构示意图。
图2为本发明的使用状态结构示意图。
图3为本发明的倒置结构示意图。
图4为本发明钢丝线的连接结构放大图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明
而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人
员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定
的范围。
如图1-4所示的一种拖网网板水动力性能的测试装置，包括两条X向导轨1、三条Y
向导轨2、第一传感器12、第二传感器11、第一传感器平台5、第二传感器平台3、旋转台4、模
型固定支架6、固定转环8、钢丝线9、翼型支架10和渔具模型7。
X向导轨1的长度为1.2m，两条X向导轨1平行安装在循环水试验水槽池壁顶端，间
距为50cm。Y向导轨2的长度为55cm，三条Y向导轨2平行地安装于X向导轨1上，Y向导轨2能够
沿着X向导轨滑动。第一传感器12和第二传感器11均采用三分力传感器，第一传感器平台5
和第二传感器平台3的两端分别滑动式安装在两条Y向导轨2上，第一传感器平台5和第二传
感器平台3沿X方向的安装位置相对应。旋转台4安装在第一传感器平台5上方，通过调节旋
转台4，可以实现渔具模型7迎流冲角的调节。第一传感器12固定于第一传感器平台5的下
方，模型固定支架6上端安装到第一传感器12，下端与渔具模型7安装固定。第二传感器11固
定在第二传感器平台3的下方，翼型支架10的上端安装到第二传感器11，翼型支架10的横截
面采用流线型结构，既能降低自身流体阻力，又可以使尾部流态快速平稳，减小紊流对后方
工作段的影响。翼型支架10为伸缩式支架并设有长度固定结构，翼型支架10的长度根据渔
具模型7的长度设置，保持翼型支架10的底部与渔具模型7的底部在同一水平面。固定转环8
的内环与渔具模型7的底部连接，钢丝线9一端与固定转环8的外环连接，另一端与翼型支架
10的下端连接。固定转环8的外环和内环间可实现相互转动，当改变渔具模型7的迎流冲角
时，固定转环8的内环和外环发生相互转动，保持钢丝线9始终与水流方向平行，可避免钢丝
线9的受力方向发生变化。
进行测试前，首先根据渔具模型7的高度，将翼型支架10的长度设置为渔具模型7
高度与模型固定支架6高度的和，以保持翼型支架10的底部与实验模型7的底部在同一水平
面。测试过程为：
(1)设计实验工况，其中水流速度取i档，迎流冲角取j档，取下渔具模型7和钢丝线
9，测试水流速度为Vi时模型固定支架6和翼型支架10的干扰误差，阻力干扰参数为第一传
感器12和第二传感器11所测X方向数值之和FX0，升力干扰参数为第一传感器12和第二传感
器11所测Y方向数值之和FY0；
(2)安装渔具模型7和钢丝线9，调节旋转台4，使渔具模型7的迎流冲角为αj，记录
第一传感器12的X′方向数值FX1ij和Y′方向数值FY1ij，记录第二传感器11的X方向数值FX2ij和
Y方向数值FY2ij；
(3)计算水流速度为Vi、迎流冲角为αj工况下X和Y方向的合力，将第一传感器12测
定的X′-Y′方向上的力分解至第二传感器11的X-Y方向，计算X方向的合力为FXij＝FX2ij+
FX1ij·cos(αj)+FY1ij·sin(αj)，计算Y方向的合力为FYij＝FX2ij+FY1ij·cos(αj)-FX1ij·sin
(αj)；
(4)修正模型固定支架6和翼型支架10的干扰误差，计算渔具模型7的阻力参数为
FXij-FX0，升力参数为FYij-FY0；
(5)调节旋转台4，使渔具模型7的迎流冲角为αj+1，重复步骤(2)-(4)，获得水流速
度为Vi时，不同迎流冲角下渔具模型7的水动力性能参数；
(6)调节水流速度为Vi+1，重复步骤(1)-(5)，获得不同水流速度下不同迎流冲角渔
具模型7的水动力性能参数。
在对渔具模型7的水动力性能进行测试过程中，当水流流速过高导致模型固定支
架6向后方倾斜发生变形趋势时，通过渔具模型7底部钢丝线9的牵引作用，使渔具模型7保
持垂直状态。因此，在上述测试步骤中，可以忽略模型固定支架6和渔具模型7的倾斜变形修
正数据处理环节，仅需对支架干扰进行修正计算(步骤4)，有助于提高测试效率。
本发明结构简单，控制实施容易，避免了因模型固定支架6变形产生的实验误差，
省去模型固定支架6的变形修正数据处理环节，有助于提高测试效率，提高测试精度。