CN115230863A

CN115230863A - 智能自适应式船尾节能装置

Info

Publication number: CN115230863A
Application number: CN202210780414.5A
Authority: CN
Inventors: 龚杰
Original assignee: Wuhan University of Technology WUT
Current assignee: Wuhan University of Technology WUT
Priority date: 2022-07-04
Filing date: 2022-07-04
Publication date: 2022-10-25

Abstract

本申请公开了智能自适应式船尾节能装置。通过判断组合体附体的表面压力分布特征，通过液压组件自主调节组合体截流段深度和压浪段长度以改变高速船舶的航行姿态，改善船舶纵倾和吃水深度，优化船舶尾部流场最终降低船舶航行阻力。该智能自适应式尾部节能装置操纵和控制简单，符合国际上绿色船舶的发展要求，是一种具有很大应用前景与市场需求的新型智能船舶节能附体。

Description

智能自适应式船尾节能装置

技术领域

本申请涉及船舶尾部节能附体的技术领域，尤其涉及智能自适应式船尾节能装置。

背景技术

随着船舶行业的快速发展，船舶逐渐走向了大型化与快速化的道路。与此同时，船舶对于能源的消耗以及尾气排放对于大气污染的问题变得更加尖锐。新时期，绿色船舶以及实现船舶的节能减排是这个时代的主题。为了实现这一目标，节能船型、节能推进器以及节能附体应运而生。相比于节能新船型和新型高效推进器，节能附体技术是一种成本低廉、效果显著、安全方便的节能选择。

目前实现船舶节能减阻的主要附体类型包括：艉楔形板(Stern Wedge)、艉(压浪)板(Stern Flag)、阻(截)流板(Interceptor)以及它们之间相互组合而成的附体。实验研究表明了截流板对于高性能船舶具有减阻作用，截流板的深度会对其减阻效果产生很大的影响，截流板对主要是通过改善船尾鸡尾流，减小尾部兴波阻力，还具有优化船舶航行姿态的作用。

相关技术中，节能减阻附体的节能调节缺乏有效的自适应性。

发明内容

有鉴于此，本申请提供智能自适应式船尾节能装置，能够实现对节能减阻调节的自适应性。

本申请提供一种智能自适应式船尾节能装置，包括：

一组合体附体，安装于船体上，由截流段和压浪段相连所形成；

一薄膜压力传感器阵列，被配置在所述组合体附体上并用以采集所述组合体附体表面的压力分布参数；

一控制器，用以根据所述压力分布参数产生驱动控制信号；

以及，一液压组件，用以在接收所述驱动控制信号下驱动所述组合体附体运动，以改变截流段的深度和压浪段的长度。

可选地，所述薄膜压力传感器为防水电阻式传感器。

可选地，所述薄膜压力传感器整体安装于截断段的迎流面，平面阵列探点数量最少满足6个*3个。

可选地，所述控制器根据航行环境自主计算出最佳截流段深度h和压浪段长度l，并通过液压组件进行实时调节。

可选地，所述截流段的深度h＝f₁(p,Δ,U,L)，压浪段长度l＝f₂(p,Δ,U,L)，其中p为截流段平均压力，Δ为船舶的排水量，U为船舶预定航速，L为船长。

以上提供的弧形板的矫正装置，通过薄膜式压力传感器阵列准确捕捉组合体附体表面的压力分布特征，控制器内预设算法综合考虑组合体压力分布特征、船舶排水量及航速等因素，基于前期实验数据库对截流段、压浪段的组合体的最佳参数进行计算和输出，并通过液压组件自主调节截流板深度以及压浪板的长度，最大程度的优化不同预定航速下船舶的阻力性能。本申请的优势是该智能节能装置能够通过对组合体附体的参数的自主调节实现对船舶航行姿态的改变和尾流场的改善，有效降低船舶的摩擦阻力和兴波阻力成分。

附图说明

下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其它有益效果显而易见。

图1为本申请实施例提供的智能自适应式船尾节能装置的工作原理图。

图2为申请实施例提供的智能自适应式船尾节能装置的主视图。

图3为申请实施例提供的智能自适应式船尾节能装置的侧视图。

其中，图中元件标识如下：

1-尾封板，2-船底板，3-薄膜压力传感器阵列，4-截流段，5-压浪段，6-液压组件；7-控制器。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

本申请提供一种智能自适应式船尾节能装置，包括：

一组合体附体，安装于船体上，由截流段4和压浪段5相连所形成；

一薄膜压力传感器阵列3，被配置在上述组合体附体上并用以采集上述组合体附体表面的压力分布参数；

一控制器7，用以根据上述压力分布参数产生驱动控制信号；

以及，一液压组件6，用以在接收上述驱动控制信号下驱动上述组合体附体运动，以改变截流段4的深度和压浪段5的长度。

上述智能自适应式船尾节能装置，薄膜式压力传感器阵列准确捕捉组合体附体的表面的压力分布特征，通过控制器7内预设算法对不同排水量的船舶在不同预定航速下的最佳组合体参数进行计算和输出，并通过液压泵系统自主调节组合体中截流板深度以及压浪板的长度，最大程度的优化船舶的阻力性能。

前文已述，组合体附体安装于船体上。已为公知的是，组合体附体安装于尾封板1、船底板2上。至于截流段4和压浪段5的形状可以为所属领域所熟知的任何形式。

作为一种可示范地实现方式，上述薄膜压力传感器为防水电阻式传感器，或者为其它常规的形式，这些形式对本申请所声称的自适应性的技术效果的达成不产生实质性影响。

作为一种可示范地实现方式，上述薄膜压力传感器整体安装于截断段的迎流面，平面阵列探点数量最少满足6个*3个。

以此，通过这样特定的排布方式，提高了对压力参数采集的准确性和全面性。

关于控制器7，可以为本领域公知的具有用以储存程序或算法的存储介质的形式，例如计算机等设备，或者单片机、MCU或CPU等。

关于液压组件6，可以为公知的液压气缸等。液压组件6的动力输出杆可以安装在截流段4上或者压浪段5上，也可以是二者的连接部位。

作为一种可示范地实现方式，上述控制器7根据航行环境自主计算出最佳截流段4深度h和压浪段5长度l，并通过液压组件6进行实时调节。

具体地，所述截流段4的深度h＝f₁(p,Δ,U,L)，压浪段5长度l＝f₂(p,Δ,U,L)，其中p为截流段4平均压力，Δ为船舶的排水量，U为船舶预定航速，L为船长。

请参考图1，介绍下本智能自适应式船尾节能装置的工作过程。

首先，通过薄膜式压力传感器阵列准确捕捉节能装置表面压力分布特征，将压力特征和预定航速输入到控制系统内，经预设算法计算得到截流/压浪组合体的最佳参数，通过液压泵系统调整截流板的深度和压浪板的长度，最终通过实际航速和预设航速大小判定是否执行下一次调节命令。

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种智能自适应式船尾节能装置，其特征在于，包括：

一控制器，用以根据所述压力分布参数产生驱动控制信号；

2.根据权利要求1所述智能自适应式船尾节能装置，其特征在于，所述薄膜压力传感器为防水电阻式传感器。

3.根据权利要求1所述智能自适应式船尾节能装置，其特征在于，所述薄膜压力传感器整体安装于截断段的迎流面，平面阵列探点数量最少满足6个*3个。

4.根据权利要求1所述智能自适应式船尾节能装置，其特征在于，所述控制器根据航行环境自主计算出最佳截流段深度h和压浪段长度l，并通过液压组件进行实时调节。

5.根据权利要求4所述智能自适应式船尾节能装置，其特征在于，所述截流段的深度h＝f₁(p,Δ,U,L)，压浪段长度l＝f₂(p,Δ,U,L)，其中p为截流段平均压力，Δ为船舶的排水量，U为船舶预定航速，L为船长。