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申请/专利权人：中国船舶科学研究中心

摘要：一种自主优化船舶艉部流场的控制方法，位于船舶艉部船中位置安装有螺旋桨，其正后方为舵机，位于螺旋桨两侧的船底板上安装有舵桨回转装置，位于螺旋桨一旁的船底板的外板处安装有水流传感器；位于螺旋桨上方和后方区域船底板的内部均匀布置有矩阵排列的激振片，激振片实时监测螺旋桨区域船底外板受到的激振力，然后实时回传至控制单元；当船舶在正常航行时，螺旋桨正常转动，船舶受到向前的推力，以设定航速前进，同时激振片实时采集船底板的激振力，回传至控制单元，控制单元计算激振综合作用力T'，从本质上解决螺旋桨空泡发生，从而减少船体振动，提高船舶推进效率，延长螺旋桨寿命。

主权项：1.一种自主优化船舶艉部流场的控制方法，包括船底板1，其特征在于：位于船舶艉部船中位置安装有螺旋桨5，所述螺旋桨5的正后方为舵机，位于螺旋桨5两侧的船底板1上安装有舵桨回转装置2，位于螺旋桨5一旁的船底板1的外板处安装有水流传感器4，水流传感器4实时监测螺旋桨5与外板之间水流情况，并向控制单元实时回传水流参数；位于螺旋桨5上方和后方区域船底板1的内部均匀布置有矩阵排列的激振片3，激振片3实时监测螺旋桨5区域船底外板受到的激振力，然后实时回传至控制单元；当船舶在正常航行时，螺旋桨5正常转动，船舶受到向前的推力，以设定航速前进，同时激振片3实时采集船底板1的激振力，回传至控制单元，控制单元计算激振综合作用力T'；船体底部两套舵桨的转速和转向组合为：Tv,s,α,β；其中，v是一舷舵桨转速，s是另外一舷舵桨转速，α是一舷舵桨转向，β是另外一舷舵桨转向；船舶转向：当船舶航行时，需要转向，操纵舵机运行，舵机转向信号回送至控制单元，控制单元接收转向信号后，控制艉部后方的两套舵桨回转装置2同步转向，且转向与舵机转向一致；船舶在舵机的转向力作用下缓慢转向，当舵机继续转动，两套舵桨回转装置2继续跟随同步向一个方向转动，船舶持续转向；当舵机停止转动，两套舵桨回转装置2停止转动，船舶保持某一角度转向航行；当舵机回零，船舶直航，控制单元接收舵机转向信号后，向两套舵桨回转装置2发出转向回零信号，舵桨回转装置2回归安装位置；船舶直航，未发生空泡：船舶直航时，控制单元实时获知激振综合作用力T'，T'小于等于船底板1正常激振力作用f，未发生螺旋桨空泡现象，船底板1所受激振力正常，未出现异常振动现象；此时，船底艉部螺旋桨5处流场正常，螺旋桨5周围水域无高伴流区域，来流速度正常，螺旋桨5上方区域不存在死水区域，当螺旋桨5旋经这一区域时，正常通过，无空泡现象发生；此时控制单元控制两套舵桨回转装置2向后持续输出推力，助力船舶航行；船舶直航，发生空泡：船舶直航时，控制单元实时获知激振综合作用力T'，T'大于船底板1正常激振力作用f，发生螺旋桨5空泡现象，船底板1所受激振力异常，出现异常振动现象；此时，船底艉部螺旋桨5处流场异常，螺旋桨5上方存在高伴流区域，来流速度为零，螺旋桨5上方区域存在死水区域，当螺旋桨5旋经这一区域时，由于没有来流，负荷剧烈增加，产生较为严重的空泡，并引起船体振动；控制单元通过水流传感器4，感知该区域的水流参数，同时船舶推进控制系统将此时船舶航速、螺旋桨转速和柴油机功率的参数传至控制单元，供控制单元分析综合；控制单元将水流速度、水流流向、船舶航速、螺旋桨转速和柴油机功率的参数形成数据链，传递控制单元中内嵌的CFD流场计算程序中，结合已内嵌在控制单元中船体线型、船舶吃水和船舶主尺度参数对螺旋桨5伴流情况进行分析计算，并给出螺旋桨不均匀伴流场G0；将不同组合下的舵桨转速和转向组合Tv,s,α,β导入螺旋桨不均匀伴流场G0中，并分析出受到舵桨影响的不均匀伴流场G0形成的新伴流场组合G1g1,g2,g3,...,gn，其中的g1,g2,g3,...,gn为新伴流场组合G1中的各个伴流场，分别对应舵桨不同的转速和转向组合Tv1,s1,α1,β1；此时，控制单元控制两台舵桨装置分别向螺旋桨5处转动，持续扰动螺旋桨5上方水流，破坏原有高伴流区域，增加该区域的来流速度，改变螺旋桨5入流条件，保障螺旋桨5旋经这一区域时，获得具有动能的来流，避免空泡产生；同时激振片3实时回传激振力矩阵至控制单元，控制单元实时获知激振综合作用力T'，如果T'还大于船底板正常激振力作用f，则两套舵桨回转装置2继续同步转动，继续扰动螺旋桨上方水流，直至激振综合作用力T'小于等于船底板正常激振力作用f；此时，两套舵桨回转装置2保持角度运行，为螺旋桨5提供带有动能的来流，增加来流速度。

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