船舶纵向动态减摇方法与装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106043616A(43)申请公布日2016.10.26(21)申请号201610390343.2(22)申请日2016.06.03(71)申请人武汉理工大学地址430070湖北省武汉市洪山区珞狮路122号(72)发明人秦江涛戴敬许磊周智慧姚兰柳高飞傅率智马程前(74)专利代理机构武汉开元知识产权代理有限公司42104代理人胡镇西(51)Int.Cl.B63B39/06(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图4页(54)发明名称船舶纵向动态减摇方法与装置(57)摘要本发明公开了一种船舶纵向动态减摇方法与相应的船舶纵向动态减摇装置。该方法包括如下步骤：1)采集船尾纵向旋转的加速度或角速度，进一步换算成船体的纵摇角；2)当船体达到最大纵摇角时，调整水翼的翼片角度为γ。该装置包括水翼、支撑架、驱动装置、传动装置和控制系统；支撑架的前端固定在船尾底板上，水翼通过所述转轴铰接在支撑架的后端；驱动装置通过传动装置与水翼相连；控制系统包括控制器、船体纵摇传感器和水翼角度传感器；控制器的控制信号输出端与驱动装置的控制信号输入端相连，船体纵摇传感器和水翼角度传感器的测量信号输出端分别与控制器的测量信号输入端相连。该方法和装置可实现船体的动态纵向减摇，减摇效率高。CN106043616ACN106043616A权利要求书1/2页1.一种船舶纵向动态减摇方法，其特征在于：包括如下步骤：1)通过船体纵摇传感器(13)采集船尾纵向旋转的加速度或角速度，进一步换算成船体的纵摇角；2)当船体达到最大纵摇角时，通过驱动装置调整水翼(5)的翼片角度为γ，当纵摇角为最大正值时，γ取负值；当纵摇角为最大负值时，γ取正值。2.根据权利要求1所述的船舶纵向动态减摇方法，其特征在于：步骤2)中，当纵摇角为最大正值时，γ的取值范围为+5°～+30°；当纵摇角为最大负值时，γ的取值范围为调整范围-30°～-5°。3.根据权利要求2所述的船舶纵向动态减摇方法，其特征在于：步骤2)中，当纵摇角为最大正值时，γ的取值范围为+20°～+30°；当纵摇角为最大负值时，γ的取值范围为调整范围-30°～-20°。4.根据权利要求1所述的船舶纵向动态减摇方法，其特征在于：步骤2)中，以最大纵摇角为输出，以γ为输入建立闭环控制，自动控制水翼(5)的翼片角度，使船体的最大纵摇角不断减小。5.根据权利要求1所述的船舶纵向动态减摇方法，其特征在于：步骤2)中，水翼的翼片角度γ通过如下公式确定：式中，θ1是t时刻的船体纵摇角，由传感器测量得到；f(θ1)是t时刻的静水回复力矩，由以下公式确定：f(θ1)＝Δ×H×sinθ1，其中Δ是船舶排水量，H是纵稳性高；是t时刻的阻尼力矩，由以下公式确定：其中Igy是水线面对通过重心横轴的纵向惯性矩；f为常数，取f＝0.18计算；是t时刻的惯性力矩，由以下公式确定：Jyy是船体本身对通过重心横轴的转动惯量，Jyy′是船体对通过重心横轴的附加转动惯量；θ为初始值，即0时刻的船体纵摇角，由传感器测量得到；f(θ)是0时刻的静水回复力矩，由以下公式确定：f(θ)＝Δ×H×sinθ，其中Δ是船舶排水量，H是纵稳性高；是0时刻的阻尼力矩，由以下方法/公式确定：其中Igy是水线面对通过重心横轴的纵向惯性矩；f为常数，取f＝0.18计算；是0时刻的惯性力矩，由以下方法/公式确定：Jyy是船体本身对通过重心横轴的转动惯量，Jyy′是船体对通过重心横轴的附加转动惯量；ρ为海水密度；v是船航速；A是水翼面积；d是水翼中心到船体漂心的距离；δ是水翼转角与升力系数间的关系系数。6.一种为实现权利要求1中所述方法而设计的船舶纵向动态减摇装置，安装在船体(1)的船尾底板(2)上，其特征在于：该装置包括水翼(5)、支撑架(3)、驱动装置、传动装置和控2CN106043616A权利要求书2/2页制系统；所述支撑架(3)的前端固定在船尾底板(2)上，所述支撑架(3)的后端沿船舶横向设置有转轴(4)，所述水翼(5)通过所述转轴(4)铰接在支撑架(3)的后端；所述驱动装置安装在船体(1)尾部的船舱内，通过传动装置与水翼(5)相连，驱动水翼(5)绕所述转轴(4)旋转；所述控制系统包括控制器(12)、船体纵摇传感器(13)和水翼角度传感器(14)；所述船体纵摇传感器(13)为加速度计或角速度传感器，用于监测船体(1)的纵向摇动角速度或加速度；所述水翼角度传感器(14)用于监测水翼(5)的旋转角度；所述控制器(12)的控制信号输出端与驱动装置的控制信号输入端相连，所述船体纵摇传感器(13)的测量信号输出端和水翼角度传感器(14)的测量信号输出端分别与控制器(12)的测量信号输入端相连。7.根据权利要求6所述的船舶纵向动态