[发明专利]一种船舶的双桨推进性能辨识方法

说明书

本发明公开了一种船舶的双桨推进性能辨识方法，建立螺旋桨输出性能函数关系，得到双桨推进性能输出关系，建立转速与转向速度的拟合函数关系r＝k·n，其中k为拟合系数，直观反映螺旋桨的输出性能，利用双桨性能测试的拟合函数表达式中的拟合系数k表达双桨推进性能输出关系。本发明的有益效果是：本发明提出一种船舶的双桨推进性能辨识方法，准确、有效地反映螺旋桨的输出性能，得到双桨的推进性能关系，为航行控制提供可靠的参数依据，优化船舶的航行性能。

技术领域

本发明涉及一种船舶的双桨推进性能辨识方法，属于船舶技术领域。

背景技术

现今，随着现代造船业与航运事业的发展，船舶的运动性能研究备受关注，而作为其主要驱动机构的螺旋桨性能将直接影响到船舶的航行性能。特别是在双桨及多桨的情况下，由于加工、安装等因素导致每个桨的推进性能可能与设计标准不相一致，在之后的操纵控制等实际应用时若以设计标准为参考进行，将可能导致船舶的航行与预先设想不同，甚至可能出现震荡厉害等危险现象，影响对船舶的运动控制以及船舶自身的安全性。因此，了解船舶各个螺旋桨之间的推进性能输出关系是必要的。

目前人们对于螺旋桨的性能关注大多在于：采用螺旋桨的敞水试验进行单个螺旋桨的性能测定以及研究如桨距比、盘面直径等相关参数与螺旋桨推进性能之间的关系这两方面，对于桨与桨之间的性能关系研究较少。但对于实际已建造完成的船舶，其性能已基本确定，并且与预先设计研究的性能往往无法达到完全的一致，加工的误差等不可控原因都有可能影响到螺旋桨的推进性能。并且对于采用双桨形式的船舶，不仅单桨性能，两个桨的性能关系对人们进行船舶航行性能的预报有着很大影响，所以相较于单个螺旋桨的性能研究，双桨之间的推进性能辨识是目前尚待解决的问题。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明的目的在于提出一种船舶的双桨推进性能辨识方法，准确、有效地反映螺旋桨的输出性能，得到双桨的推进性能关系，为航行控制提供可靠的参数依据，优化船舶的航行性能。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

一种船舶的双桨推进性能辨识方法，建立螺旋桨输出性能函数关系，得到双桨推进性能输出关系，具体为：

首先，根据船舶转艏向的操纵性方程其中A、B、C、D、E、F皆为船舶的水动力参数，为水动力常数，A为转向惯性系数，B为转向阻力系数，C为转向与前进的耦合阻力系数，D为转向与侧移的耦合阻力系数，E为前进与侧移耦合的转向系数，F为侧移的耦合转向系数，为转向加速度，r为转向速度，u、v为船舶轴向与横向速度，M_T为转向力矩，得到转向力矩与转向速度的平方成一定比例；

其次，由于转向力矩与转速理论上的函数关系为Q＝ρ·D⁵·n²·K_Q、T＝ρ·D⁴·n²·K_T，其中Q为转向力矩，T为推力，ρ为螺旋桨材料密度，D为螺旋桨盘面半径，n为转速，K_Q、K_T分别为转矩系数和推力系数，因此推测转向速度与转速成正比关系；

再次，建立转速与转向速度的拟合函数关系r＝k·n，其中k为拟合系数，直观反映螺旋桨的输出性能，利用双桨性能测试的拟合函数表达式中的拟合系数k表达双桨推进性能输出关系。

上述的一种船舶的双桨推进性能辨识方法，具体包括以下步骤：

步骤一：保持右螺旋桨静止，若干次调整左螺旋桨转速，通过主控电脑程序得到每次转速对应的船舶转向速度；

步骤二：保持左螺旋桨静止，若干次调整右螺旋桨转速，通过主控电脑程序得到每次转速对应的船舶转向速度；

步骤三：若干次同时调整左右螺旋桨至相同转速，通过主控电脑程序得到每次转速对应的船舶转向速度；