[发明专利]一种适于船艏的仿生扑翼装置及其调节方法

说明书

本发明公开了一种适于船艏的仿生扑翼装置，包括两组呈对称结构设置在船艏两侧的调节装置和控制系统，所述调节装置包括仿生扑翼、转向装置和驱动装置，所述转向装置固定于船艏外部，所述仿生扑翼的翼根处与转向装置一端固定连接；所述转向装置的另一端与驱动装置的输出端固定连接，所述控制系统输出控制信号至驱动装置，所述仿生扑翼的一侧为凹面，且另一侧为凸面，所述仿生扑翼的凸面分布有若干凸起，所述仿生扑翼的凹面可贴合至船艏的外壁。该装置达到船艏减阻和增加船舶平稳性的目的。本发明装置通过船艏附加的扑翼装置在船舶航行时根据航行需要可以在船艏周围展开任意角度的扑翼，达到节能减阻效果的同时提高船舶航行的稳定性。

技术领域

本发明涉及船舶技术领域，具体指一种适于船艏的仿生扑翼装置及其调节方法。

背景技术

船舶节能已成为当今世界各国造船界和航运界争辩的重要课题，它关系到船舶的燃油费用、单位排放量以及船舶运营经济效益等问题。通过添加附加船体装置来达到节能减阻是一种行之有效的方式。远洋航行中，船艏所受的阻力是影响船舶总阻力的最重要部分，大多数研究集中在船艏部设计，对其添加附属装置减少阻力的方式还鲜有报道。此外远洋航行中，由于风浪等作用，常常伴有船舶行驶过程的横摇、纵倾等多种摆动，使得船舶的平稳性下降。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适于船艏的仿生扑翼装置，以此来达到船艏减阻和增加船舶平稳性的目的。本发明装置通过船艏附加的扑翼装置在船舶航行时根据航行需要可以在船艏周围展开任意角度的扑翼，达到节能减阻效果的同时提高船舶航行的稳定性。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种适于船艏的仿生扑翼装置，包括两组呈对称结构设置在船艏两侧的调节装置和控制系统，所述调节装置包括仿生扑翼、转向装置和驱动装置，所述转向装置固定于船艏外部，所述仿生扑翼的翼根处与转向装置一端固定连接；所述转向装置的另一端与驱动装置的输出端固定连接，所述控制系统输出控制信号至驱动装置，所述仿生扑翼的一侧为凹面，且另一侧为凸面，所述仿生扑翼的凸面分布有若干凸起，所述仿生扑翼的凹面可贴合至船艏的外壁。

作为优选，所述驱动装置安装在船艏外壁。

作为优选，所述仿生扑翼的翼根处通过旋转轴与转向装置相连接。

作为优选，所述驱动装置为伺服电机。

作为优选，所述仿生扑翼的凸面为流线型仿生状结构。

作为优选，所述仿生扑翼包括两块结构相同的半椭圆形翼板，两块所述半椭圆形翼板的直线边缘侧固定连接。

作为优选，所述转向装置双节万向联轴器。

作为优选，所述控制系统为PID控制器。采用技术成熟、应用最为广泛的PID(Proportional Integral Derivative)控制系统，具有原理简单、鲁棒性强和实用面广等优点。控制系统接入船舱控制室，可由船员操作，控制所述驱动装置，以精确驱动所述转向装置，灵活调节所述扑翼的方位角度。

本发明还提供了一种适于船艏的仿生扑翼装置的调节方法，所述控制系统输出控制信号至驱动装置，所述驱动装置接收控制系统输出的控制信号，并输出动力至转向装置，通过转向装置的转动调节仿生扑翼的方位角。

本发明具有以下的特点和有益效果：

1、结构简单，通过双节万向联轴器即可完成扑翼不同方位角的调节，响应时间短，可靠性高。

2、扑翼调节范围广，可灵活调动扑翼与船艏水平与竖直方向的夹角，实现航行船舶对不同海况的多级调节。

3、节能减阻，本发明能有效降低艏波的高度，从而减小兴波阻力，实现节约能源的作用。

4、另外，还能增加与水面的接触面积，进而增加船舶平稳性。