本实用新型专利技术提供的是一种高速船节能减阻及航态自动优化控制装置，主要包括船体信息采集系统、分析和控制平台以及执行系统，所述船体信息采集系统用于监测船体当前航行信息和航态信息；所述分析和控制平台用于分析所采集到的相关信息，并依据当前信息给出优化方案和执行策略，并通过硬件转化为执行信号，传输给执行系统；所述执行系统在接收到控制平台信号之后做出相应动作，实现对船体航速、航态和艉流场的改善，稳性的增强，安全性的提高。本实用新型专利技术具有节能减阻、提高航速和改善航态，增强高速船稳性，保障人员和设备安全性，改善舒适性以及降低尾浪对海岸和结构物冲击作用的优点。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种高速船控制装置，尤其涉及一种高速船节能减阻及航态自动优化控制装置。
技术介绍
近年来，能源枯竭和环境污染成为了全球范围内关注的热点，而船舶行业作为能耗重点行业，其所需要消耗的能源以及所造成的环境污染等都是不容忽视的。国际海事组织(MO)的一项研宄发现，船舶二氧化碳排放量约占世界排放总量的1.8%左右，海洋环境的污染中有35%来自船舶。船舶节能减排关键技术主要包括船舶线型优化、提高主机效率、使用可替换能源和轻质造船材料等。虽然有人认为线型优化在船舶节能方面有一定的作用，并且在效果良好的情况下可以降低10%?15%的总阻力，但是一般情况下很难达到，而且船型优化在大多数情况下所覆盖的航速段较窄。而我国船用发动机的整体研发水平与国外知名船用柴油机公司还存在较大的差距，自主知识产权船舶发动机水平不高，配套件技术水平不能满足船舶柴油机的发展要求，因此，依靠提高发动机效率进行节能减排可以说具有一定的难度。而其他的新技术如开发可替换能源和采用轻质造船材料等，均没有达到可直接用于工程实际的成熟度。高速船的型线设计以及其服役的速度范围使之在使用过程中具有一些难以克服的问题，具体体现在:航行时船体湿面积过大，带来较大的航行阻力，抑制了航速的进一步提高，增大了油耗和排放量；航行过程中纵倾较大，使船员的工作能力下降，稳性降低，设备安全隐患增加，螺旋桨推进效率恶化，降低了舒适性；高速情况下尾流场兴波严重，增大主机能耗，恶化船舶航行性能，所产生的尾浪对堤坝、海岸、港口和近海结构物具有严重的冲击和威胁。更有一些执行特殊工作和任务的高速船，如带有拖网和拖曳设备的船只，由于这些现象而导致航速无法提高，能耗和排放量巨大，航行安全性无法保障，设备使用中存在威胁等问题。以上这些问题均是高速船与生俱来的问题，若干年来仅靠船舶自身的船型优化和总体设计均无法改变。开发一种降低高速船阻力、提高航速、减少排放量、改善航态、优化尾流场、保障船舶和设备安全的装置就成为了解决以上问题的唯一途径。经检索发现，1.专利号为ZL 97236885.X的技术专利中涉及的减阻增速节能装置，主要结构是在船体底部布置管道，是通过抽吸船首部流体再排向尾部来减少首部的兴波阻力以达到减阻节能的方式，仅仅是通过减小局部阻力而实现减阻增速和节能的目标，相关机构和工作原理、效果并不明确。本技术专利所涉及的节能减阻及航态自动优化控制装置是通过监测船体航行、航态信息，进行分析，给出控制指令，调节执行结构，改变船体绕流场和航态以实现减阻节能和对航态进行优化，并具有闭环的循环监测、调整过程，而且，针对其中的各个系统均有详细说明，是对整套装置和局部特征的专利技术，与专利号为ZL 97236885.X的技术专利中涉及的减阻增速节能装置在工作原理、整体结构、局部特征、工作方式方等方面存在不同。并且，本技术在实验过程中针对设计航速减阻约12.5%，航态能控制在目标范围内。2.专利号为CN 202138498U的专利技术专利中涉及的减阻节能装置，主要工作方式是通过引入外界流体对主机和辅机进行冷却，通过降低主机、辅机冷却所需的供水系统功率，提高推进器的效率以达到减阻节能的目的。本技术是通过船舶粘性绕流场的改善和水动力性能的提高以达到减阻节能的目的，与专利号为CN 202138498U的专利技术专利中涉及的减阻节能装置在工作原理、结构方式和工作方式等方面完全不同。
技术实现思路
本技术的目的是为了提供一种既能节能减阻，又能改善船舶航态，降低排放量、执行效果可靠、增加船舶航行稳定性、设备安全性、人员舒适性，同时能减小尾波、保护海岸和近海结构物、低成本、易安装的高速船节能减阻及航态自动优化控制装置。本技术的目的是这样实现的:包括高速船体，在高速船体尾部安装有驱动设备，驱动设置的输出端连接有运动传递设备，运动传递设备的输出端连接有传动轴，与传动轴连接是换向机构，换向机构的输出端与传动丝杠固连，传动丝杠通过定位轴承和轴承支架安装在船体艉封板上，且轴承支架的外部设置有第一保护罩，传动丝杠上套装有丝杠螺母，丝杠螺母与连接板固连，且所述连接板上还固定安装有第一导向支架，所述连接板的下端的两侧还分别固连有两个传动方杆，两个传动方杆分别通过限位轴承安装在船体艉封板上的对应位置，且限位轴承的外端分别设置有第二保护罩，且两个第二保护罩位于螺旋桨的两侧，两个传动方杆的下端分别与阻流板固连，阻流板上还固定安装有第二导向支架，且所述阻流板与船体艉封板紧密贴合，所述驱动设备与控制系统连接；所述控制系统是:在所述高速船体的船艏、船舯和船艉分别设置有艏加速度传感器、舯加速度传感器和艉加速度传感器，艏加速度传感器与艏加速度信息采集系统连接后再通过电缆与设置在船体内的信息综合分析系统连接，舯加速度传感器与舯加速度信息采集系统连接后再通过电缆与设置在船体内的信息综合分析系统连接，艉加速度传感器与艉加速度信息采集系统连接后再通过电缆与设置在船体内的信息综合分析系统连接，在艏加速度传感器与舯加速度传感器之间的高速船体上还安装有航速传感器，航速传感器与航速信息采集系统连接后再通过电缆与信息综合分析系统连接，在舯加速度传感器与艉加速度传感器之间的高速船体上还安装有航态传感器，航态传感器与航态信息采集系统连接后再通过电缆与信息综合分析系统连接，所述信息综合分析系统的另一端依次连接有控制分析系统和控制分析系统硬件接口，控制分析系统硬件接口通过电缆与驱动设备连接。本技术还包括这样一些结构特征:1.所述阻流板的外形与船体艉封板型线一致，且阻流板的高度小于等于船体艉封板的高度，阻流板的宽度小于等于船体艉封板的宽度。2.所述阻流板伸出船底的最大工作长度小于等于高速船体船长的0.2%。3.所述换向机构是蜗轮蜗杆传动机构或锥齿轮传动机构。4.所述驱动设备是电机或液压系统。与现有技术相比，本技术的有益效果是:本技术用于高速方艉船型，通过对船舶航速和航态等信息的监测、综合分析，结合当前情况和优化目标，生成相应的控制方案，转化为机械操作指令，再由相关的机械系统进行执行，实现了高速船航速、航态和尾流场的自动优化控制，能够降低阻力、提高航速、减小尾波，保障船舶稳定型、设备安全性和航行舒适性。也即本技术提供了一种高速船节能减阻及航态自动优化控制装置，具有节能减阻、提高航速和改善航态，增强高速船稳性，保障人员和设备安全性，改善舒适性的优点。具体的说:(1)本技术采用多种传感器获得船体航行状态下的信息，确保信息收集的全面、准确；(2)本技术具有数据整理和综合分析功能，能够提供针对当前船型和航行情况下的优化控制方案；(3)特殊的执行机构设计使工作时船体表面压力分布可大幅度调节，改善尾流场及减阻节能和航态控制的效果明显；(4)全套装置采用闭路、自动控制，循环监测和自动操作，保证船体最优状态的实现和航行过程中的实时响应；(5)本技术可以用于新船建造时安装，也可用于旧船改造时增加，安装简便，成本不高，效果明显；当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高速船节能减阻及航态自动优化控制装置，包括高速船体，其特征在于：在高速船体尾部安装有驱动设备，驱动设置的输出端连接有运动传递设备，运动传递设备的输出端连接有传动轴，与传动轴连接是换向机构，换向机构的输出端与传动丝杠固连，传动丝杠通过定位轴承和轴承支架安装在船体艉封板上，且轴承支架的外部设置有第一保护罩，传动丝杠上套装有丝杠螺母，丝杠螺母与连接板固连，且所述连接板上还固定安装有第一导向支架，所述连接板的下端的两侧还分别固连有两个传动方杆，两个传动方杆分别通过限位轴承安装在船体艉封板上的对应位置，且限位轴承的外端分别设置有第二保护罩，且两个第二保护罩位于螺旋桨的两侧，两个传动方杆的下端分别与阻流板固连，阻流板上还固定安装有第二导向支架，且所述阻流板与船体艉封板紧密贴合，所述驱动设备与控制系统连接；所述控制系统是：在所述高速船体的船艏、船舯和船艉分别设置有艏加速度传感器、舯加速度传感器和艉加速度传感器，艏加速度传感器与艏加速度信息采集系统连接后再通过电缆与设置在船体内的信息综合分析系统连接，舯加速度传感器与舯加速度信息采集系统连接后再通过电缆与设置在船体内的信息综合分析系统连接，艉加速度传感器与艉加速度信息采集系统连接后再通过电缆与设置在船体内的信息综合分析系统连接，在艏加速度传感器与舯加速度传感器之间的高速船体上还安装有航速传感器，航速传感器与航速信息采集系统连接后再通过电缆与信息综合分析系统连接，在舯加速度传感器与艉加速度传感器之间的高速船体上还安装有航态传感器，航态传感器与航态信息采集系统连接后再通过电缆与信息综合分析系统连接，所述信息综合分析系统的另一端依次连接有控制分析系统和控制分析系统硬件接口，控制分析系统硬件接口通过电缆与驱动设备连接。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：邓锐，黄德波，马勇，周广利，由世洲，杨衡，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：新型
国别省市：黑龙江;23
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