一种风翼助航船舶主机运行特性预测平台及使用方法技术

本发明专利技术公开了一种风翼助航船舶主机运行特性预测平台及使用方法，包括：输入模块、船舶阻力计算模块、风翼助推效果分析模块、主机油耗模型模块、主机Seiliger拟合模型模块、观察模块，针对多变海况下风翼助航船舶的主机运行特性进行预测分析并显示特性曲线，使得风翼助航船舶的主机运行特性能够被直观的观测到，使得船舶的管理人员更加清楚的预测风翼助航船舶主机的运行状态。以克服缺乏不同海况环境下，风翼助航船舶主机运行状态的预测分析，使得船舶的管理人员难以预测，风翼助航船舶在复杂海况下的主机运行状态的问题。杂海况下的主机运行状态的问题。杂海况下的主机运行状态的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种风翼助航船舶主机运行特性预测平台及使用方法


[0001]本专利技术涉及风翼助航船舶领域，尤其涉及一种风翼助航船舶主机运行特性预测平台及使用方法。

技术介绍

[0002]航运是世界公认最为经济的运输手段之一，对世界经济的发展起到重要的作用，而同时，全球温室气体排放量很大部分也来自海运行业，以风能作为船舶辅助推进力的风翼助航船舶应势而生，是一种创新的能效技术。目前，风翼助航船舶动力系统的研究大多集中于能效水平的研究，缺乏不同海况环境下，风翼助航船舶主机运行状态的预测分析，使得船舶的管理人员难以预测，风翼助航船舶在复杂海况下的主机运行状态。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种风翼助航船舶主机运行特性预测平台及使用方法，以克服缺乏不同海况环境下，风翼助航船舶主机运行状态的预测分析，使得船舶的管理人员难以预测，风翼助航船舶在复杂海况下的主机运行状态的问题。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：
[0005]本专利技术提供了一种风翼助航船舶主机运行特性预测平台，包括：输入模块、船舶阻力计算模块本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风翼助航船舶主机运行特性预测平台，其特征在于，包括：输入模块、船舶阻力计算模块、船舶风翼助推效果分析模块、主机油耗模型模块、主机Seiliger拟合模型模块、观察模块；输入模块用于输入主机设定转速、船舶设定航速、海况气象数据；船舶阻力计算模块用于根据海况气象数据，计算不同海况环境下的船舶静水阻力、波浪增阻、风阻、船舶总阻力；船舶风翼助推效果分析模块用于根据风翼参数、海况气象数据，获得风翼作用关系曲线及最佳攻角，计算风翼最大助推力；主机油耗模型模块用于计算并显示不同海况环境下，不同主机设定转速下的船舶航速、主机扭矩、主机功率、主机燃油消耗率，及其相对应的变化曲线；主机Seiliger拟合模型模块用于计算并显示不同海况环境下，不同船舶设定航速下的主机设定转速下的油耗率、主机气缸内最高燃烧温度、主机气缸内最高压力、排气温度，及其相对应的变化曲线；观察模块用于显示不同海况环境下、不同主机设定转速下的船舶航速、主机扭矩、功率、油耗率、主机气缸内最高燃烧温度、主机气缸内最高压力、排气温度及其相对应的变化曲线。2.根据权利要求1所述的一种风翼助航船舶主机运行特性预测平台，其特征在于，所述船舶阻力计算模块包括船舶静水阻力子模块、波浪增阻子模块、风阻子模块以及船舶总阻力子模块；所述静水总阻力子模块用于根据海况气象数据、航速数据、船舶参数，采用Holtrop
‑
Mennen方法计算船舶的静水总阻力，静水总阻力的计算公式为：R
T
＝R
F
(1+k1)+R
APP
+R
W
+R
B
+R
TR
+R
A (1)其中，R
T
为静水总阻力，R
F
为摩擦阻力、R
APP
为附体阻力、R
W
为兴波阻力和碎波阻力、R
B
为球鼻首附加阻力、R
TR
为尾浸附加阻力、R
A
为模型实船相关阻力、k1为船型粘性阻力因子；所述波浪增阻子模块用于根据海况气象数据、船舶参数、航速数据，计算船舶的波浪增阻，波浪增阻计算公式为：其中，F
r
为弗劳德数；h为浪高；L
w1
为水线长；ρ为水的密度；S为湿面积；V
S
为船舶对水航速；所述风阻子模块用于根据海况气象数据，结合船舶参数、航速数据，计算船舶的风阻；船舶风阻的计算公式为：其中，R
wind
为风阻力；C
wind
为风阻力系数；ρ
air
为空气密度；A
T
为迎风面积；V
wind
为相对风速；所述船舶总阻力子模块用于根据海况气象数据，结合船舶参数，计算船舶总阻力；船舶总阻力的计算公式为：
R＝R
T
+R
wave
+R
wind (4)其中，R为船舶总阻力；R
T
为静水阻力；R
wave
为波浪增阻；R
wind
为风阻力。3.根据权利要求1所述的一种风翼助航船舶主机运行特性预测平台，其特征在于，所述船舶风翼助推效果分析模块包括推力与阻力子模块、风翼助推力子模块；所述推力与阻力子模块基于海况气象数据、风翼参数，计算船舶风翼最佳攻角下产生的推力和阻力，船舶风翼最佳攻角下产生的推力和阻力计算公式为：F
L
＝C
L
·
1/2ρ
a
V
wind2
·
S
w (5)F
D
＝C
D
·
1/2ρ
a
V
wind2
·
S
w (6)其中，F
L
为最佳攻角下风翼推力；F
D
为最佳攻角下风翼阻力；ρ
a
为空气密度；S
w
为风翼的侧投影面积；C
L
、C
D
分别为升力系数、阻力系数；V
wind
为相对风速；所述风翼助推力子模块根据风翼最佳攻角下产生的推力和阻力，计算船舶风翼助推力、船舶风翼产生助推力时对应的横向力，船舶风翼助推力、船舶风翼产生助推力时对应的横向力的计算公式为：F
X
＝F
L
sinθ
‑
F
D
cosθ
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)F
Y
＝F
L
cosθ
‑
F
D
sinθ
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)其中，F
X
为船舶风翼产生的助推力；F
Y
为船舶风翼产生助推力时对应的横向力；F
L
为最佳攻角下风翼推力；F

【专利技术属性】
技术研发人员：黄连忠，王英楠，田丰，马冉祺，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：