本发明专利技术公开了一种带可变螺距螺旋桨减摇鳍的自适应控制装置。属于船舶与海洋工程领域，包括减摇鳍本体、可变螺距螺旋桨、横摇角度传感器、主控制器、鳍角控制器及螺旋桨控制器等。所述减摇鳍本体的末端处挖空位置固定有可变螺距螺旋桨，且在减摇鳍本体内部安装有螺旋桨控制器，所述螺旋桨控制器与可变螺距螺旋桨相连接，所述转轴与减摇鳍鳍本体同心配合，且固定与转动机构，所述转动机构安装在鳍槽内的前端，所述横摇角度传感器安装在船体内部，固定在船体中纵剖面处，且于主控制器相连接，所述主控制器固定于横摇角度传感器正下方。本发明专利技术可有效地提高螺旋桨的可控性且有效地处理船舶减摇力矩不可控问题，从而进一步提高了船舶横摇的可控性。舶横摇的可控性。舶横摇的可控性。
【技术实现步骤摘要】
一种带可变螺距螺旋桨减摇鳍的自适应控制装置
[0001]本专利技术属于船舶与海洋工程领域，尤其涉及了船舶减摇鳍的领域，具体的是涉及了一种带可变螺距螺旋桨减摇鳍的自适应控制装置。
技术介绍
[0002]在船舶与海洋工程领域，减少船舶横摇运动是船舶运动控制的一个重要课题。而减摇鳍是最有效的船舶稳定器之一，在提高船舶适航性、延长船舶寿命、确保船上设备更好地工作并使舰员感到舒适、提高船舶在作业效率及安全性方面发挥着重要作用。通常减摇鳍的减摇效果是用或多或少传统的低展弦比鳍来实现的，增加了执行器的动力来实现“踢”运动。然而，这种通过“扑动”减摇鳍的方法，鳍面相关的低升力斜坡导致相对较大的翅角，进而产生相对较大的根隙，导致相对较低的稳定性能和相对较高的阻力。此外，肋片在舱底的位置导致与肋片前后的舱底龙骨产生相当大的相互作用，相互作用降低了整体性能。另一点是“扑动”运动的效率，用于在零航速下产生横向力，在鳍轴偏心的限制意味着只有鳍的尾部贡献所需的反作用力，并且产生的反作用力不可控。
[0003]中国专利申请CN213168488U公开了一种组合式减摇鳍，一定程度上能解决传统减摇鳍问题，该组合式减摇鳍包括船体、减摇鳍本体和安装在减摇鳍本体上的螺旋桨，还包括转动机构、转轴、第一驱动件和安装座。当船舶速度较低且横摇超过一定水平，螺旋桨开始旋转，提供抗横摇力矩，调节船舶的平衡。然而上述方法中，减摇鳍的减摇并不能使船舶达到非常完美的减摇效果，螺旋桨所提供的升力无法保证是否稳定可控，且减摇力矩不可控问题会影响船舶的减摇效果。
[0004]因此在现有技术需要一种提高螺旋桨的可控性装置，来处理螺旋桨转动所产生的减摇力矩不可控问题，并且需要一种针对螺旋桨转动效率的可控性装置，来提高船舶减摇能力。
技术实现思路
[0005]专利技术目的：本专利技术的目的是提供了一种带可变螺距螺旋桨减摇鳍的自适应控制装置，该减摇鳍可以有效地提高螺旋桨的可控性并且可以有效地处理船舶减摇力矩不可控问题；在现有的减摇鳍技术的基础上进一步提高船舶横摇的可控性，为后续的船舶减摇鳍技术的研究以及海洋工程应用提供新思路。
[0006]技术方案：本专利技术所述的一种带可变螺距螺旋桨减摇鳍的自适应控制装置，其具体包括：船体、减摇鳍本体、可变螺距螺旋桨、主机、横摇角度传感器、转轴、转动机构、主控制器、鳍角控制器、螺旋桨控制器及鳍槽等设备；
[0007]在所述船体的中部两端安装有减摇鳍本体，在所述减摇鳍本体的末端处挖空位置固定有可变螺距螺旋桨，且在减摇鳍本体内部安装有螺旋桨控制器，所述的螺旋桨控制器与可变螺距螺旋桨相连接；
[0008]所述转轴与减摇鳍鳍本体同心配合，并且固定与转动机构，所述转动机构安装在
鳍槽内的前端，所述鳍槽位于船体中部的两侧；
[0009]所述的主机位于船体的内部，在转动机构的顶部，与转动机构连接；
[0010]所述稽角控制器固定于船体的内部，在所述鳍槽的侧上方，主机的侧下方；
[0011]所述横摇角度传感器安装在船体的内部，固定在船体的中纵剖面处，且与主控制器相连接，所述主控制器固定于横摇角度传感器正下方。
[0012]进一步的，所述可变螺距螺旋桨安装在减摇鳍本体上，所述转轴与转动机构相连，减摇鳍本体与转轴相连，所述转轴可带动减摇鳍本体沿着船宽方向180
°
转动，所述转动机构可带动减摇鳍本体沿水平方向90
°
转动；
[0013]所述鳍槽设置在船体的舷侧表面，可收纳减摇鳍本体；
[0014]所述主机位于船体内，控制着鳍角及螺旋桨的转速和螺距；
[0015]所述横摇角度传感器和主控制器位于船体的内部，所述角度传感器传递船舶横摇的信息，所述主控制器控制着主机的功率、鳍角控制器及螺旋桨控制器；
[0016]所述鳍角控制器控制减摇鳍本体的鳍角；
[0017]所述螺旋桨控制器控制减摇鳍上螺旋桨的转速和螺距。
[0018]进一步的，在风浪影响下，船舶横摇角不断变化，横摇角度传感器并获取相关横摇角度参数信息，主控制器接收所获取的角度传感器信号，调整着电机的功率，减摇鳍攻角及螺旋桨的转速和螺距。
[0019]进一步的，使用横摇角度传感器的不断地反馈和控制器往复调节，可变螺距螺旋桨产生可控制的升力，不断减少船舶横摇角度，横摇周期，直至最佳状态。
[0020]进一步的，主控制器通常通过角度传感器感受船舶横摇角速度中,并能输出按预先规定的合成信号:u＝K1φ1+K2φ2+K3φ3,系数K1、K2、K3的选取直接影响减摇鳍的效果；
[0021]实际上,K1φ1影响船舶的复原力矩,K2φ2影响横摇阻尼力矩,K3φ3影响横摇惯性力矩；一般来说，横摇角速度的信号是主控信号，因为船在谐摇时,复原力矩和惯性力矩方向相反，有相互抵消的作用，横摇阻尼起着最重要的作用；通过带螺旋桨的减摇鳍增加横摇阻尼，能最有效地发挥减摇作用，中φ1和φ3可以作为补偿信号。
[0022]进一步的，对于一种带可变螺距螺旋桨的减摇鳍，所述升力的计算模型为：
[0023]T＝K
T
ρn
20
D4[0024]其中，T为螺旋桨升力,K
T
为升力系数，ρ为船舶所在水域水的密度，n0为螺旋桨的转速，D为螺旋桨直径；
[0025]所述螺旋桨产生的减摇力矩的计算模型为：
[0026]F＝Td
[0027]其中，F为减摇力矩，d为船舶中纵剖面到螺旋桨中心的垂直距离。
[0028]有益效果：本专利技术与现有技术相比，本专利技术的特点是：本专利技术可以有效地提高螺旋桨的可控性并且可以有效地处理船舶减摇力矩不可控问题，在现有的减摇鳍技术的基础上进一步提高船舶横摇的可控性。
附图说明
[0029]图1是本专利技术的总体结构示意图；
[0030]图2是本专利技术中减摇鳍本体、转轴及转动机构相互连接的结构示意图；
[0031]图3是本专利技术中减摇鳍本体连接转动机构的立体图；
[0032]图4是本专利技术中减摇鳍本体通过转轴连接转动机构的主视图；
[0033]图5是本专利技术中转轴连接转动机构的结构示意图；
[0034]图6是本专利技术中减摇鳍本体安置在鳍槽中的总体结构示意图；
[0035]图7是专利技术中自适应控制装置的流程图；
[0036]图中，1是船体，2是主机，3是减摇鳍本体，4是可变螺距螺旋桨，5是螺旋桨控制器，6是转轴，7是转动机构，8是鳍槽，9是鳍角控制器，10是主控制器，11是横摇角度传感器。
具体实施方式
[0037]为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面结合附图对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明：
[0038]如图1所示，本专利技术所述的一种带可变螺距螺旋桨减摇鳍的自适应控制装置，包括船体1，减摇鳍本体3，可变螺距螺旋桨4，主机2，横摇角度传感器11，转轴6，转动机构7，主控制器10，鳍角控制器9，螺旋桨控制器5及鳍槽8等设备；<本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种带可变螺距螺旋桨减摇鳍的自适应控制装置，包括船体(1)，其特征在于：在所述船体(1)的中部两端位置均开设有鳍槽(8)，在所述鳍槽(8)中安置有转动机构(7)；在所述转动机构(7)的中心位置活动安置有转轴(6)，在所述转轴(6)的另一端还安置有减摇鳍本体(3)。2.根据权利要求1所述的一种带可变螺距螺旋桨减摇鳍的自适应控制装置，其特征在于：所述的转轴(6)与减摇鳍本体(3)同心配合，且固定连接在所述转动机构(7)上。3.根据权利要求1所述的一种带可变螺距螺旋桨减摇鳍的自适应控制装置，其特征在于：所述转动机构(7)安置在鳍槽(8)内的前端，所述鳍槽(8)位于所述船体(1)中部的两侧。4.根据权利要求1所述的一种带可变螺距螺旋桨减摇鳍的自适应控制装置，其特征在于：在所述船体(1)的内部两侧安置有主机(2)，所述主机(2)安置于船体(1)的内部、且安置在转动机构(7)的顶部，与转动机构(7)相连接。5.根据权利要求1所述的一种带可变螺距螺旋桨减摇鳍的自适应控制装置，其特征在于：在所述船体(1)的内部还安置有稽角控制器(9)，所述稽角控制器(9)固定于船体(1)的内部、且在所述鳍槽(8)的侧上方，所述主机(2)的侧下方。6.根据权利要求1所述的一种带可变螺距螺旋桨减摇鳍的自适应控制装置，其特征在于：在所述船体(1)的内部安置有横摇角度传感器(11)，所述横摇角度传感器(11)安装在船体(1)的内部、且固定安...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁福艺，管义锋，薛鑫源，李国勇，王波，李金鹏，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：
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