基于气膜稳定控制的无人水翼船高效减阻浮筒系统技术方案

本发明专利技术属于船舶技术领域，涉及基于气膜稳定控制的无人水翼船高效减阻浮筒系统。该系统包括浮筒、气流导通系统、传感器系统、控制系统和执行机构；气流导通系统包括供气系统、气流导通凹槽；单向排气孔设置在所述浮筒底部，通过管道与供气系统相连接；气流导通凹槽呈V型沿浮筒中心轴分布于浮筒底部，其一端与单向排气孔相通；传感器系统布置在浮筒底部；控制系统包括数据采集模块和控制主板；数据采集模块用于采集传感器系统的数据，并传输给控制主板；控制主板用于执行自适应控制算法并输出控制信号给执行机构，实时调节气流的输出量。本发明专利技术能够实时分析传感器反馈的数据，调整气流输出，实现对不同水流、速度、压力变化下气膜的自适应调节。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于船舶，涉及基于气膜稳定控制的无人水翼船高效减阻浮筒系统。

技术介绍

1、船体与水体之间的摩擦阻力是影响船舶航行速度、燃料消耗和运行效率的关键因素之一。传统的船体设计采用流线型外形及使用表面涂层技术，以减少水体对船体的粘滞阻力。然而，这些方法在面对高航速及复杂海况时存在显著局限。

2、传统的船舶减阻技术，如船体流线优化、涂层应用或在船体表面施加微小的结构特征，虽然能在一定程度上减少船体阻力，但这些技术的效果在高速航行或复杂水流条件下不够显著，尤其是在长期运行中，涂层的效果容易衰减。

3、水体与船体表面的直接接触导致的摩擦阻力依然较大，特别是在大面积接触的浮筒等部件上，水体的粘滞阻力占据了主要能量消耗来源。

4、气膜减阻技术提出通过在船体与水体之间形成气膜，减少两者直接接触，理论上可以显著降低摩擦阻力。然而，现有的气膜技术大多依赖于固定的气流排放系统，难以动态调整气膜的厚度与稳定性。在实际应用中，气膜往往不稳定，尤其在航速变化或外界环境变化时，容易导致气膜破裂或无法有效覆盖浮筒表面，影响减阻效果。

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【技术保护点】

1.基于气膜稳定控制的无人水翼船高效减阻浮筒系统，其特征在于：包括浮筒、气流导通系统、传感器系统、控制系统和执行机构；所述的气流导通系统包括单向排气孔、供气系统、气流导通凹槽；所述的单向排气孔设置在所述浮筒底部，通过管道与供气系统相连接；所述气流导通凹槽呈V型沿浮筒中心轴分布于浮筒底部，其一端与单向排气孔相通；传感器系统布置在浮筒底部，用于检测浮筒表面与水体接触区域的压力变化及浮筒姿态；控制系统包括数据采集模块和控制主板；所述数据采集模块用于采集传感器系统的数据，并传输给控制主板；所述控制主板内置自适应控制算法，用于执行算法并输出控制信号给执行机构，实时调节气流的输出量，调整气膜厚度；所...

【技术特征摘要】

1.基于气膜稳定控制的无人水翼船高效减阻浮筒系统，其特征在于：包括浮筒、气流导通系统、传感器系统、控制系统和执行机构；所述的气流导通系统包括单向排气孔、供气系统、气流导通凹槽；所述的单向排气孔设置在所述浮筒底部，通过管道与供气系统相连接；所述气流导通凹槽呈v型沿浮筒中心轴分布于浮筒底部，其一端与单向排气孔相通；传感器系统布置在浮筒底部，用于检测浮筒表面与水体接触区域的压力变化及浮筒姿态；控制系统包括数据采集模块和控制主板；所述数据采集模块用于采集传感器系统的数据，并传输给控制主板；所述控制主板内置自适应控制算法，用于执行算法并输出控制信号给执行机构，实时调节气流的输出量，调整气膜厚度；所述的自适应控制算法包括模型预测控制算法和自适应pid控制策略。

2.根据权利要求1所述的基于气膜稳定控制的无人水翼船高效减阻浮筒系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：张立晨，潘晓驹，徐明奇，容佳欣，
申请(专利权)人：海南热带海洋学院，
类型：发明
国别省市：