[發明專利]一種基于Isight平臺的無軸推進器槳葉設計方法

在審

• 申請號: 202210541667.7
• 申請日: 2022-05-17
• 公開（公告）號: CN115203817A
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 卞濤;劉亮亮;劉志文;王兵;張仕臻;馮雋
• 申請（專利權）人: 江漢大學
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/17;G06F30/27;G06F111/06;G06F119/14
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所(普通合伙) 42001
• 代理人: 王敏鋒

本發明公開了一種基于Isight平臺的無軸推進器槳葉設計方法，包括通過對無軸推進器的工作過程進行分析，得出與無軸推進器的性能相關性強的無軸推進器槳葉的參數；將無軸推進器槳葉的參數設為優化參數，將無軸推進器的推力以及效率最優設為優化目標；采集樣本數據；基于樣本數據庫，選取克里格方法建立無軸推進器槳葉的參數與無軸推進器的推力及效率的關系并建立近似模型；選取多目標粒子群算法作為近似模型的優化算法；進行優化計算，得出無軸推進器槳葉的參數。本發明的基于Isight平臺的無軸推進器槳葉設計方法可快速準確地得到槳葉的最優參數，不僅可以降低無軸推進器設計過程的計算和試驗成本，且可以大幅減少預測時間，提高無軸推進器的設計效率。

技術領域

本發明涉及船用槳葉設計的技術領域，尤其涉及一種基于Isight平臺的無軸推進器槳葉設計方法。

背景技術

近年來隨著船舶業的逐漸發展，對于船舶的推進效率以及艙內空間利用率的要求日趨提高，傳統的船舶推進系統必須要提供更龐大的軸系傳動部件。傳統船舶推進系統的軸系系統需要穿透船體來連接螺旋槳等部件，不僅耗費了大量的艙內空間，而且增加了能量損耗，降低了推進效率。此外，復雜的軸系系統極大地增加了船在航行過程中的噪聲和軸系振動，降低了船只的隱蔽性和穩定性。為改變這一現狀，關于無軸推進器的構想開始出現在人們的視線中。無軸推進器得益于將電機和轉子槳葉集成在一起，取消了傳統的船艙推進軸系和密封系統，避免了吊艙式、全回轉式等電力推進系統的復雜結構設計，不僅大幅提高了船艙的空間使用率，而且提高了推進效率。

無軸推進器作為一種新型推進器，它集結了吊艙式推進器和導管式推進器的諸多優點。無軸推進器得益于將電機轉子和槳葉集成在一起，取消了傳統的船艙推進軸系和密封系統，避免了傳統推進系統的復雜軸系設計，在船舶設計、推進效率、減振降噪、制造及維護等方面都有諸多優勢。

槳葉作為無軸推進器的核心部分，槳葉的旋轉將發動機轉動功率轉化為槳葉的推進力。因此，槳葉的設計對船舶的推進性能有著十分重要的影響，槳葉的設計成為提高船舶推進性能的一個重要研究方向。

現有技術至少存在以下問題：

槳葉作為無軸推進器的核心部件，槳葉的設計直接影響無軸推進器的性能。傳統的無軸推進器槳葉的設計過程中往往先改變槳葉的幾何參數，然后利用計算流體力學軟件進行數值模擬或者利用試驗平臺進行測試，對比修改葉型參數前后的無軸推進器的推力及力矩等性能參數，直至得出性能參數最優的槳葉。傳統的無軸推進器槳葉的設計方法在預測無軸推進器性能參數時，都需要重新構造槳葉的幾何模型，加工新的測試樣件，不僅要花費大量的時間成本和加工樣件的成本，而且自動化程度較低，槳葉設計的周期較長、效率較低。

發明內容

基于上述現有技術存在的不足，本發明所要解決的技術問題是在于提供一種基于Isight平臺的無軸推進器槳葉設計方法，可以快速準確地得到槳葉的最優參數，不僅可以降低無軸推進器設計過程的計算成本、試驗成本，而且可以大幅減少預測時間，提高無軸推進器的設計效率。

為了實現上述的目的，本發明采用以下技術措施：

一種基于Isight平臺的無軸推進器槳葉設計方法，包括以下步驟：

步驟1、通過對無軸推進器的工作過程進行分析，得出與無軸推進器的性能相關性強的無軸推進器槳葉的參數；

步驟2、將無軸推進器槳葉的參數設為優化參數，將無軸推進器的推力以及效率最優設為優化目標；

步驟3、采集樣本數據，在Isight平臺中設置試驗設計組件，同時確定無軸推進器槳葉的參數的取值范圍和基準值，將無軸推進器的推力及效率設定為輸出響應參數；

步驟4、基于樣本數據庫，選取克里格方法建立無軸推進器槳葉的參數與無軸推進器的推力及效率的關系并建立近似模型，使用Isight平臺自帶的誤差分析模型進行近似模型的擬合度評價，驗證所建立的近似模型的合理性；