[發明專利]一種三支點伺服的可變水翼攻角高速船及其控制方法

有效

• 申請號: 202211373944.4
• 申請日: 2022-11-04
• 公開（公告）號: CN115675725B
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發明（設計）人: 鄧銳;宋志杰;任航;姜大鵬;李豪;莫瀟越;王士剛;羅富強;吳鐵成
• 申請（專利權）人: 中山大學;南方海洋科學與工程廣東省實驗室（珠海）
• 主分類號: B63B1/24
• 分類號: B63B1/24;B63B1/28;B63H5/08;B63H5/07;B63H1/28
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 江嘉玲

1.一種三支點伺服的可變水翼攻角高速船控制方法，其特征在于：應用于一種三支點伺服的可變水翼攻角高速船；

所述三支點伺服的可變水翼攻角高速船包括，位于高速船上部的主船體，所述主船體的底部通過支撐桿剛性固定連接有水下推進組件；

所述支撐桿至少有三根，至少一根所述支撐桿位于主船體的船艏的下方，至少兩根所述支撐桿分別位于主船體的船艉兩側的下方，所述水下推進組件對應所述支撐桿配套設置，配套設置的所述水下推進組件分別位于所述支撐桿遠離主船體的一端；

所述水下推進組件包括水翼攻角傳動轉盤、水翼、螺旋槳、螺旋槳連桿和防水電機，所述水翼攻角傳動轉盤內嵌于所述水翼且轉動連接于所述支撐桿上，所述水翼攻角傳動轉盤與所述水翼嚙合配合，所述螺旋槳連桿從所述水翼上方豎直貫穿到所述水翼下方，并與所述螺旋槳固定連接，所述水翼攻角傳動轉盤和螺旋槳連桿剛性固定，所述防水電機位于所述螺旋槳的內部，所述防水電機的輸出軸與所述螺旋槳的槳葉固定連接；

所述螺旋槳上安裝有用于檢測流場信息的流場檢測裝置，所述主船體的內部密封有控制器，所述控制器的輸入端與所述流場檢測裝置電性連接，所述控制器的輸出端與所述水翼攻角傳動轉盤和所述防水電機電性連接；

所述槳葉位于所述螺旋槳的艉部，所述螺旋槳上轉動連接有前置預旋導輪，所述前置預旋導輪位于所述槳葉的前方，所述前置預旋導輪用于在水流到達槳葉前產生預旋流；

所述控制器內置推進裝置參數決策單元，所述推進裝置參數決策單元執行以下步驟，

獲取流場當前的流速、流向和波浪參數；

根據當前的流速、流向和波浪參數，結合當前的水翼攻角，預測最佳水翼攻角，判斷當前的水翼攻角和最佳水翼攻角的大小情況，并確定水翼攻角變化量；

若當前的水翼攻角小于所述最佳水翼攻角，基于所述水翼攻角變化量，向所述水翼攻角傳動轉盤輸出用于提升水翼的控制信號，直至當前的水翼攻角調整到最佳水翼攻角；

若當前的水翼攻角大于最佳水翼攻角，基于所述水翼攻角變化量，向所述水翼攻角傳動轉盤輸出用于下壓水翼的控制信號，直至當前的水翼攻角調整到最佳水翼攻角；

若當前的水翼攻角等于最佳水翼攻角，則無控制信號輸出至水翼攻角傳動轉盤；

獲取高速船的實際航速，基于當前的水翼攻角，確定高速船的總輸出功率、水翼的輸出功率和螺旋槳的輸出功率；

其中，當高速船完成轉向時，位于所述主船體的船艉兩側的所述螺旋槳的輸出功率相同；

當高速船擬轉向時，位于所述主船體的船艉的靠近擬轉方向一側的所述螺旋槳的輸出功率與位于所述主船體的船艉的另一側的所述螺旋槳的輸出功率不同，直至高速船完成轉向。

2.根據權利要求1所述的三支點伺服的可變水翼攻角高速船控制方法，其特征在于，所述支撐桿均為曲形；

位于主船體的船艏的下方的至少一根所述支撐桿和位于主船體的船艉兩側的下方的至少兩根所述支撐桿的曲面弧度不同。

3.根據權利要求1所述的三支點伺服的可變水翼攻角高速船控制方法，其特征在于，位于主船體的船艏的下方的至少一根所述支撐桿以光順的連續型曲線向下凸起延伸。

4.根據權利要求1所述的三支點伺服的可變水翼攻角高速船控制方法，其特征在于，位于主船體的船艉兩側的下方的至少兩根所述支撐桿的最大間距小于或等于主船體的最大寬度；

位于主船體的船艉兩側的下方的至少兩根支撐桿位于水中的最小深度等于或大于主船體滿載排水時的吃水線深度。

5.根據權利要求1所述的三支點伺服的可變水翼攻角高速船控制方法，其特征在于，所述螺旋槳上還固定安裝有消渦鰭，所述消渦鰭位于所述槳葉的后方，所述消渦鰭用于在水流到達槳葉后產生的尾流進行打散。

6.根據權利要求1-5任意一項所述的三支點伺服的可變水翼攻角高速船控制方法，其特征在于，所述主船體上固定安裝有太陽能電池板，所述太陽能電池板覆蓋所述主船體的上表面且裸露放置。

7.根據權利要求6所述的三支點伺服的可變水翼攻角高速船控制方法，其特征在于，所述主船體的內部還密封有儲能電池，所述儲能電池與所述太陽能電池板電性連接。