[发明专利]一种船舶机桨的物理智能控制方法

说明书

本发明涉及可调船舶机桨技术领域，尤其涉及一种船舶机桨的物理智能控制方法，包括：利用位于船尾的传感器观测并绘制一定距离内船舶在运行中的尾迹包络线并与标准尾迹包络线进行比对，并依此判断船舶受到海面的阻力；根据船舶行驶中受到海面的阻力调整机桨深度；利用位于船身的温度传感器确定海面温度并计算洋流与机桨轴向的夹角，用以调整机桨夹角；根据机桨的能耗与船舶行驶速度的关系，判断船舶的行驶状态以确定船舶机桨的调节是否达到预期，当船舶出现失控倾向时，进行报警。通过比较航船的尾迹和海面温度确定洋流状态，通过对洋流状态进行分析调整船舶机桨的运行状态，从而在节约能源的前提下保证船舶行驶的安全。

技术领域

本发明涉及船舶的控制方法，尤其涉及一种船舶机桨的物理智能控制方法。

背景技术

船舶的机桨作为船舶行进的主要动力，对于船舶的行驶有着至关重要的地位，近年来，随着知识体系的不断完善，越来越多的可调式机桨进入实际应用，作为一种受环境影响大的交通工具，船舶对能实时调节的机桨也有更大的需求。中国专利公开号CN109334934A公开了“一种节能的船舶可调桨系统机桨匹配控制方法”，利用图谱分析和数值分析相结合的方法，寻找在不同目标航速下的机桨匹配工况点，使推进系统在最低能耗的状态下运行；中国专利公开号CN105197005A公开了“一种气垫船机桨匹配的方法”，利用匹配航速的方式找到船舶的工况点，从而使经济效益达到最高；中国专利公开号CN109398660A公开了“一种船舶的可调桨联合控制方法”，利用自动寻找基于推进系统耗油量最低的不同航速下的可调桨的螺距比和主机转速的组合关系寻找最有利工况，使油耗降低。

由此可见，上述方法存在以下问题：当环境变化较大时，无法根据航速和环境的变化调整船舶机桨的状态从而使船舶行驶在降低能耗的同时提升安全性。

发明内容

为此，本发明提供一种船舶机桨的物理智能控制方法，用以克服现有技术中当环境变化较大时，无法根据航速和环境的变化调整船舶机桨的状态从而使船舶行驶在降低能耗的同时提升安全性的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种船舶机桨的物理智能控制方法，包括：

步骤S1，利用位于船尾的传感器观测并绘制一定距离内船舶在运行中的尾迹包络线，并将其上传至中控模块；

步骤S2，所述中控模块将所述尾迹包络线与标准尾迹包络线进行比对，根据其大小和形状确定船舶行驶海面的雷诺数，并依据雷诺数判断船舶行驶中受到海面的阻力；

步骤S3，所述中控模块根据船舶行驶中受到海面的阻力控制执行模块调整机桨深度，以避免因湍流造成船舶行驶中造成的额外能量损耗；

步骤S4，利用位于船身的温度传感器确定海面温度，并与中控模块内预设的标准温度进行比对以判断洋流的状态并计算洋流与机桨轴向的夹角，当中控模块计算洋流与机桨轴向形成的夹角后，控制所述执行模块调整机桨夹角；

步骤S5，所述中控模块根据机桨的能耗与船舶行驶速度的关系，判断船舶的行驶状态以确定船舶机桨的调节是否达到预期，当船舶出现失控倾向时，中控模块进行报警。

进一步地，所述尾迹包络线为船舶在匀速行使中产生的一组开尔文波的包络线，其为规则四边形，设定标准尾迹包络线a的轨迹为Da，其中线为船舶的航迹。

进一步地，所述尾迹包络线D与所述标准尾迹包络线Da具有相同的中线；所述中控模块在所述步骤S2中将尾迹包络路线与标准尾迹包络线Da进行比对并根据比对结果判定船舶的行驶状，

若D被Da包裹，所述中控模块判定海面的雷诺数较低且船舶行驶处于低阻状态，中控模块不对所述执行模块进行调整；

若Da被D包裹，所述中控模块判定海面的雷诺数较高且船舶行驶处于高阻状态，中控模块判定机桨伸入海面以下以克服湍流造成的高能耗、检测海面温度并根据海面温度将机桨与甲板所处平面的夹角调整至对应值；