CN104816782B - 一种高速船节能减阻及航态自动优化控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的是一种高速船节能减阻及航态自动优化控制装置，主要包括船体信息采集系统、分析和控制平台以及执行系统，所述船体信息采集系统用于监测船体当前航行信息和航态信息；所述分析和控制平台用于分析所采集到的相关信息，并依据当前信息给出优化方案和执行策略，并通过硬件转化为执行信号，传输给执行系统；所述执行系统在接收到控制平台信号之后做出相应动作，实现对船体航速、航态和艉流场的改善，稳性的增强，安全性的提高。本发明具有节能减阻、提高航速和改善航态，增强高速船稳性，保障人员和设备安全性，改善舒适性以及降低尾浪对海岸和结构物冲击作用的优点。

Description

一种高速船节能减阻及航态自动优化控制装置

技术领域

本发明涉及一种高速船控制装置，尤其涉及一种高速船节能减阻及航态自动优化控制装置。

背景技术

近年来，能源枯竭和环境污染成为了全球范围内关注的热点,而船舶行业作为能耗重点行业，其所需要消耗的能源以及所造成的环境污染等都是不容忽视的。国际海事组织(IMO)的一项研究发现，船舶二氧化碳排放量约占世界排放总量的1.8％左右，海洋环境的污染中有35％来自船舶。船舶节能减排关键技术主要包括船舶线型优化、提高主机效率、使用可替换能源和轻质造船材料等。虽然有人认为线型优化在船舶节能方面有一定的作用，并且在效果良好的情况下可以降低10％～15％的总阻力，但是一般情况下很难达到，而且船型优化在大多数情况下所覆盖的航速段较窄。而我国船用发动机的整体研发水平与国外知名船用柴油机公司还存在较大的差距，自主知识产权船舶发动机水平不高，配套件技术水平不能满足船舶柴油机的发展要求，因此，依靠提高发动机效率进行节能减排可以说具有一定的难度。而其他的新技术如开发可替换能源和采用轻质造船材料等，均没有达到可直接用于工程实际的成熟度。

高速船的型线设计以及其服役的速度范围使之在使用过程中具有一些难以克服的问题，具体体现在：航行时船体湿面积过大，带来较大的航行阻力，抑制了航速的进一步提高，增大了油耗和排放量；航行过程中纵倾较大，使船员的工作能力下降，稳性降低，设备安全隐患增加，螺旋桨推进效率恶化，降低了舒适性；高速情况下尾流场兴波严重，增大主机能耗，恶化船舶航行性能，所产生的尾浪对堤坝、海岸、港口和近海结构物具有严重的冲击和威胁。更有一些执行特殊工作和任务的高速船，如带有拖网和拖曳设备的船只，由于这些现象而导致航速无法提高，能耗和排放量巨大，航行安全性无法保障，设备使用中存在威胁等问题。以上这些问题均是高速船与生俱来的问题，若干年来仅靠船舶自身的船型优化和总体设计均无法改变。

开发一种降低高速船阻力、提高航速、减少排放量、改善航态、优化尾流场、保障船舶和设备安全的装置就成为了解决以上问题的唯一途径。

经检索发现，1.专利号为ZL 97236885.X的实用新型专利中涉及的减阻增速节能装置，主要结构是在船体底部布置管道，是通过抽吸船首部流体再排向尾部来减少首部的兴波阻力以达到减阻节能的方式，仅仅是通过减小局部阻力而实现减阻增速和节能的目标，相关机构和工作原理、效果并不明确。本发明专利所涉及的节能减阻及航态自动优化控制装置是通过监测船体航行、航态信息，进行分析，给出控制指令，调节执行结构，改变船体绕流场和航态以实现减阻节能和对航态进行优化，并具有闭环的循环监测、调整过程，而且，针对其中的各个系统均有详细说明，是对整套装置和局部特征的发明，与专利号为ZL97236885.X的实用新型专利中涉及的减阻增速节能装置在工作原理、整体结构、局部特征、工作方式方等方面存在不同。并且，本发明在实验过程中针对设计航速减阻约12.5％，航态能控制在目标范围内。

2.专利号为CN 202138498 U的发明专利中涉及的减阻节能装置，主要工作方式是通过引入外界流体对主机和辅机进行冷却，通过降低主机、辅机冷却所需的供水系统功率，提高推进器的效率以达到减阻节能的目的。本发明是通过船舶粘性绕流场的改善和水动力性能的提高以达到减阻节能的目的，与专利号为CN 202138498 U的发明专利中涉及的减阻节能装置在工作原理、结构方式和工作方式等方面完全不同。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种既能节能减阻，又能改善船舶航态，降低排放量、执行效果可靠、增加船舶航行稳定性、设备安全性、人员舒适性，同时能减小尾波、保护海岸和近海结构物、低成本、易安装的高速船节能减阻及航态自动优化控制装置。

本发明的目的是这样实现的：包括高速船体，在高速船体尾部安装有驱动设备，驱动设置的输出端连接有运动传递设备，运动传递设备的输出端连接有传动轴，与传动轴连接是换向机构，换向机构的输出端与传动丝杠固连，传动丝杠通过定位轴承和轴承支架安装在船体艉封板上，且轴承支架的外部设置有第一保护罩，传动丝杠上套装有丝杠螺母，丝杠螺母与连接板固连，且所述连接板上还固定安装有第一导向支架，所述连接板的下端的两侧还分别固连有两个传动方杆，两个传动方杆分别通过限位轴承安装在船体艉封板上的对应位置，且限位轴承的外端分别设置有第二保护罩，且两个第二保护罩位于螺旋桨的两侧，两个传动方杆的下端分别与阻流板固连，阻流板上还固定安装有第二导向支架，且所述阻流板与船体艉封板紧密贴合，所述驱动设备与控制系统连接；

所述控制系统是：在所述高速船体的船艏、船舯和船艉分别设置有艏加速度传感器、舯加速度传感器和艉加速度传感器，艏加速度传感器与艏加速度信息采集系统连接后再通过电缆与设置在船体内的信息综合分析系统连接，舯加速度传感器与舯加速度信息采集系统连接后再通过电缆与设置在船体内的信息综合分析系统连接，艉加速度传感器与艉加速度信息采集系统连接后再通过电缆与设置在船体内的信息综合分析系统连接，在艏加速度传感器与舯加速度传感器之间的高速船体上还安装有航速传感器，航速传感器与航速信息采集系统连接后再通过电缆与信息综合分析系统连接，在舯加速度传感器与艉加速度传感器之间的高速船体上还安装有航态传感器，航态传感器与航态信息采集系统连接后再通过电缆与信息综合分析系统连接，所述信息综合分析系统的另一端依次连接有控制分析系统和控制分析系统硬件接口，控制分析系统硬件接口通过电缆与驱动设备连接。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.所述阻流板的外形与船体艉封板型线一致，且阻流板的高度小于等于船体艉封板的高度，阻流板的宽度小于等于船体艉封板的宽度。

2.所述阻流板伸出船底的最大工作长度小于等于高速船体船长的0.2％。

3.所述换向机构是蜗轮蜗杆传动机构或锥齿轮传动机构。

4.所述驱动设备是电机或液压系统。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明用于高速方艉船型，通过对船舶航速和航态等信息的监测、综合分析，结合当前情况和优化目标，生成相应的控制方案，转化为机械操作指令，再由相关的机械系统进行执行，实现了高速船航速、航态和尾流场的自动优化控制，能够降低阻力、提高航速、减小尾波，保障船舶稳定型、设备安全性和航行舒适性。也即本发明提供了一种高速船节能减阻及航态自动优化控制装置，具有节能减阻、提高航速和改善航态，增强高速船稳性，保障人员和设备安全性，改善舒适性的优点。具体的说：(1)本发明采用多种传感器获得船体航行状态下的信息，确保信息收集的全面、准确；(2)本发明具有数据整理和综合分析功能，能够提供针对当前船型和航行情况下的优化控制方案；(3)特殊的执行机构设计使工作时船体表面压力分布可大幅度调节，改善尾流场及减阻节能和航态控制的效果明显；(4)全套装置采用闭路、自动控制，循环监测和自动操作，保证船体最优状态的实现和航行过程中的实时响应；(5)本发明可以用于新船建造时安装，也可用于旧船改造时增加，安装简便，成本不高，效果明显；(6)降低船体阻力可减小对于动力的消耗，增加航速；(7)优化控制航态可以保障船舶航行过程中的安全性、舒适性，为设备提供良好的使用环境；(8)减小船舶尾浪，降低对于海岸和近海结构物的危害；(9)针对工作情况下船尾存在较大拖曳力的船型能有效保障船舶安全，改善工作状态。

附图说明

图1是本发明的结构示意图一(侧视图)；

图2是本发明的结构示意图二(主视图)；

图3(A)是本发明第一导向支架的结构示意图，图3(B)是本发明的第二导向支架的结构示意图；

图4是本发明的第一保护罩内部的结构示意图；

图5是本发明的第二保护罩内部的结构示意图；

图6(A)是本发明的船体艉封板的结构示意图，图6(B)是本发明的阻流板的结构示意图；

图7是本发明的阻流板的最大工作长度时的结构示意图；

图8是本发明的工作流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

结合图1至图8，本发明包括高速船体，其特征在于：在高速船体尾部安装有驱动设备11，驱动设置11的输出端连接有运动传递设备13，运动传递设备13的输出端连接有传动轴12，与传动轴12连接是换向机构17，换向机构17的输出端与传动丝杠18固连，传动丝杠18通过定位轴承19和轴承支架20安装在船体艉封板上，且轴承支架20的外部设置有第一保护罩34，传动丝杠18上套装有丝杠螺母22，丝杠螺母22与连接板21固连，且所述连接板21上还固定安装有第一导向支架30，所述连接板21的下端的两侧还分别固连有两个传动方杆24，两个传动方杆24分别通过限位轴承25安装在船体艉封板上的对应位置，且限位轴承25的外端分别设置有第二保护罩32，且两个第二保护罩32位于螺旋桨26的两侧，两个传动方杆24的下端分别与阻流板28固连，阻流板28上还固定安装有第二导向支架27，且所述阻流板28与船体艉封板紧密贴合，所述驱动设备11与控制系统连接；

所述控制系统是：在所述高速船体的船艏、船舯和船艉分别设置有艏加速度传感器1、舯加速度传感器5和艉加速度传感器9，艏加速度传感器1与艏加速度信息采集系统2连接后再通过电缆33与设置在船体内的信息综合分析系统14连接，舯加速度传感器5与舯加速度信息采集系统6连接后再通过电缆33与设置在船体内的信息综合分析系统14连接，艉加速度传感器9与艉加速度信息采集系统10连接后再通过电缆33与设置在船体内的信息综合分析系统14连接，在艏加速度传感器1与舯加速度传感器5之间的高速船体上还安装有航速传感器3，航速传感器3与航速信息采集系统4连接后再通过电缆33与信息综合分析系统14连接，在舯加速度传感器5与艉加速度传感器9之间的高速船体上还安装有航态传感器7，航态传感器7与航态信息采集系统8连接后再通过电缆33与信息综合分析系统14连接，所述信息综合分析系统14的另一端依次连接有控制分析系统15和控制分析系统硬件接口16，控制分析系统硬件接口16通过电缆33与驱动设备11连接。

结合图6(A)和图6(B)，所述阻流板28的外形与船体艉封板型线一致，且阻流板28的高度小于等于船体艉封板的高度，阻流板28的宽度小于等于船体艉封板的宽度。也即，阻流板28的外形与方艉船型艉封板型线一致，紧贴船体艉封板，其高度h(垂直于水平面方向，由阻流板最高点至最低点的距离)小于等于艉封板高度H，即h≤H；其宽度b(平行于水平面方向，由阻流板一侧至另一侧的距离)小于等于艉封板宽度B，即b≤B。

结合图7，所述阻流板28伸出船底的最大工作长度小于等于高速船体船长的0.2％，也即阻流板28在使用过程中其伸出船底的最大工作长度p小于等于0.2％的船长L，即p≤0.2％L。

所述换向机构17是蜗轮蜗杆传动机构或锥齿轮传动机构。

所述驱动设备11是电机或液压系统。

具体的说：本发明主要包括船体信息采集系统、分析和控制平台以及执行系统。所述船体信息采集系统用于监测船体当前航行信息和航态信息；所述分析和控制平台用于分析所采集到的相关信息，并依据当前信息给出优化方案和执行策略，并通过硬件转化为执行信号，传输给执行系统；所述执行系统在接收到控制平台信号之后做出相应动作，实现对船体航速、航态和艉流场的改善，稳性的增强，安全性的提高。

所述船体信息采集系统主要包括艏加速度传感器1、舯加速度传感器5、艉加速度传感器9、艏加速度信息采集系统2、舯加速度信息采集系统6、艉加速度信息采集系统10、航速传感器3、航态传感器7、航速信息采集系统4、航态信息采集系统8、若干信号传输电缆33。所述艏加速度传感器1、舯加速度传感器5、艉加速度传感器9分别位于船体艏部、舯部和艉部，用于测量船体艏部、舯部和艉部在航行过程中的运动加速度。所述艏加速度信息采集系统2、舯加速度信息采集系统6、艉加速度信息采集系统10分别位于相应的加速度传感器附近，用于采集加速度传感器所传导的信号，并将电信号转化为相关的数字信息。所述航速传感器3固定在船体上，用于测量船舶航行过程中的实时航速。所述航速信息采集系统4位于航速传感器附近，用于采集航速传感器返回的电信号，并将其转化为相关数字信息。所述航态传感器7固定于船体上，用于测量船舶航行过程中的航态信息，并产生相应的电信号。所述航态信息采集系统8位于航态传感器附近，用于采集航态传感器返回的电信号，并将其转化为相关数字信息。所述信号传输电缆33用于多设备之间的电信号和数字信号的传输。船体信息采集系统固定在船体上，经标定零点和初始化之后即可使用。

所述分析和控制平台主要包括信号综合分析系统14、控制分析系统15、控制系统硬件接口16、若干信号传输电缆33。所述信号综合分析系统14接收多种信号采集系统的数字信号，并对对当前信号进行整理，综合已有信息进行分析，给出针对当前状态的评估，提供给控制分析系统，也即所述信号综合分析系统14用于对多传感器返回的数字信号进行处理，综合初始化工况下的数据进行分析。所述控制分析系统15基于当前的分析评估结果进行逻辑判断，形成相应的控制策略，提供给系统硬件接口，也即所述控制分析系统15将结合当前船体的航速和航态信息，与目标情况或理想情况进行对比，生成控制方案。所述控制系统硬件接口16将控制策略转换为机械结构所能执行的操作信息，通过信号传输电缆输出给执行系统，也即所述控制系统硬件接口16将所生成的控制方案转化成机械运动的执行指令。所述信号传输电缆实现以上设备之间的信号传递。

所述执行系统主要包括驱动设备(电机或液压系统)11、运动传递设备13、相关传动轴12、换向机构17、传动丝杠18、定位轴承19、轴承支架20、连接板21、丝杠螺母22、固定螺母23、传动方杆24、限位轴承25、第二保护罩32和第一保护罩34、第二导向支架27、阻流板28、第一导向支架30。所述驱动设备11固定于船体艉部，可采用电机或液压系统，在接收到硬件接口给予的指令之后提供一定的驱动动力。传动轴12与驱动设备和运动传递设备相连接，将驱动动力传递给运动传递设备13。运动传递设备13固定于船尾，经整理和调整之后执行指定运动，并通过传动轴传递给换向机构17。换向机构17固定于船体做后端，将水平转动转化为垂直转动。传动丝杠18与垂直驱动机构相连接，执行同步转动。定位轴承19和轴承支架20固定于第一保护罩34内，约束传动丝杠动作。第一保护罩34固定在船体艉封板上，保护内部机构的正常运行。传动丝杠18经传动螺纹29和丝杠螺母22将旋转运动转化为单自由度运动。连接板21与丝杠螺母22紧密连接，执行单自由度运动。第一导向支架30通过固定螺栓31固定在连接板21上，与连接板做同步运动。固定螺母23位于连接板上，用于固定传动方杆24。传动方杆24位于第二保护罩32内，通过两端的固定螺母连接连接板和阻流板。限位轴承25位于保护罩内，用于限制传动方杆24的运动方向。2个第二保护罩32分别位于螺旋桨26的两侧，保护内部传动方杆24和限位轴承25。固定螺母23位于阻流板上，由于连接传动方杆24。第二导向支架27通过固定螺栓31固定在阻流板上，传动方杆24的运动通过第二导向支架27传递给阻流板28做升降运动。阻流板28紧密贴合在船体艉封板上。所述驱动设备11提供执行系统进行操作的动力来源。所述运动传递设备13用于实现对动力系统所提供运动的调整，使传输出的转速和扭矩恒定。所述相关传动轴实现以上设备之间的动力传递和运动传导。所述换向机构17将接收到的水平转动转化为垂向转动。所述传动丝杠与换向机构17连接，与换向机构17同步转动，实现运动传导。所述定位轴承用以固定传动丝杠，保障传动丝杠18只能实现转动运动而不会出现其他方向的运动。所述轴承支架20固定在船体上，用于固定定位轴承19。所述连接板21用于承载第一导向支架30，通过传动丝杠18的转动实现连接板的升沉运动。所述丝杠螺母22固定于连接板21上，将丝杠螺母22的转动转化为连接板21的上下运动。所述固定螺母固定在连接板21上，用于固定连接连接板21和传动方杆24。所述传动方杆24连接阻流板28和连接板21，实现垂向运动的传递。所述限位轴承25固定在第二保护罩32内，用于限制传动方杆24的运动，使其只能实现垂向运动。所述第二保护罩32和34固定在船体上，用于保护内部结构。所述第二导向支架27固定在阻流板上，用于稳定阻流板的垂向运动，保障运动稳定性。所述阻流板28与传动方杆24连接，实现垂向运动，用于改变船体尾部流场以改善全船压力分布，进而调整航速、航态和尾波。所述第一导向支架30用固定在连接板上，用于稳定连接板的升沉运动，保障运动稳定性。

本发明是通过调节阻流板28以改变船体粘性绕流场以达到减阻节能、改善航态、增强稳性、保障安全性的目的。

本发明专利所涉及的一种高速船节能减阻及航态自动优化控制装置的具体应用和工作流程如下：

结合图8，工作前，各传感器和信息采集系统需经过标定和初始化。工作时，艏加速度传感器1、舯加速度传感器5、艉加速度传感器9、艏加速度信息采集系统2、舯加速度信息采集系统6、艉加速度信息采集系统10、航速传感器3、航态传感器7、航速信息采集系统4、航态信息采集系统8测量船体实时加速度、速度、航态信息，并将信息转化为数字信号，完成对船体当前信息的测量和收集。信号综合分析系统14接收多种信号采集系统的数字信号，并对对当前信号进行整理，综合已有信息与控制目标进行对比分析，给出针对当前状态的评估，提供给控制分析系统；控制分析系统15基于当前的分析评估结果进行逻辑判断，形成相应的控制策略，提供给系统硬件接口；控制系统硬件接口16将控制策略转换为机械结构所能执行的操作信息，通过信号传输电缆输出给执行系统。驱动设备11在接收到硬件接口给予的指令之后提供一定的驱动动力，通过传动轴12将驱动动力传递给运动传递设备13。运动传递设备13经整理和调整之后执行指定运动，并通过传动轴传递给换向机构17。换向机构17将水平转动转化为垂直转动，传动丝杠18与垂直驱动机构相连接，执行同步转动。定位轴承19和轴承支架20固定于第一保护罩34内，约束传动丝杠动作。传动丝杠18经传动螺纹29和丝杠螺母22将旋转运动转化为单自由度运动，连接板21与丝杠螺母22紧密连接，执行单自由度运动。第一导向支架30通过固定螺栓31固定在连接板21上，与连接板做同步运动。传动方杆24固定连接连接板上和阻流板，与连接板做同步单自由度运动。限位轴承25位于保护罩内，用于限制传动方杆24的运动方向。阻流板28紧密贴合在船体艉封板上，与传动方杆固定连接，做同步升沉运动，第二导向支架27同时稳定阻流板的运动。阻流板28通过干扰船体粘性流场改变船体周围流场中的速度和压力分布，实现减阻、提速、增加稳性、减小尾浪的作用，之后船体将获得新的航速和航态，继续由艏加速度传感器1、舯加速度传感器5、艉加速度传感器9、航速传感器3、航态传感器7监测新的船体信息，并由艏加速度信息采集系统2、舯加速度信息采集系统6、艉加速度信息采集系统10、航速信息采集系统4、航态信息采集系统8转化为数字信号提供给分析控制平台进行新的评估和分析，如此反复循环，直至达到最优状态。

本发明涉及的是一种高速船节能减阻及航态自动优化控制装置，是一种针对船体当前航行、航态信息进行综合分析，提出控制方案，发出控制信息，通过一系列机构完成操作，并进行闭环循环监测和控制，改善船体的纵倾、升沉和尾流场，以达到降低阻力、提高航速、改善航行姿态、节约能耗、降低排放、提高船舶航行舒适性和设备安全性的装置。

本发明提供一种高速船节能减阻及航态自动优化控制装置，主要包括船体信息采集系统、分析和控制平台以及执行系统。所述船体信息采集系统主要包括航速传感器、航速信息采集系统、航态传感器、航态信息采集系统、加速度传感器、加速度信息采集系统。所述分析和控制平台主要包括信号综合分析系统、控制分析系统、控制系统硬件接口。所述执行系统包括伺服电机、传动轴、减速齿轮箱、垂直驱动机构、定位轴承、轴承支架、传动丝杠、丝杠螺母、连接板、导向支架、固定螺母、传动方杆、限位轴承、阻流板和保护罩。本发明所涉及的高速船节能减阻及航态自动优化控制装置，通过对当前船体航速、航态和加速度信息的采集、滤波、分析，自动给出减阻和航态优化控制策略，输出相关控制方案，并由硬件接口转化为驱动信号，之后由驱动设备输出相应的动力，再通过对动力调整将运动输出给其他相关机构，控制执行机构完成指定的动作，改善船体的绕流场和表面压力分布，减小船体尾部兴波，优化船体纵倾，降低船体阻力。并将优化后的信息再次采集、进一步分析、连续控制，通过闭环的监测—控制—修正—再监测的循环迭代方式，调节控制机构达到最优状态。一种高速船节能减阻及航态自动优化控制装置可以使高速船在航行过程中的阻力得到降低，航行姿态得到自动优化和控制，尾浪得到减小，实现节能减阻、改善高速船航态、提高人员操作性和舒适性、保障设备安全性的目的。

所述装置及其附属装置部分适用于高速、方艉(大方艉和小方艉)船型，通过对当前船体航行和航态信息的采集，传输给分析控制平台进行综合分析并形成控制方案，再转换为电信号指示执行机构进行相应的操作，改善船体的纵倾、升沉和尾流场，以达到降低阻力、提高航速、改善航行姿态、节约能耗、降低排放、提高船舶航行舒适性和设备安全性的目的。

所述船体信息采集系统用于监测船体当前航行信息和航态信息；所述分析和控制平台用于分析所采集到的相关信息，并依据当前信息给出优化方案和执行策略，最后通过硬件转化为执行信号，传输给执行系统；所述执行系统在接收到控制平台信号之后做出相应动作，实现对船体航速、航态和尾流场的改善。

所述船体信息采集系统主要包括艏加速度传感器1、舯加速度传感器5、艉加速度传感器9、艏加速度信息采集系统2、舯加速度信息采集系统6、艉加速度信息采集系统10、航速传感器3、航态传感器7、航速信息采集系统4、航态信息采集系统8、若干信号传输电缆33。所述分析和控制平台主要包括信号综合分析系统14、控制分析系统15、控制系统硬件接口16、若干信号传输电缆33。所述执行系统主要包括驱动设备11(可采用电机或液压系统)、运动传递设备13、相关传动轴12、换向机构17、传动丝杠18、定位轴承19、轴承支架20、连接板21、丝杠螺母22、固定螺母23、传动方杆24、限位轴承25、第二保护罩32和34、第二导向支架27、阻流板28、第一导向支架30。

所述船体信息采集系统能够获得当前船舶航速和航态的全面信息，并转换为电信号提供给分析控制系统。所述艏加速度传感器1、舯加速度传感器5,、艉加速度传感器9、航速传感器3、航态传感器7实时采集当前情况下船体艏、舯、艉运动加速度，以及航速和航态，将原始信息传递给相应的艏加速度信息采集系统2、舯加速度信息采集系统6、艉加速度信息采集系统10、航速信息采集系统4、航态信息采集系统8，由各自的信息采集系统进行滤波和采样，再将所得到的内容转换为点型号，由若干信号传输电缆33传递给分析和控制平台。

所述的分析和控制平台能够完成对船体信息采集系统所提供信号的分析、提出控制方案，并将控制策略通过控制系统硬件接口转化为执行系统所需要进行的操作信号。信号综合分析系统14对当前信号进行整理，综合已有信息进行分析，给出针对当前状态的评估，并提供给控制分析系统；控制分析系统15基于当前的分析评估结果形成相应的控制策略，提供给系统硬件接口；控制系统硬件接口16将控制策略转换为机械结构所能执行的操作信息，通过信号传输电缆输出给执行系统。

执行系统能够按照依据当前船体信息所制定的控制方案，完成分析控制平台给出的指定操作。驱动设备11可采用电机或液压系统，将动力通过传动轴12传递给运动传递设备13，运动传递设备13执行指定运动，并通过传动轴传递给换向机构17，换向机构17连接传动丝杠18完成转动，定位轴承19和轴承支架20约束传动丝杠动作，第一保护罩34保护内部机构的正常运行，传动丝杠18控制连接板21和第一导向支架30做升降运动，联动第二保护罩32内的传动方杆24进行运动，限位轴承25限制传动方杆24的运动方向。第二保护罩32内的传动方杆24和限位轴承25分别位于螺旋桨26的两侧。传动方杆24的运动通过第二导向支架27传递给阻流板28做升降运动。

所述装置及其附属装置部分采用闭环的监测和控制系统，通过监测—控制—再监测—再控制的循环修正方式，使船舶的航速、航态达到指定要求或进行最优化。

Claims (9)

1.一种高速船节能减阻及航态自动优化控制装置，包括高速船体，其特征在于：在高速船体尾部安装有驱动设备，驱动设置的输出端连接有运动传递设备，运动传递设备的输出端连接有传动轴，与传动轴连接是换向机构，换向机构的输出端与传动丝杠固连，传动丝杠通过定位轴承和轴承支架安装在船体艉封板上，且轴承支架的外部设置有第一保护罩，传动丝杠上套装有丝杠螺母，丝杠螺母与连接板固连，且所述连接板上还固定安装有第一导向支架，所述连接板的下端的两侧还分别固连有两个传动方杆，两个传动方杆分别通过限位轴承安装在船体艉封板上的对应位置，且限位轴承的外端分别设置有第二保护罩，且两个第二保护罩位于螺旋桨的两侧，两个传动方杆的下端分别与阻流板固连，阻流板上还固定安装有第二导向支架，且所述阻流板与船体艉封板紧密贴合，所述驱动设备与控制系统连接；

所述控制系统是：在所述高速船体的船艏、船舯和船艉分别设置有艏加速度传感器、舯加速度传感器和艉加速度传感器，艏加速度传感器与艏加速度信息采集系统连接后再通过电缆与设置在船体内的信息综合分析系统连接，舯加速度传感器与舯加速度信息采集系统连接后再通过电缆与设置在船体内的信息综合分析系统连接，艉加速度传感器与艉加速度信息采集系统连接后再通过电缆与设置在船体内的信息综合分析系统连接，在艏加速度传感器与舯加速度传感器之间的高速船体上还安装有航速传感器，航速传感器与航速信息采集系统连接后再通过电缆与信息综合分析系统连接，在舯加速度传感器与艉加速度传感器之间的高速船体上还安装有航态传感器，航态传感器与航态信息采集系统连接后再通过电缆与信息综合分析系统连接，所述信息综合分析系统的另一端依次连接有控制分析系统和控制分析系统硬件接口，控制分析系统硬件接口通过电缆与驱动设备连接。

2.根据权利要求1所述的一种高速船节能减阻及航态自动优化控制装置，其特征在于：所述阻流板的外形与船体艉封板型线一致，且阻流板的高度小于等于船体艉封板的高度，阻流板的宽度小于等于船体艉封板的宽度。

3.根据权利要求1或2所述的一种高速船节能减阻及航态自动优化控制装置，其特征在于：所述阻流板伸出船底的最大工作长度小于等于高速船体船长的0.2％。

4.根据权利要求1或2所述的一种高速船节能减阻及航态自动优化控制装置，其特征在于：所述换向机构是蜗轮蜗杆传动机构或锥齿轮传动机构。

5.根据权利要求3所述的一种高速船节能减阻及航态自动优化控制装置，其特征在于：所述换向机构是蜗轮蜗杆机构或锥齿轮传动机构。

6.根据权利要求1或2所述的一种高速船节能减阻及航态自动优化控制装置，其特征在于：所述驱动设备是电机或液压系统。

7.根据权利要求3所述的一种高速船节能减阻及航态自动优化控制装置，其特征在于：所述驱动设备是电机或液压系统。

8.根据权利要求4所述的一种高速船节能减阻及航态自动优化控制装置，其特征在于：所述驱动设备是电机或液压系统。

9.根据权利要求5所述的一种高速船节能减阻及航态自动优化控制装置，其特征在于：所述驱动设备是电机或液压系统。