CN106289720A - 多桨船的船模试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多桨船的船模试验方法，包括以下步骤：A)确定边桨转速为N_s，那么在中桨转速为N_m1时，通过插值等常规方法得到边桨转速为N_s时的中桨推力及扭矩T_m(1,s),Q_m(1,s)和边桨推力及扭矩T_s(1,s),Q_s(1,s)以及Z_(1,s)；当中桨转速为其他转速时，通过类似步骤，得到了不同组合中，强制力、中桨、边桨数据；B)得到了不同组合中，强制力、中桨、边桨数据；通过强制力匹配来找到中桨的转速N_m，并找到边桨转速和中桨转速匹配该强制力所对应的T_m(m,s),Q_m(m,s),T_s(m,s),Q_s(m,s),Z_(m,s)；C)通过以上步骤可以得到一组转速组合对应的航速曲线，也等同于找到一组中桨、边桨的功率组合对应的航速曲线，以此类推，通过确定不同的组合得到不同的航速曲线。

Description

多桨船的船模试验方法

技术领域

本发明涉及一种多桨船的船模试验方法，属于多桨船的船模试验技术领域。

背景技术

针对单桨船和双桨船的船模试验有确定的试验步骤和方法。但对于三桨、四桨等多桨船，目前的试验方法都需要一定假设，只要有等推力减额法、等阻力分配法或利用单桨和双桨试验来辅助确定三桨的推进因子法。

当前现有技术采用以下三种试验方法：

1、等推力减额法：对推进因子分配的考虑不合理，与实际情况不符；

2、等阻力分配法：对推进因子分配的考虑不合理，与实际情况不符；

3、利用单桨和双桨试验来辅助确定三桨的推进因子法：考虑了推进因子分配问题，还是一种近似处理方式，也没有解决多桨干扰问题。

以上三种方法，都不能解决功率分配优化问题，都不能解决多桨工作状态下的相互干扰问题，具体说明如下：

关于推力减额：

单桨的推力减额公式：

双桨的推力减额公式：

三桨的推力减额公式：

R_m-F_D＝T_m(1-t_m)+2T_s(1-t_s)四桨五桨等推力减额公式依次类推。

单桨或者双桨公式中只有一个未知数t，其他已知，可以明确求解。而多桨的未知数是多个，以三桨为例，该公式中，R_m,F_D,T_m,T_s已知，t_m,t_s未知，欲要求得t_m,t_s，必须有其他条件的存在才可以解决。传统方法通过假定来解决。主要有下面三种假设。

1、等推力减额法：

假定推力减额分数相同，那么

2、等阻力分配法：

假定分担的阻力都是1/3，即

以上两种方法，对推进因子分配的考虑不合理，与实际情况不符

3、利用单桨和双桨试验来辅助确定三桨的推进因子法

2T_s(1-t_s)＝C_s×(R_m-Z₃)

T_m(1-t_m)＝C_m×(R_m-Z₃)

其中Z₃就是3桨自航时的F_D，

其中C_m+C_s＝1是边桨和中桨的分配系数。

其中，t——推力减额分数；Rm——船模的总阻力；FD——强制力；T——单个桨的推力；tm——中间桨的推力减额分数；Cs——边桨的分配系数；Cm——中间桨的分配系数；ts——边桨的推力减额分数；

方法3比方法1和2进了一步，试图通过单桨和双桨单独试验来模拟三桨同时工作时的推进因子，有一定的进步性。但是很难解决三桨同时工作时的干扰问题，由于干扰的存在，其自航因子和独立工作时的自航因子不一样，因此该方法是近似处理方式。而且不能解决多工况的实际航行问题。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是：

现有技术对于采用的等推力减额法、等阻力分配法或利用单桨和双桨试验来辅助确定三桨的推进因子法，其中前两种方法对推进因子分配的考虑不合理，与实际情况不符，而且无论哪种方法，实际上都是为了把总阻力分解成各个桨所承担的阻力，都不能解决功率分配优化问题，都不能解决多桨工作状态下的相互干扰问题，

本发明采取以下技术方案：

一种多桨船的船模试验方法，桨船的转速分成内桨和外桨的转速组合，内桨转速N_m和外桨转速N_s分别设置i和j个转速，定义为N_m1,N_m2…N_mi和N_s1,N_s2…N_sj，那么试验需要做i×j个转速组合见下表：

A)确定边桨转速为N_s，那么在上面的表格中在中桨转速为N_m1时，通过插值等常规方法得到边桨转速为N_s时的中桨推力及扭矩T_m(1,s),Q_m(1,s)和边桨推力及扭矩T_s(1,s),Q_s(1,s)以及Z_(1,s)；

B)以此类推，得到了不同组合中，强制力、中桨、边桨数据T_m(2,s),Q_m(2,s),T_s(2,s),Q_s(2,s),Z_(2,s)...T_m(i,s),Q_m(i,s),T_s(i,s),Q_s(i,s),Z_(i,s)；通过强制力匹配来找到中桨的转速N_m，并找到边桨转速和中桨转速匹配该强制力所对应的T_m(m,s),Q_m(m,s),T_s(m,s),Q_s(m,s),Z_(m,s)；

C)通过以上步骤可以得到一组转速组合对应的航速曲线，也等同于找到一组中桨、边桨的功率组合对应的航速曲线，以此类推，通过确定不同的组合得到不同的航速曲线；其中，

Tm——中间桨模产生的推力；Ts——边桨模产生的推力；Ns——边桨的转速；Nm——中间桨的转速；Qm——中间桨的扭矩；Qs——边桨的扭矩；Z——强制力。

本发明的有益效果在于：

1)通过试验直接测试多桨间的干扰；

2)通过不同转速组合的试验方式解决功率分配问题。

3)以往试验是单一的且不一定满足要求的组合方式，而本发明方法可以一次试验解决不同的组合方式。

4)通过得到不同组合方式的功率，得到优化的能耗最小的功率组合方案试验过程易实现。

5)本发明通过合理安排船模试验项目、内容，得到准确的航速预报结果，直接通过转速比来获取功率，可以预设功率比，在不需要试测的情况下，解决功率分配问题。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进一步说明：

现有技术条件下，当阻力的分配因子不一样时，如果按照ITTC1978的方式来修正实船伴流，那么背景技术介绍的方法1-3的唯一区别就在于实船伴流。而从理论上说，实桨的伴流分数应该是个确定的值，和模型的伴流分数有确定的关系，不应随着方法的不同，导致伴流分数极大的变化，因此从三桨船的角度来说，伴流分数不能按照ITTC1978的方式来处理，应该按照模型伴流分数和实船伴流分数有个固定关系来处理，这是多桨试验数据处理的关键。

具体实施例如下：

一种多桨船的船模试验方法，桨船的转速分成内桨和外桨的转速组合，内桨转速N_m和外桨转速N_s分别设置i和j个转速，定义为N_m1,N_m2…N_mi和N_s1,N_s2…N_sj，那么试验需要做i×j个转速组合见下表：

A)确定边桨转速为N_s，那么在上面的表格中在中桨转速为N_m1时，通过插值等常规方法得到边桨转速为N_s时的中桨推力及扭矩T_m(1,s),Q_m(1,s)和边桨推力及扭矩T_s(1,s),Q_s(1,s)以及Z_(1,s)；

B)以此类推，得到了不同组合中，强制力、中桨、边桨数据T_m(2,s),Q_m(2,s),T_s(2,s),Q_s(2,s),Z_(2,s)...T_m(i,s),Q_m(i,s),T_s(i,s),Q_s(i,s),Z_(i,s)；通过强制力匹配来找到中桨的转速N_m，并找到边桨转速和中桨转速匹配该强制力所对应的T_m(m,s),Q_m(m,s),T_s(m,s),Q_s(m,s),Z_(m,s)；

C)通过以上步骤可以得到一组转速组合对应的航速曲线，也等同于找到一组中桨、边桨的功率组合对应的航速曲线，以此类推，通过确定不同的组合得到不同的航速曲线；其中，

Tm——中间桨模产生的推力；Ts——边桨模产生的推力；Ns——边桨的转速；Nm——中间桨的转速；Qm——中间桨的扭矩；Qs——边桨的扭矩；Z——强制力。

综上，本发明是一种关于多桨船的船模试验方法，通过合理安排船模试验项目、内容，得到准确的航速预报结果，直接通过多转速比组合来进行试验，可以非常准确的模拟实际航行状态时，不同功率分配下的多桨工作问题，并可找到最节能的功率组合。

本发明通过合理安排船模试验项目、内容，得到准确的航速预报结果，直接通过转速比来获取功率，可以预设功率比，在不需要试测的情况下，解决功率分配问题。

Claims (1)

1.一种多桨船的船模试验方法，其特征在于：

桨船的转速分成内桨和外桨的转速组合，内桨转速N_m和外桨转速N_s分别设置i和j个转速，定义为N_m1,N_m2…N_mi和N_s1,N_s2…N_sj，那么试验需要做i×j个转速组合见下表：

A)确定边桨转速为N_s，那么在上面的表格中在中桨转速为N_m1时，通过插值等常规方法得到边桨转速为N_s时的中桨推力及扭矩T_m(1,s),Q_m(1,s)和边桨推力及扭矩T_s(1,s),Q_s(1,s)以及Z_(1,s)；

B)以此类推，得到了不同组合中，强制力、中桨、边桨数据T_m(2,s),Q_m(2,s),T_s(2,s),Q_s(2,s),Z_(2,s)...T_m(i,s),Q_m(i,s),T_s(i,s),Q_s(i,s),Z_(i,s)；通过强制力匹配来找到中桨的转速N_m，并找到边桨转速和中桨转速匹配该强制力所对应的T_m(m,s),Q_m(m,s),T_s(m,s),Q_s(m,s),Z_(m,s)；

C)通过以上步骤可以得到一组转速组合对应的航速曲线，也等同于找到一组中桨、边桨的功率组合对应的航速曲线，以此类推，通过确定不同的组合得到不同的航速曲线；其中，

Tm——中间桨模产生的推力；Ts——边桨模产生的推力；Ns——边桨的转速；Nm——中间桨的转速；Qm——中间桨的扭矩；Qs——边桨的扭矩；Z——强制力。