[发明专利]一种新型船舵防腐蚀电极及其设计方法

权利要求书

1.新型船舵防腐蚀电极的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、根据目标船舵的需求，确定新型舵防腐蚀电极的结构、数量和安装位置；

步骤二、确定新型防腐蚀电极与进流方向平行的长度L、与舵展长方向平行的宽度B、最大厚度T、沿弦长方向的厚度分布形式曲线S1、沿展长方向的厚度分布形式曲线S2和厚度沿弦向的分布和拱度沿弦向的分布曲线S3为基本参数；

步骤三、在设计工况下0°舵角对新型舵防腐蚀电极的压力分布进行计算，并换算成负压力系数，负压力系数的定义为：其中p为新型舵防腐蚀电极表面的压力，p₀为参考压力，ρ为海水密度，V_S为船舶航速，以新型防腐蚀电极表面最大负压力系数最小值为目标函数，通过迭代计算确定具体参数；

新型舵防腐蚀电极的具体优化设计过程包括：

过程a，保持长度L、宽度B、最大厚度T、曲线S2和曲线S3参数不变，以曲线S1在弦向的厚度分布形式为调整参数，以舵防腐蚀电极工作面的负压力系数最大值最小化为目标函数，用数值计算方法对桨舵系统下的舵水动力进行计算，以曲线S1在弦向的厚度分布形式作为过程a的设计结果；

过程b，在上述基础上，保持长度L、宽度B、最大厚度T、曲线S1和曲线S3参数不变，以曲线S2在展向的厚度分布形式为调整参数，以舵防腐蚀电极工作面的负压力系数最大值最小化为目标函数，用数值计算方法对桨舵系统下的舵水动力进行计算，以曲线S1在展向的厚度分布形式作为过程b的设计结果；

过程c，在上述基础上，保持长度L、宽度B、最大厚度T、曲线S1和曲线S2参数不变，以曲线S3的几何形状为调整参数，舵防腐蚀电极工作面的负压力系数最大值最小化为目标函数，用数值计算方法对桨舵系统下的舵水动力进行计算，以曲线S3的几何形状作为过程c的设计结果；

过程d，以上述过程a、过程b、过程c的设计结果作为新型船舵防腐蚀电极的最终参数。

2.根据权利要求1所述一种新型船舵防腐蚀电极的设计方法，其特征在于，步骤一中设计新型舵防腐蚀电极时，使其工作面面积与平板状电极面积一致，新型防腐蚀电极结构的数量与平板状防腐蚀电极数量相同；新型舵防腐蚀电极的在舵叶表面均匀分布以使舵叶表面的电流密度均匀分布。

3.根据权利要求1所述一种新型船舵防腐蚀电极的设计方法，其特征在于，步骤二中，使各剖面曲线S1在弦向的厚度分布形式保持一致，使各剖面曲线S2在展向的厚度分布形式保持一致；使各剖面曲线S3为相同形状；长度L、宽度B、最大厚度T和平板状防腐蚀电极一致为初始数据，曲线S1、曲线S2为对称曲线作为初始数据，曲线S3为长轴为L、短轴为B的椭圆作为初始数据。

4.根据权利要求1所述一种新型船舵防腐蚀电极的设计方法，其特征在于，所述过程c之后还包括：

过程c1，保持舵防腐蚀电极工作面面积与原平板状防腐蚀电极一致，对长度L、宽度B、最大厚度T取不同值；

过程c2，针对过程c1所得的多种几何方案，重复过程a、过程b、过程c对参数S1、S2和S3进行优化设计，并将舵防腐蚀电极工作面的负压力系数最大值最小化和舵阻力最小化组成一个多目标函数，通过最小二乘法求解获得最优的防腐蚀电极几何形状。