[发明专利]一种节能的船舶可调桨系统机桨匹配控制方法

权利要求书

1.一种节能的船舶可调桨系统机桨匹配控制方法，其特征在于，所述方法包括：

确定船舶在航行过程中的各个参考航速，所述参考航速包括所述船舶的最小航速和最大航速之间的至少两个航速；

对于每个参考航速，确定所述船舶在所述参考航速下的船体有效功率和船舶阻力；

确定所述船舶以所述参考航速航行时的各个参考桨转速，所述参考桨转速包括所述船舶的最小稳定桨转速与最大稳定桨转速之间的至少两个桨转速，所述最小稳定桨转速是主机转速为最低稳定转速时对应的桨转速，所述最大稳定桨转速是主机转速为额定转速时对应的桨转速；

对于所述参考航速对应的每个参考桨转速，根据所述参考航速、所述参考航速下的船舶阻力以及所述参考桨转速计算得到所述参考桨转速对应的螺距比和敞水效率；

根据所述参考桨转速对应的敞水效率和所述参考航速下的船体有效功率计算得到主机功率，并根据所述主机功率和所述参考桨转速计算得到在所述参考航速下，所述参考桨转速对应的单位小时耗油量；

根据各个参考航速下，各个参考桨转速对应的单位小时耗油量确定所述船舶可调桨系统的机桨匹配关系，所述机桨匹配关系包括所述船舶以各个航速航行时，使得所述船舶的单位小时耗油量最小的桨转速及其对应的螺距比；

在所述船舶的航行过程中，控制所述船舶可调桨系统按照所述机桨匹配关系工作。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述参考航速、所述参考航速下的船舶阻力以及所述参考桨转速计算得到所述参考桨转速对应的螺距比和敞水效率，包括：

根据所述参考航速和所述参考桨转速计算螺旋桨进速系数，根据所述船舶阻力和所述参考桨转速计算螺旋桨总推力系数；

根据所述螺旋桨进速系数和所述螺旋桨总推力系数确定所述参考桨转速对应的螺距比和敞水效率。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述参考航速和所述参考桨转速计算螺旋桨进速系数，根据所述船舶阻力和所述参考桨转速计算螺旋桨总推力系数，包括计算：

J＝V_S/((1-ω)nD)

K_T＝R/(1-t)ρn²D⁴

其中，J是所述螺旋桨进速系数，K_T是所述螺旋桨总推力系数，V_S是所述参考航速，n是所述参考桨转速，R是所述船舶阻力，ω是伴流分数，t是推力减额，D是螺旋桨直径，ρ是水密度，ω、t、D和ρ均为参数。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述螺旋桨进速系数和所述螺旋桨总推力系数确定所述参考桨转速对应的螺距比和敞水效率，包括：

根据螺旋桨图谱特性曲线中螺旋桨进速系数、螺旋桨总推力系数及螺距比的数值关系建立三者之间的拟合关系，通过插值法对所述拟合关系进行插值得到任一航速以及任一桨转速对应的螺距比，确定与所述参考航速和所述参考桨转速对应的螺距比；

根据螺旋桨图谱特性曲线中螺旋桨进速系数、螺距比及敞水效率的数值关系建立三者之间的拟合关系，通过插值法对所述拟合关系进行插值得到任一航速以及任一桨转速对应的敞水效率，确定与所述参考航速和所述参考桨转速对应的敞水效率。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述参考桨转速对应的敞水效率和所述参考航速下的船体有效功率计算得到主机功率，包括计算：

P_S＝P_E/η₀η_Hη_Rη_S

其中，P_S是所述主机功率，P_E是所述船体有效功率，η₀是所述敞水效率，η_H是船身效率，η_R是相对旋转效率，η_S是轴系传动效率，η_H、η_R和η_S是船舶的固有参数。