[发明专利]简便的微气泡减阻气流量智能控制方法

权利要求书

1.一种简便的微气泡减阻气流量智能控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、以数据传输线将工业控制计算机分别与气体流量计、螺旋桨动力测试仪相连；

S2、工业控制计算机分别采集气体流量计中的实时流量信息与螺旋桨动力测试仪测得的推力；

S3、工业控制计算机根据螺旋桨动力测试仪测得的推力数据，与船模航行数据相结合，计算获得船模航行过程中实时推功率；所述推力数据为船模稳定匀速直航阶段的数据，在这一阶段船模航行总阻力与推力数据大小相等，方向相反，所述实时推功率的计算公式如下：

T＝R (1)

P_s＝T×V_p (2)

式中，T为航行过程中船模推力，R为航行过程中船模总阻力，P_s为船模实时推功率，V_p为螺旋桨进速。

S4、根据船模航行的初始航态，工业控制计算机对气体流量计下达初始气流量；

S5、工业控制计算机以维持实时推功率最小为目标实现对船底气层状态的智能控制。

2.根据权利要求1所述的简便的微气泡减阻气流量智能控制方法，其特征在于，所述步骤S1中，工业控制计算机、气体流量计和螺旋桨动力测试仪均采用RS232串行接口，工业控制计算机、气体流量计和螺旋桨动力测试仪的数据传输均采用ModBus通信协议。

3.根据权利要求1所述的简便的微气泡减阻气流量智能控制方法，其特征在于，所述步骤S2中，气体流量计的实时信息通过工业控制计算机由10Hz的频率问询而来，螺旋桨动力测试仪与气体流量计将实时数据以Ascii码的形式、10Hz的频率向工业控制计算机发送气流量大小与推拉力大小。

4.根据权利要求1所述的简便的微气泡减阻气流量智能控制方法，其特征在于，所述步骤S3中，推拉力数据大小由步骤S2中而得，实时推功率由船模航行过程中，船模实时螺旋桨进速与螺旋桨推拉力相乘而得，所述推拉力计算公式如下：

式中，α为满度校准值，其由初始标定值确定，m₀为螺旋桨动力测试仪采集的质量大小信号，g为标准状态下的重力加速度，10000000为单位换算后得出的常量，计算结果根据正负区分推拉力，其中数值为正为推力，负值为拉力。

5.根据权利要求1所述的简便的微气泡减阻气流量智能控制方法，其特征在于，所述步骤S4中，初始航态为船模在稳定直航阶段的浮态与航速的状态，初始气流量即多次直航试验中获得不同航态下相应的减阻率最大时的气流量大小。

6.根据权利要求5所述的简便的微气泡减阻气流量智能控制方法，其特征在于，所述减阻率最大为航行阻力最小值，所述航行阻力由船模匀速直航阶段的船模推力等效而得，减阻率计算公式如下：

式中，η_R为减阻率，T_S·A为1atm，T₀为1atm。

7.根据权利要求1所述的简便的微气泡减阻气流量智能控制方法，其特征在于，所述步骤S5中，单向调节气流量喷出大小，若推功率减小则继续同方向调节；若推功率增大，则反向调节气流量大小，直至船模推功率数值稳定在维持在±0.5％的变化范围内，即完成船底气流量的智能控制，节能率的计算公式如下所示：

式中，η_P为船模航行过程中的实时节能率，P_S.A为1atm，P_S为1atm，不喷气状态下的船模推功率，25℃标准状态下，不喷气状态下的船模推功率，P_A为1atm，25℃标准状态下，喷出气体的能量消耗，其计算公式如下所示：

式中，Q_S.A为1atm，25℃下空气的满标度流量；ε为气源产生的效率；n为多方过程中的多方指数，设定为1.4，相对应为等熵过程；p₀为标准情况下的大气压力；p₁为气体运输过程中的气体压力，

上式中，p₁计算方式如下：

p₁＝p₀+ρ_s·g·d+Δp (7)

式中，ρ_s为海水15℃时的密度；g为标准状态下的重力加速度；d为吃水深度，Δp为由于管道运输导致的压力差。