[发明专利]基于压浪板的游艇纵向动态减摇方法

摘要

本发明公开了一种基于压浪板的游艇纵向动态减摇方法，该方法采用的减摇系统包括控制器、可绕船尾上下转动的压浪板、用于驱动压浪板转动的驱动装置、用于检测艇体纵向旋转角度或角速度或角加速度的艇体纵摇传感器，以及用于监测压浪板所处角度状态的压浪板角度传感器。该方法包括如下步骤：1)通过艇体纵摇传感器采集艇体纵向旋转的角度或角速度或角加速度；2)压浪板角度传感器监测压浪板当前角度并传送给控制器，控制器求解压浪板的目标角度γ；3)控制器根据步骤2)中求解结果，控制所述驱动装置使压浪板旋转到目标角度γ。本发明根据艇体纵向旋转的角加速度或角速度，对压浪板倾角进行实时控制，提高了游艇的舒适性能与安全性能。

主权项

1.一种基于压浪板的游艇纵向动态减摇方法，其特征在于：该方法采用的游艇纵向动态减摇系统，包括控制器(12)、可绕船尾上下转动的压浪板(3)、用于驱动压浪板(3)转动的驱动装置、用于检测艇体纵向旋转角度或角速度或角加速度的艇体纵摇传感器(10)，以及用于监测压浪板(3)所处角度状态的压浪板角度传感器(11)；所述控制器(12)的控制信号输出端与驱动装置的控制信号输入端相连，所述艇体纵摇传感器(10)的测量信号输出端、压浪板(3)角度传感器的测量信号输出端分别与控制器(12)的测量信号输入端相连；该方法包括如下步骤：1)通过所述艇体纵摇传感器(10)采集艇体纵向旋转的角度或角速度或角加速度，角度、角速度和角加速度可以通过求导或积分换算；2)压浪板角度传感器(11)监测压浪板当前角度并传送给控制器(12)，控制器(12)求解如下方程计算压浪板的目标角度γ：式中，γ为相对于船尾底板(1)的角度，当压浪板与船尾底板(1)平行时，γ＝0；以γ＝0为基准，当压浪板向下旋转时γ取正值，当压浪板向上旋转时γ取负值；α是上一时刻艇体纵向旋转的角度；是α的一阶导数，即上一时刻艇体纵向旋转的角速度；是α的二阶导数，即上一时刻艇体纵向旋转的角加速度；α₁是当前时刻艇体纵向旋转的角度；是α₁的一阶导数，即当前时刻艇体纵向旋转的角速度；是α₁的二阶导数，即当前时刻艇体纵向旋转的角加速度；是上一时刻的惯性力矩，由以下公式确定：J_yy是船体本身对通过重心横轴的转动惯量，J′_yy是船体对通过重心横轴的附加转动惯量，由船体要求得到；是上一时刻的阻尼力矩，由以下公式确定：其中I_gy是水线面对通过重心横轴的纵向惯性矩，由船体要求得到，C为常数，取0.18计算；M3(α)是上一时刻的静水回复力矩，由以下公式确定：M3(α)＝△×H×sinα，其中Δ是船舶排水量，H是纵稳性高，由船体要求得到；是当前时刻的惯性力矩，由以下公式确定：J_yy是船体本身对通过重心横轴的转动惯量，J′_yy是船体对通过重心横轴的附加转动惯量，由船体要求得到；是当前时刻的阻尼力矩，由以下公式确定：其中I_gy是水线面对通过重心横轴的纵向惯性矩，由船体要求得到，C为常数，取0.18计算；M3(α1)是当前时刻的静水回复力矩，由以下公式确定：M3(α1)＝△×H×sinα1，其中Δ是船舶排水量，H是纵稳性高，由船体要求得到；f是艇底和压浪板组成的相当平板的拱度，由以下公式确定：ρ是海水密度，通常取值为1.025g/cm3；U是船航速，由船舶需求得到；L为压浪板的弦长；d为压浪板的宽度；3)控制器(12)根据步骤2)中求解结果，控制所述驱动装置使压浪板旋转到目标角度γ。