本發(fā)明涉及一種多槳船的船模試驗(yàn)方法，屬于多槳船的船模試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

針對(duì)單槳船和雙槳船的船模試驗(yàn)有確定的試驗(yàn)步驟和方法。但對(duì)于三槳、四槳等多槳船，目前的試驗(yàn)方法都需要一定假設(shè)，只要有等推力減額法、等阻力分配法或利用單槳和雙槳試驗(yàn)來輔助確定三槳的推進(jìn)因子法。

當(dāng)前現(xiàn)有技術(shù)采用以下三種試驗(yàn)方法：

1、等推力減額法：對(duì)推進(jìn)因子分配的考慮不合理，與實(shí)際情況不符；

2、等阻力分配法：對(duì)推進(jìn)因子分配的考慮不合理，與實(shí)際情況不符；

3、利用單槳和雙槳試驗(yàn)來輔助確定三槳的推進(jìn)因子法：考慮了推進(jìn)因子分配問題，還是一種近似處理方式，也沒有解決多槳干擾問題。

以上三種方法，都不能解決功率分配優(yōu)化問題，都不能解決多槳工作狀態(tài)下的相互干擾問題，具體說明如下：

關(guān)于推力減額：

單槳的推力減額公式：

雙槳的推力減額公式：

三槳的推力減額公式：

R_m-F_D＝T_m(1-t_m)+2T_s(1-t_s)四槳五槳等推力減額公式依次類推。

單槳或者雙槳公式中只有一個(gè)未知數(shù)t，其他已知，可以明確求解。而多槳的未知數(shù)是多個(gè)，以三槳為例，該公式中，R_m,F_D,T_m,T_s已知，t_m,t_s未知，欲要求得t_m,t_s，必須有其他條件的存在才可以解決。傳統(tǒng)方法通過假定來解決。主要有下面三種假設(shè)。

1、等推力減額法：

假定推力減額分?jǐn)?shù)相同，那么

2、等阻力分配法：

假定分擔(dān)的阻力都是1/3，即

以上兩種方法，對(duì)推進(jìn)因子分配的考慮不合理，與實(shí)際情況不符

3、利用單槳和雙槳試驗(yàn)來輔助確定三槳的推進(jìn)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槳自航時(shí)的F_D，

其中C_m+C_s＝1是邊槳和中槳的分配系數(shù)。

其中，t——推力減額分?jǐn)?shù)；Rm——船模的總阻力；FD——強(qiáng)制力；T——單個(gè)槳的推力；tm——中間槳的推力減額分?jǐn)?shù)；Cs——邊槳的分配系數(shù)；Cm——中間槳的分配系數(shù)；ts——邊槳的推力減額分?jǐn)?shù)；

方法3比方法1和2進(jìn)了一步，試圖通過單槳和雙槳單獨(dú)試驗(yàn)來模擬三槳同時(shí)工作時(shí)的推進(jìn)因子，有一定的進(jìn)步性。但是很難解決三槳同時(shí)工作時(shí)的干擾問題，由于干擾的存在，其自航因子和獨(dú)立工作時(shí)的自航因子不一樣，因此該方法是近似處理方式。而且不能解決多工況的實(shí)際航行問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是：

現(xiàn)有技術(shù)對(duì)于采用的等推力減額法、等阻力分配法或利用單槳和雙槳試驗(yàn)來輔助確定三槳的推進(jìn)因子法，其中前兩種方法對(duì)推進(jìn)因子分配的考慮不合理，與實(shí)際情況不符，而且無論哪種方法，實(shí)際上都是為了把總阻力分解成各個(gè)槳所承擔(dān)的阻力，都不能解決功率分配優(yōu)化問題，都不能解決多槳工作狀態(tài)下的相互干擾問題，

本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：

一種多槳船的船模試驗(yàn)方法，槳船的轉(zhuǎn)速分成內(nèi)槳和外槳的轉(zhuǎn)速組合，內(nèi)槳轉(zhuǎn)速N_m和外槳轉(zhuǎn)速N_s分別設(shè)置i和j個(gè)轉(zhuǎn)速，定義為N_m1,N_m2…N_mi和N_s1,N_s2…N_sj，那么試驗(yàn)需要做i×j個(gè)轉(zhuǎn)速組合見下表：

A)確定邊槳轉(zhuǎn)速為N_s，那么在上面的表格中在中槳轉(zhuǎn)速為N_m1時(shí)，通過插值等常規(guī)方法得到邊槳轉(zhuǎn)速為N_s時(shí)的中槳推力及扭矩T_m(1,s),Q_m(1,s)和邊槳推力及扭矩T_s(1,s),Q_s(1,s)以及Z_(1,s)；

B)以此類推，得到了不同組合中，強(qiáng)制力、中槳、邊槳數(shù)據(jù)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)；通過強(qiáng)制力匹配來找到中槳的轉(zhuǎn)速N_m，并找到邊槳轉(zhuǎn)速和中槳轉(zhuǎn)速匹配該強(qiáng)制力所對(duì)應(yīng)的T_m(m,s),Q_m(m,s),T_s(m,s),Q_s(m,s),Z_(m,s)；

C)通過以上步驟可以得到一組轉(zhuǎn)速組合對(duì)應(yīng)的航速曲線，也等同于找到一組中槳、邊槳的功率組合對(duì)應(yīng)的航速曲線，以此類推，通過確定不同的組合得到不同的航速曲線；其中，

Tm——中間槳模產(chǎn)生的推力；Ts——邊槳模產(chǎn)生的推力；Ns——邊槳的轉(zhuǎn)速；Nm——中間槳的轉(zhuǎn)速；Qm——中間槳的扭矩；Qs——邊槳的扭矩；Z——強(qiáng)制力。

本發(fā)明的有益效果在于：

1)通過試驗(yàn)直接測試多槳間的干擾；

2)通過不同轉(zhuǎn)速組合的試驗(yàn)方式解決功率分配問題。

3)以往試驗(yàn)是單一的且不一定滿足要求的組合方式，而本發(fā)明方法可以一次試驗(yàn)解決不同的組合方式。

4)通過得到不同組合方式的功率，得到優(yōu)化的能耗最小的功率組合方案試驗(yàn)過程易實(shí)現(xiàn)。

5)本發(fā)明通過合理安排船模試驗(yàn)項(xiàng)目、內(nèi)容，得到準(zhǔn)確的航速預(yù)報(bào)結(jié)果，直接通過轉(zhuǎn)速比來獲取功率，可以預(yù)設(shè)功率比，在不需要試測的情況下，解決功率分配問題。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明：

現(xiàn)有技術(shù)條件下，當(dāng)阻力的分配因子不一樣時(shí)，如果按照ITTC1978的方式來修正實(shí)船伴流，那么背景技術(shù)介紹的方法1-3的唯一區(qū)別就在于實(shí)船伴流。而從理論上說，實(shí)槳的伴流分?jǐn)?shù)應(yīng)該是個(gè)確定的值，和模型的伴流分?jǐn)?shù)有確定的關(guān)系，不應(yīng)隨著方法的不同，導(dǎo)致伴流分?jǐn)?shù)極大的變化，因此從三槳船的角度來說，伴流分?jǐn)?shù)不能按照ITTC1978的方式來處理，應(yīng)該按照模型伴流分?jǐn)?shù)和實(shí)船伴流分?jǐn)?shù)有個(gè)固定關(guān)系來處理，這是多槳試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵。

具體實(shí)施例如下：

一種多槳船的船模試驗(yàn)方法，槳船的轉(zhuǎn)速分成內(nèi)槳和外槳的轉(zhuǎn)速組合，內(nèi)槳轉(zhuǎn)速N_m和外槳轉(zhuǎn)速N_s分別設(shè)置i和j個(gè)轉(zhuǎn)速，定義為N_m1,N_m2…N_mi和N_s1,N_s2…N_sj，那么試驗(yàn)需要做i×j個(gè)轉(zhuǎn)速組合見下表：

A)確定邊槳轉(zhuǎn)速為N_s，那么在上面的表格中在中槳轉(zhuǎn)速為N_m1時(shí)，通過插值等常規(guī)方法得到邊槳轉(zhuǎn)速為N_s時(shí)的中槳推力及扭矩T_m(1,s),Q_m(1,s)和邊槳推力及扭矩T_s(1,s),Q_s(1,s)以及Z_(1,s)；

B)以此類推，得到了不同組合中，強(qiáng)制力、中槳、邊槳數(shù)據(jù)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)；通過強(qiáng)制力匹配來找到中槳的轉(zhuǎn)速N_m，并找到邊槳轉(zhuǎn)速和中槳轉(zhuǎn)速匹配該強(qiáng)制力所對(duì)應(yīng)的T_m(m,s),Q_m(m,s),T_s(m,s),Q_s(m,s),Z_(m,s)；

C)通過以上步驟可以得到一組轉(zhuǎn)速組合對(duì)應(yīng)的航速曲線，也等同于找到一組中槳、邊槳的功率組合對(duì)應(yīng)的航速曲線，以此類推，通過確定不同的組合得到不同的航速曲線；其中，

Tm——中間槳模產(chǎn)生的推力；Ts——邊槳模產(chǎn)生的推力；Ns——邊槳的轉(zhuǎn)速；Nm——中間槳的轉(zhuǎn)速；Qm——中間槳的扭矩；Qs——邊槳的扭矩；Z——強(qiáng)制力。

綜上，本發(fā)明是一種關(guān)于多槳船的船模試驗(yàn)方法，通過合理安排船模試驗(yàn)項(xiàng)目、內(nèi)容，得到準(zhǔn)確的航速預(yù)報(bào)結(jié)果，直接通過多轉(zhuǎn)速比組合來進(jìn)行試驗(yàn)，可以非常準(zhǔn)確的模擬實(shí)際航行狀態(tài)時(shí)，不同功率分配下的多槳工作問題，并可找到最節(jié)能的功率組合。

本發(fā)明通過合理安排船模試驗(yàn)項(xiàng)目、內(nèi)容，得到準(zhǔn)確的航速預(yù)報(bào)結(jié)果，直接通過轉(zhuǎn)速比來獲取功率，可以預(yù)設(shè)功率比，在不需要試測的情況下，解決功率分配問題。