一种无人艇航行阻力优化方法技术

本发明专利技术涉及一种无人艇航行阻力优化方法

【技术实现步骤摘要】
一种无人艇航行阻力优化方法、终端设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及海洋
，尤其涉及一种无人艇航行阻力优化方法
、
终端设备及存储介质
。

技术介绍

[0002]随着电力推动技术
、
自动控制技术
、
无线通讯技术的进步，无人艇的应用越来越广泛，高性能无人艇在很多领域都有较大的应用价值，在沿海
、
河流
、
湖泊等水域承担了环境监测
、
气象监测
、
海洋测绘
、
救援搜索等多方面的工作
。
[0003]航速和续航时间是无人艇性能的重要指标，而艇的阻力是影响航速和续航时间的重要因素，优化艇航行时的阻力是无人艇设计时的一项关键工作
。
传统无人艇在初步设计时，首先初步确定艇的主尺度
、
艇型参数和排水量，通过计算分析艇的性能指标不断优化其参数，最后确定新艇的三维型线
、
排水量等
。
[0004]现有的无人艇大多采用滑行艇形式
。
由于无人艇执行任务的特殊性，快速性和续航力为其生命力的重要指标
。
优化艇型以减小滑行艇航行时的阻力的工作意义重大
。
[0005]重心纵向位置对于滑行艇滑行性能影响很大
。
一般，重心越靠后，艇体滑行时的纵倾角就越大，这对于滑行是有利的，可以有效减小静水阻力
。
但重心位置若太靠后，又对航行的稳定性不利
。
不同航速阶段，重心纵向位置对滑行艇的阻力性能有不同的影响：当滑行艇处于过渡阶段，重心纵向位置越靠近船尾，升阻比越大；而当进入滑行阶段时，滑行艇重心纵向位置越靠近船尾，对应的升阻比越小
。
[0006]在无人艇排水量不变的情况下，改变艇的航行纵倾角是减少无人艇阻力的有效途径，在艇艉底部加装楔形板
、
艉部加装压浪板
、
改变艇的重心纵向位置都可以改变艇航行的纵倾角
。
加装楔形板和压浪板虽能减少艇的兴波阻力，但在一定程度上也增加了艇的附体阻力
。
在初步设计时，根据设计航速优化布置重心在艇的最佳位置，可以使滑行艇产生的总阻力最小
。
但在实际运行过程中，受各种因素影响，无人艇并非一直以设计航速进行航行
。
当滑行艇以非设计航速下的其他航速航行时，若不及时调整重心位置，会导致艇体阻力增加较大，影响滑行艇的航行性能
。
因此，若能根据航速的改变来调整艇体重心，及时寻找最佳重心位置，从而获得该航速下的最小阻力，这对于提升航速
、
增加续航力具有十分积极的意义
。

技术实现思路

[0007]为了解决上述问题，本专利技术提出了一种无人艇航行阻力优化方法
、
终端设备及存储介质
。
[0008]具体方案如下：
[0009]一种无人艇航行阻力优化方法，包括以下步骤：
[0010]计算无人艇在固定航速
、
固定排水量且重心纵向位置为设定的重心纵向位置调整区间内各重心纵向位置下航行时的阻力；
[0011]以阻力和重心纵向位置调整区间内各重心纵向位置分别作为直角坐标系的横坐标和纵坐标，绘制无人艇重心纵向位置与阻力关系曲线图；
[0012]基于无人艇重心纵向位置与阻力关系曲线图中阻力最小时对应的重心纵向位置，作为该固定航速和固定排水量下该无人艇的重心最佳纵向位置；
[0013]基于重心最佳纵向位置对无人艇的重心纵向位置进行调整
。
[0014]进一步的，步骤
S1
中阻力计算时采用萨维斯基法进行计算，并针对航速处于中速或低速的情况，采用布朗特
M
修正因子对计算的阻力进行修正
。
[0015]进一步的，还包括：
[0016]绘制该无人艇在固定排水量
、
不同航速下的多幅重心纵向位置与阻力关系曲线图，并融合为一幅包括所有航速下的关系曲线图的重心纵向位置与阻力关系图谱；
[0017]基于重心纵向位置与阻力关系图谱，提取该无人艇在该固定排水量条件下，对应不同航速时的重心最佳纵向位置；
[0018]以航速和重心最佳纵向位置分别作为直角坐标系的横坐标和纵坐标，绘制重心最佳纵向位置与航速关系曲线图；
[0019]重复上述步骤绘制不同排水量下的多幅重心最佳纵向位置与航速关系曲线图，并融合为一幅包括所有排水量下的重心最佳纵向位置与航速关系图谱；
[0020]基于重心最佳纵向位置与航速关系图谱，查询无人艇在实时检测到的排水量和航速下的重心最佳纵向位置
。
[0021]进一步的，无人艇的重心纵向位置的调整通过丝杆传动机构将电池移动至重心最佳纵向位置
。
[0022]进一步的，丝杆传动机构包括滚动丝杆
、
控制器和步进电机；控制器接收重心最佳纵向位置后，将其转换为步进电机的控制量，进而控制与步进电机相连的滚珠丝杆转动，以使固定在滚动丝杆上的电池移动至重心最佳纵向位置处
。
[0023]一种无人艇航行阻力优化终端设备，包括处理器
、
存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现本专利技术实施例上述的方法的步骤
。
[0024]一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本专利技术实施例上述的方法的步骤
。
[0025]本专利技术采用如上技术方案，并具有有益效果：
[0026](1)
可有效优化体积傅汝德数大于1时无人滑行艇的航行阻力；
[0027](2)
不附加额外压载物，利用艇体本身内部电池位置改变而减少阻力，节省不必要的功率浪费；
[0028](3)
没有增加艇体附体结构，例如增设压浪板，故不产生额外的附体阻力；
[0029](4)
没够改变艇体的局部形状，例如没有增加阻流板或者楔形板，故不产生额外的船体阻力，同时，不会增加艇体成型的难度；
[0030](5)
经过有效的阻力优化，可以节省电能或燃料，增加无人艇的续航能力
。
附图说明
[0031]图1所示为本专利技术实施例一的流程图
。
[0032]图2所示为该实施例中无人艇艇体结构示意图
。
[0033]图3所示为该实施例中无人艇重心纵向位置与阻力关系曲线图
。
[0034]图4所示为该实施例中无人艇重心位置改变机构示意图
。
[0035]图5所示为该实施例中重心纵向位置与阻力关系图谱
。
[0036]图6所示为该实施例中重心最佳纵向位置与航速关系曲本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种无人艇航行阻力优化方法，其特征在于，包括以下步骤：计算无人艇在固定航速
、
固定排水量且重心纵向位置为设定的重心纵向位置调整区间内各重心纵向位置下航行时的阻力；以阻力和重心纵向位置调整区间内各重心纵向位置分别作为直角坐标系的横坐标和纵坐标，绘制无人艇重心纵向位置与阻力关系曲线图；基于无人艇重心纵向位置与阻力关系曲线图中阻力最小时对应的重心纵向位置，作为该固定航速和固定排水量下该无人艇的重心最佳纵向位置；基于重心最佳纵向位置对无人艇的重心纵向位置进行调整
。2.
根据权利要求1所述的无人艇航行阻力优化方法，其特征在于：步骤
S1
中阻力计算时采用萨维斯基法进行计算，并针对航速处于中速或低速的情况，采用布朗特
M
修正因子对计算的阻力进行修正
。3.
根据权利要求1所述的无人艇航行阻力优化方法，其特征在于：还包括：绘制该无人艇在固定排水量
、
不同航速下的多幅重心纵向位置与阻力关系曲线图，并融合为一幅包括所有航速下的关系曲线图的重心纵向位置与阻力关系图谱；基于重心纵向位置与阻力关系图谱，提取该无人艇在该固定排水量条件下，对应不同航速时的重心最佳纵向位置；以航速和重心最佳纵向位置分别作为直角坐标系的横坐标和纵坐标...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱兆一，李晓文，肖龙海，杨静雷，彭苗娇，陈清林，蔡应强，
申请(专利权)人：集美大学，
类型：发明
国别省市：