一种自适应偏转前缘的变形舵叶及偏转方法与流程

技术特征：
1.一种自适应偏转前缘的变形舵叶，其特征在于，包括：舵叶主体，所述舵叶主体包括第一侧壁、第二侧壁和前缘壁，所述第一侧壁和所述第二侧壁相交形成尾缘棱，所述前缘壁的两端分别与所述第一侧壁和第二侧壁远离所述尾缘棱的一端连接；以及偏转装置，所述偏转装置设置于所述前缘壁远离所述尾缘棱的一侧，用于改变舵叶的前缘偏转角度，所述偏转装置包括若干舵层偏转组件，若干所述舵层偏转组件沿所述尾缘棱的长度方向间隔分布在所述前缘壁远离所述尾缘棱的一侧。2.根据权利要求1所述的自适应偏转前缘的变形舵叶，其特征在于，所述舵层偏转组件包括至少两个偏转骨架和至少两个驱动装置，至少两个所述偏转骨架依次可转动的连接形成偏转骨架链，所述偏转骨架链靠近所述前缘壁的一端连接于所述前缘壁远离所述尾缘棱的一侧，所述驱动装置与所述偏转骨架一一对应设置，用于驱动所述偏转骨架链中的任一所述偏转骨架的转动。3.根据权利要求1所述的自适应偏转前缘的变形舵叶，其特征在于，还包括柔性蒙皮，所述柔性蒙皮滑动覆盖于所述偏转装置的外表面。4.根据权利要求2和3所述的自适应偏转前缘的变形舵叶，其特征在于，每一所述偏转骨架靠近所述柔性蒙皮的一侧开设有滑槽，所述柔性蒙皮与每一所述滑槽对应的位置设置有滑动铰，所述滑动铰与所述滑槽配合滑动。5.根据权利要求1所述的自适应偏转前缘的变形舵叶，其特征在于，还包括两块密封板，两块所述密封板分别与所述第一侧壁和第二侧壁垂直于所述尾缘棱长度方向的两侧密封连接。6.根据权利要求2所述的自适应偏转前缘的变形舵叶，其特征在于，还包括至少两个传感器，每一所述传感器与所述偏转骨架一一对应设置，用于实时测量偏转角度。7.一种变形舵叶前缘的偏转方法，其适用于如权利要求1
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6任一项所述的自适应偏转前缘的变形舵叶，其特征在于，所述偏转方法包括：采集不同螺旋桨进速系数、舵角下不同高度的舵层的入流角及入流速度大小，建立第一样本点；获取当前船舶航行的航速、螺旋桨转速以及舵角，并根据换算公式计算此时的螺旋桨进速系数，并以所述第一样本点为基础做插值处理，获得不同高度下舵层的流场速度，其中，螺旋桨进速系数表示螺旋桨进速与螺旋桨转速与桨盘面直径乘积的比值；根据所述流场速度为限制条件，以水动力参数的取值为目标，采用优化算法确定不同高度下舵层的最佳前缘偏转角，其中，水动力参数包括舵层受到的升力和阻力；不同舵层的偏转组件根据所述最佳前缘偏转角控制各自舵层进行前缘偏转。8.根据权利要求7所述的变形舵叶前缘的偏转方法，其特征在于，所述采用优化算法确定不同高度下舵层的最佳前缘偏转角，具体包括：设计可行范围内的前缘偏转角、入流速度大小和实际攻角的设计样本点变量集；以所述设计样本点变量集为输入，确定所述设计样本点变量集对应的升力和阻力集合；以所述设计样本点变量集和所述升力和阻力集合作为第二样本点建立至少一个近似模型，所述近似模型以前缘偏转角、入流速度大小和实际攻角为输入，升力或阻力为输出；通过所述近似模型得出不同前缘偏转角、入流速度大小和实际攻角情况下的所述升力和阻力，用于所述
优化算法。9.根据权利要求8所述的变形舵叶前缘的偏转方法，其特征在于，所述水动力参数的取值为目标，具体包括：船舶以0
°
舵角航行(直航运动)时，以升力为零为目标；船舶以非0
°
舵角运动(操纵运动)时，以最大升阻比为目标，其中，升阻比为舵层受到的升力和阻力的比值。10.根据权利要求7所述的变形舵叶前缘的偏转方法，其特征在于，所述不同舵层的偏转组件根据所述最佳前缘偏转角控制各自舵层进行前缘偏转，具体包括：根据最佳前缘偏转角确定每一个偏转组件的偏转角度，根据所述偏转角度得出驱动装置的伸缩长度；驱动装置根据各自的伸缩长度驱动当前舵层进行偏转。

技术总结
本发明涉及一种自适应偏转前缘的变形舵叶及其偏转方法，该变形舵叶包括舵叶主体和偏转装置，舵叶主体包括第一侧壁、第二侧壁和前缘壁，第一侧壁和第二侧壁相交形成尾缘棱，前缘壁的两端分别与第一侧壁和第二侧壁远离尾缘棱的一端连接，偏转装置设置于前缘壁远离尾缘棱的一侧，用于改变舵叶的前缘偏转角度，偏转装置包括若干舵层偏转组件，若干偏转组件沿尾缘棱的长度方向间隔分布在前缘壁远离尾缘棱的一侧。本发明提供的自适应偏转前缘的变形舵叶及其偏转方法，在复杂的水体下，若干层偏转组件能够根据水体垂向不同高度的实际入流角与入流速度大小灵活改变偏转角度，实现舵叶前缘能够在复杂且不均匀的螺旋桨后尾流场环境中产生较好的水动力性能。境中产生较好的水动力性能。境中产生较好的水动力性能。


技术研发人员：刘祖源 吕俊
受保护的技术使用者：武汉理工大学
技术研发日：2021.06.18
技术公布日：2021/9/9