一种新型一体化推进装置控制系统的研制

采用模块化设计概念研制的一种新型一体化推进装置,由一体化推进器(IMP)和控制系统组成。一体化推进器集成了永磁电机和推进器,电机定子与螺旋桨导管集成,电机转子与螺旋桨集成;通过控制系统中液压系统驱动装置收放、旋转、锁紧;基于CAN总线的控制系统完成装置的运行、调速和监控功能。该装置设计独特、新颖,具有优越的特性,可用于船舶的离、靠码头、应急等辅助推进,非常适用于无人潜行器、轻型/重型鱼雷和潜艇等水下平台的推进。简要介绍了装置的工作原理、特点,重点阐述了装置控制系统的研制。     

集成电机推进器构型及特点分析

集成电机推进器(IMP)是一种新型的水下电动力推进装置,通过一种典型IMP构型介绍了其工作原理、结构,并分析其技术特点及发展趋势,认为集成电机推进器有较好的发展和应用潜力。     

对转集成电机推进器研究

集成电机推进器是一种新型的推进装置,它由电机直接带动螺旋桨旋转,具有诸多优点。本文简述集成电机推进器的发展历程和结构设计特点。介绍对转电机的设计思路和方法。为满足超小型水下机器人的实际需要,设计了1个对转集成电机推进器,基于磁路方法设计了驱动用直流永磁无刷电机,然后在Ansoft软件中建立直流无刷电机的模型进行仿真分析。结果表明设计是合理的,满足设计要求,证明集成电机推进器的可行性。     

波浪推进艇的集成电机推进器设计及航速预报

为了给现有的波浪推进无人艇研制辅助动力装置,对有桨轴型集成电机推进器进行了相关的设计,包括电机设计、水动力性能和桨叶结构强度计算.首先进行电机的设计和螺旋桨的选型,并通过流固耦合方法对集成电机推进器周围的流场和桨叶应力场进行了计算.然后使用Star ccm+重叠网格法计算了水翼抬离水面工况无人艇模型的静水阻力,并与拖曳试验结果进行比较,验证了CFD计算方法的可行性.最后使用体积力法替代螺旋桨的作用,对安装了首固定水平翼和一个集成电机推进器的波浪推进无人艇在静水和迎浪规则波中航行时的航速进行了预报.     

轮缘推进器模型试验装置设计研究

轮缘推进是将电机集成于推进器,推进器置于船尾推动船舶航行的一种新型推进技术。轮缘推进器由于没有传统推进轴系系统,故具有安装方便、噪声小、效率高等特点。国外已将该技术运用到实际船舶中,而国内尚处在总体设计、水动力性能、集成电机等方面的初步研究阶段。为了进一步促进轮缘推进器性能研究的发展,本文提出一种轮缘推进器模型试验装置,根据实验室拖车系统自身特点,完成了该试验装置的总体设计、推进器模型设计、测试方法等方面的研究工作,为轮缘推进技术研究提供试验条件保障。     

潜艇主推进电机设计特点

本文概述了潜艇主推进电机设计区别于一般直流电机设计的特点：论述了潜艇主推进电机设计时考虑的几个问题：总结了作者在进行潜艇主推进电机设计的一些体会。     

无人艇集成电机推进器设计及流体动力数值仿真

为了给现有水面无人艇提供可靠和具有经济性的动力来源,设计一种集成电机推进器来替代传统推进器。该推进器采用永磁无刷直流电机设计,是吊舱推进器和导管螺旋桨的集合。分别采用Ansoft Maxwell上的RMxprt模块对电机进行参数化设计,通过移动参考系法(MRF)和滑移网格法(RBM)对集成电机推进器的流场进行仿真。计算结果表明,采用多极数和多槽数电机设计的有桨毂型集成电机推进器具有更低成本和可行性;由于其不存在叶梢间隙,相比于采用相同螺旋桨的导管桨轴向诱导速度偏低,推力和效率不如导管桨。     

矢量泵喷推进器尾流场特性及操纵性能研究

为改善潜艇泵喷推进器转子盘面流场的不均匀性,降低潜艇噪声,提高潜艇的隐身性能。设计一种取消尾舵的潜艇矢量泵喷推进器,基于RANS方法对潜艇矢量泵喷推进器水动力性能进行数值计算,对潜艇尾流场特性、矢量泵喷推进器的推进性能和操纵性能进行研究,并与常规泵喷推进器作比较。计算结果显示,潜艇采用矢量泵喷推进器可取消尾舵的布置,降低转子盘面流场不均匀性,整体总阻力降低,推进器收到功率减小,推进效率提高19.9%;在0°～30°操舵舵角范围内,矢量推进器最大偏转力矩大于常规泵喷推进器+尾舵的偏转力矩。在相同的操舵角度下,矢量泵喷推进器偏转力矩大于常规泵喷推进器,说明潜艇安装矢量泵喷推进器可满足航行机动性的要求。这项研究为降低潜艇桨盘面不均匀性,提高潜艇声隐性能提供了新的途径。     

无轴轮缘推进器流热耦合研究

无轴轮缘推进器将永磁电机与螺旋桨集成一体，螺旋桨旋转时对电机电磁损耗与流场换热特性产生影响，进而改变各部分的温度分布。采用有限元法（FEM）计算推进电机的电磁损耗，采用有限体积法（FVM）建立流体场和温度场仿真模型，对推进器的电磁-流-热耦合问题进行仿真分析。通过对比仿真和试验结果，验证了流热耦合仿真方法的有效性。在此基础上，推导了螺旋桨转速与集成电机的损耗关系，并利用仿真模型分析了在不同进速系数、不同转速、不同间隙下推进器电磁损耗及流体场对推进器散热的耦合影响。结果表明，外域水流对推进器的温升影响较小，当间隙流速达到一定程度时散热减缓；推进器螺旋桨转速与集成电机电磁损耗存在幂次方关系；推进器主要靠间隙流体的流动带走热量，间隙大小会影响推进器散热，应合理选择推进器间隙尺寸。     

潜艇推进电机技术特点与发展分析

分析归纳潜艇推进电机的性能需求特点,主要介绍现代直流电机、先进感应电机、永磁电机、高温超导电机等几类主要电机的技术发展现状,在比较几种推进电机技术特点的基础上,结合潜艇推进的关键需求,分析总结了未来潜艇推进电机的发展趋势。     

船舶调距桨推进中的轴系设计

结合调距桨推进的特点,有针对性的对轴系设计中的轴系强度校核、轴系的合理校中及轴系振动的影响三方面展开了阐述,为采用调距桨推进时的轴系设计提供思路.     

基于PLECS的船舶中压直流综合电力系统仿真研究

针对船舶中压直流综合电力系统,分析系统的结构和特性。给出船舶中压直流综合电力系统的机理模型,包括原动机、发电机、推进电机和四象限负载等。在PLECS软件中建立船舶中压直流综合电力系统的仿真模型,实现了系统起动、加速和突然倒车等正常和极端工况的数字仿真,仿真结果验证了本文所进行的数字仿真研究的正确性,能够为系统的早期设计提供仿真工具。     

低速柴油机推进轴系频域稳态扭转振动分析

以载重10 000 t低速柴油机推进轴系为研究对象，创建其当量系统模型。基于系统矩阵法对推进轴系进行自由振动分析，求得扭转振动固有频率和振型。研究柴油机在全转速下的气体和往复惯性激励力矩，针对推进轴系在柴油机和螺旋桨共同激励下的频域稳态扭转振动响应特性进行计算，求得推进轴系扭转振动的主谐次、共振转速点和推进轴系各部件的应力值。结果表明，推进轴系在低阶频率振动时气缸和中间轴振幅较大，推进轴系应力远小于材料的屈服强度，船舶能够安全稳定航行，同时为推进轴系时域瞬态扭转振动研究打下基础。     

海洋工程船高速轴系的设计研究

通过对海洋工程船基于可调螺距螺旋桨推进系统的设计研究,引入一种推进轴系+高速轴系的动力传动形式;结合具体的实船应用,详细地介绍了高速轴系设计要点、弹性或柔性联轴器的特点比较以及采用高速轴系的优点.对Z型驱动推进系统高速轴系的设计也具有借鉴意义.     

基于有限元的舰船推进轴系合理校中计算方法

推进轴系的合理校中直接关系到舰船推进系统运行和舰船航行的安全性与可靠性,因此,其计算方法的合理性和准确性是推进系统研究的重要内容之一。基于有限元分析,建立了舰船推进轴系合理校中计算模型,并计入了螺旋桨水动力、齿轮动态啮合力、轴承刚度、轴承变位、轴段剪切变形以及运行温度等因素对推进轴系校中的影响。以某型舰船的推进轴系为研究对象,采用所提出的方法进行了推进轴系冷态、热态以及安装状态的合理校中计算分析,并与Kamewa公司采用Shaft Analysis AB软件的计算结果进行了比对,平均计算偏差小于1.54%。     

Long marine shafting alignment and optimization considering propeller hydrodynamic force in wake field北大核心CSCD

[目的]针对计入螺旋桨水动力的舰船轴系校中计算,传统方法通常容易忽略船体伴流场的影响,使得螺旋桨水动力计算的结果与真实值之间存在较大偏差,从而导致轴系校中精度下降。[方法]以某舰船长轴系为对象,建立桨-轴-船一体化有限元模型及其伴流场流域模型,利用CFD数值仿真的叠模方法计算螺旋桨水动力;采用流固耦合法将流体计算结果作用于螺旋桨表面,进行轴系校中计算,并得到螺旋桨水动力对轴系整体挠曲线及各轴承状态参数的影响规律。在此基础上,引入多目标优化算法开展轴系多目标优化校中,来解决轴系末端四套轴承间载荷差值过大的问题。[结果]考虑螺旋桨水动力后,轴系尾部挠度变化减小,越靠近螺旋桨处的轴承其载荷所受影响越大,载荷值随进速系数的增大而减小;对比多目标优化前后的轴系校中状态,轴系各轴承之间的载荷差值明显减小,轴系运行状态得到改善。[结论]所提方法提高了计入螺旋桨水动力的轴系校中计算精度,可为轴系校中质量的提升提供参考。     

水下航行器对转螺旋桨用双转子永磁推进电机研究

为实现水下航行器高效稳定运行,将对转永磁同步电动机应用到对转螺旋桨推进系统中,不仅能够简化推进系统结构、减小体积、降低重量和成本,而且没有电刷滑环,运行更加安全可靠.本文模拟双转子在推进器不同扰动情况,观察电流、转速和转矩响应.针对双转子永磁电机的转速控制精度不高和解决两边转子带不平衡负载时转矩扰动问题,设计一种积分型滑模变结构控制器.该仿真结果表明,控制器使系统具有快速性和精确性且对负载扰动具有较强的鲁棒性.     

船舶艉轴承的工作特性分析

根据某近海拖轮的推进系统,将其轴系进行分析和简化,并利用有限元软件ANSYS建立轴系横向振动的有限元模型,并分析船舶艉轴承发生磨损的原因。如果艉轴承支撑位置安装不当以及螺旋桨激励力的影响,会使轴承负荷分配不均,引起超负荷轴承的过度磨损。而艉轴承的过度磨损则会引起其支承长度的变化,不同位置轴承支承长度的变化对轴系固有振动特性的影响也不同。     

基于平台供应船的可调螺旋桨轴系设计方法研究

目前,国内对大功率平台供应船的可调桨轴系设计没有一个比较完整和系统的方法。通过工程实例详细介绍了可调桨的轴系布置方法。该方法是根据目标船舶的特点,确定推进轴系的布置和各部件的尺寸及材料,以保证整个轴系安全、平稳地完成各种工况下的推进和机动任务。并保证船舶在横倾15°、横摇22.5°、纵倾5°、纵摇10°以及它们同时发生时轴系的正常运行。该方法能为平台供应船的调距桨轴系设计提供一套完整可行的设计方法。     

调距桨推进轴系回旋振动计算研究

以某型船为例,建立了调距桨轴系集总参数元件-分布参数元件混合系统模型,利用传递矩阵法进行轴系回旋振动计算,并对影响调距桨轴系回旋振动特性的主要因素进行了分析。