低负荷工况下调距桨的使用

调距桨装置可使螺旋桨在任何工况下都能吸收主机功率,但调距桨装置的使用并不是不受限制的,尤其是低负荷工况下的使用。不合理的使用调距桨装置(螺距和转速的匹配)可能会引起螺旋桨效率和空泡性能下降。本文以低负荷工况为常用工况的某型船为例介绍了调距桨装置的设计,对低负荷工况运行调距桨的设计具有参考和借鉴意义。     

低负荷使用工况调距桨的设计和试验验证

调距桨装置可使螺旋桨在任何工况下都能吸收主机功率,但调距桨装置的使用并不是不受限制的,尤其是低负荷工况下的使用。不合理地使用调距桨装置(螺距和转速的匹配)可能会引起螺旋桨效率和空泡性能下降。文章以低负荷工况为常用工况的某型船为例,介绍了调距桨装置的设计和试验验证,对低负荷工况运行调距桨的设计具有参考和借鉴意义。     

基于改进三弯矩法在某物探船可调桨推进轴系校中计算的应用

为使轴系校中计算模型更接近实船轴系运转工况,确保采用可调桨推进系统的船舶安全运行,在考虑螺旋桨水动力影响下,采用改进三弯矩法对轴系校中数值计算模型进行改进。并以某物探船为例,对其可调桨推进系统进行动态轴系校中计算。数值计算结果显示：考虑螺旋桨水动力等动态因素影响的动态轴系校中计算确保了采用调距桨推进轴系船舶在各种工况下的安全运转。     

某型调距桨应急装置故障机理分析

三条某型船所装调距桨装置在试验阶段出现应急调距故障,通过对故障调距桨装置的拆检,分析故障机理在于轴承环在安装过程中产生了较大变形,导致桨叶轴承间隙过小,使得桨毂机构调距摩擦阻力过大,从而无法实现应急调距功能。为了能够准确、有效地揭示轴承环安装变形对桨叶轴承间隙的影响,以有限元技术为支撑,采用转角计算的方法,得出较为准确的计算结果。同时,对产品的技术状态和工艺状态进行了改进与调整,从根源上解决了此类故障问题。     

负荷控制技术在船舶推进系统设计中的应用

负荷控制是保证船舶推进系统在动态工况下保护主机的有效手段.通过对定距桨推进系统和调距桨推进系统负荷控制的仿真分析,阐明了负荷控制功能在实际工程应用的基本方法和设计要点,以及在实际工程应用中取得的效果.负荷控制方法可推广应用到其它类似船舶设计中.     

可调螺距螺旋桨非设计工况下性能的分析

可调螺距螺旋桨(以下简称调距桨)给推进器设计者提出了非设计工况叶片负荷计算,以及在整个船舶推进系统范围内调距桨综合性能这两方面的特殊问题。本报告考虑到调距桨船舶推进的实际和理论两方面的情况,力图对这些问题的解决有所帮助。首先,重点放在工作在均匀流和变伴流以及在不同空泡情况下调距桨模型空泡水筒试验研究的系列上。本文考虑了叶切面的几何特性,特别是在非设计螺距下切面的畸变。讨论了切面畸变     

船舶轴系动态校中轴承油膜的影响计算

轴系校中状态好坏直接影响船舶推进系统的正常运行,而影响轴系校中的动态因素很多,其中轴承油膜是一项重要的影响因素.通过数值分析方法解径向轴承雷诺方程,得到索莫菲尔德数及轴心偏位角与轴承宽径比B/D及轴心偏心率ε之间的关系.利用ANSYS及MATLAB计算软件,分析了桨浸水状态对轴系各轴承负荷的影响,得到了轴承偏心率ε及偏位角β与轴转速n的关系,轴承处轴颈垂直方向及水平方向偏心随转速变化的规律,以及油膜对各轴承负荷的影响.     

调距桨调距过程中叶元体受力的CFD分析方法研究

对调距桨作定距桨工况和作调距桨工况时叶元体水动力进行了CFD计算与分析.叶元体采用NACA4412翼型.采用,k-ε和SST两种湍流模型求解叶元体攻角为6.4°时压力系数分布并与面元法计算结果和实验曲线进行比较,校验了CFD分析方法的可信性.在此基础上对叶元体攻角每改变2°进行一次稳态工况计算,分析调距桨在60°转角范围内叶元体水动力随攻角的变化关系.变化曲线与实验曲线吻合良好,且计算精度要高于面元法程序XFOIL.然后采用滑移网格技术对调距桨整个调距过程进行了动态模拟,并将计算结果与作定距桨使用时的稳态工况值时进行了对比.结果表明:在攻角-12°～18°范围内,叶元体所受水动力、力矩在稳态和动态时的值基本相等.动态时叶元体正负失速角均较稳态延迟2°～4°.在大攻角范围内,叶元体稳态时所受阻力明显较动态时大、升力和制动力矩均较动态时小.研究结果表明现行采用的利用稳态敞水实验值来确定调距机构强度的方法是存在风险的;建议取稳态值和动态值两者中大者为强度设计的基本依据.     

船舶回转过程内、外桨负荷的仿真分析

船舶在回转过程中,一般内桨的负荷要大于外桨的负荷.但在某新研制船舶的回转试验中,观察到外桨负荷高于内桨负荷这一看似有悖常理的现象.为了解释这个现象,利用船舶推进系统的数学模型和三自由度平面运动数学模型(MMG模型),分别对定距桨和调距桨推进船舶的典型回转工况进行了仿真分析.研究结果表明:在负荷控制功能起作用的情况下,船舶回转时通过减小柴油机设定转速或减小调距桨的螺距,内桨的负荷比外桨小是完全可能的.在相同回转工况下,负荷限制线的设置和负荷控制规律对船舶内、外桨的负荷有很大的影响.控制系统的负荷控制功能是改变船舶回转工况内、外桨负荷的一个重要因素.     

可调距螺旋桨转叶力矩的数值计算

通过对标准螺旋桨DTMB4119粘性流场的数值模拟验证了通过求解RANS方程模拟螺旋桨粘性流场方法的可信性。在此基础上求解某调距桨不同工况下水动力性能及水动转叶力矩。采用空间离散—数值积分的方法求解调距桨离心转叶力矩。调距桨转叶力矩的精确计算,为调距液压系统功率的选择和桨毂强度计算提供了必要和可信的基本外部载荷。     

Global wave loads on intact and damaged Ro-Ro ships in regular oblique waves

A nonlinear time-domain simulation method is presented for the prediction of dynamic global wave loads on a Ro-Ro ship at zero speed in regular oblique waves in an intact and a damaged condition. Numerical computations and model tests have been carried to investigate the structural responses of Ro-Ro ship Dextra to various wave amplitudes at three different wave headings (DTR-4.1-NEW-12.98, DEXTREMEL project BE97-4375, 1998; DTR-4.2-NEW-11.99, DEXTREMEL project BE97-4375, 1999). The results of numerical and experimental investigations for stern quartering waves are reviewed. Comparisons between predictions and measurements for global wave loads at the midship section of the intact and the damaged Ro-Ro ship show that the agreement between the theory and experiment for dynamic horizontal and vertical bending moments is excellent. On the other hand, correlation between the predictions and measurements for dynamic vertical shear force is better than that for dynamic horizontal shear force. Nevertheless, the calculated torsion moment values are higher than the measured values. As the wave amplitude is not small, the positive and negative peaks of global wave loads are no longer equal to each other as found in both the calculations and experiments. The dynamic vertical global wave loads in the damaged condition are larger than that in the intact condition.     

38000 DWT杂货船轴系方案比较分析

以38 000 DWT杂货船推进轴系为研究对象,比较分析艉管有前、后轴承和艉管仅有后轴承两种轴系布置方案下各轴承负荷、垂直位移等变化,特别是SMCR工况下轴承负荷的分布情况。结果表明:仅有后轴承,并将中间轴承后移,能够更好地改善轴系运行状态。     

Dynamics of ships running aground

A comprehensive dynamic model is presented for analysis of the transient loads and responses of the hull girder of ships running aground on relatively plane sand, gravel, or rock sea bottoms. Depending on the seabed soil characteristics and the geometry of the ship bow, the bow will plow into the seabed to some extent. The soil forces are determined by a mathematical model based on a theory for frictional soils in rupture and dynamic equilibrium of the fluid phase in the saturated soil. The hydrodynamic pressure forces acting on the decelerated ship hull are determined by taking into account the effect of shallow water. Hydrodynamic memory effects on the transient hull motions are modeled by application of an impulse response technique. The ship hull is modeled as an elastic beam to determine the structural response in the form of flexural and longitudinal stress waves caused by the transient ground reaction and hydrodynamic forces. A number of numerical analysis results are presented for a VLCC running aground. The results include bow trajectory in the seabed, time variation of the grounding force, and the maximum values of the sectional shear forces and bending moments in the hull girder.     

船舶轴系的合理轴承间距的研究

在综合考虑轴承许用比压、轴承安装误差以及轴系横振等限制条件下,以船舶轴系的轴承负荷分配的合理性为目标,分析了船舶轴系的合理轴承间距问题,给出了轴系计算模型及方法,并以SDTS船舶轴系实验台为例进行计算,得到了轴系合理轴承间距下的优化校中状态,轴系热态运行工况明显改善。     

Dynamic impedances and load carrying mechanism for skirted foundations

Dynamic impedances of foundations include dynamic stiffness and damping which have important effect on the internal forces in the structure. In some cases, such as offshore wind turbines, the influence of the foundation impedances on the system's natural frequency and overall damping could potentially have a significant effect on the fatigue life of the structure. The vertical, horizontal and rocking impedances of a skirted foundation (also termed bucket foundation in offshore wind industry) embedded in a fully saturated poroelastic seabed are addressed in this paper. The vertical impedance is most relevant for jacket foundations supported on three or four bucket foundations, while horizontal and rocking impedances are applicable for mono-bucket foundations. The dynamic vibration problems are solved semi-analytically with the help of dual integral equations and Green's functions. Numerical results for dynamic impedances are obtained; damping ratio are also obtained to show the importance of radiation damping for bucket foundations, even at very small excitation frequencies. The influence of length-to-radius ratio, Poisson's ratio, permeability of soil, excitation frequency and thickness-to-radius ratio on the impedances are also studied. Besides, the dynamic load sharing among the top plate, bucket shaft and bucket tip is obtained for vertical load, horizontal load and moment to shed light on the carrying mechanism of bucket foundation at dynamic working loads. It is found that for a rigid bucket foundation, even when the length-to-radius ratio is small (e.g. l/a = 1.0), most of the loads are carried by the shaft, while the top plate and tip of the bucket take only a small portion of the loads. The results of this study will be helpful for understanding the load-carrying mechanism of offshore bucket foundations for normal operation conditions.     

超固结土直剪剪切试验探讨

土工室内试验时,由于超固结土在不同垂直压力下直接剪切试验结果差异较大,因此,试验结果,会对计算地基承载力造成较大影响.结合辽宁某地区的超固结土的性质,探讨超固结土在不同垂直压力下直接剪切试验结果的差异.     

超浅吃水多工况船舶推进方式探讨

通过对多工况拖船采用不同推进方式的性能比较表明导管螺旋桨优于普通螺旋桨,可调螺距螺旋桨优于导管螺旋桨,二档变转速的导管螺旋桨与可调螺距螺旋桨的推进效果相当,建议在多工况船的螺旋桨设计中采用二档突转速推进方式。     

地基承载力问题中的破坏模式与度量标准

针对工程的实际情况,研究重力式结构地基可能的破坏模式,建立合理的地基承载力计算模式。通过对地基承载力研究中的破坏模式、设计荷载的作用面宽度、地基承载力稳定性度量标准等问题的讨论,认为:重力式码头是单向破坏模式,且需同时考虑整体破坏与局部破坏;直立式防波堤应是双向破坏模式,同样需考虑整体破坏与局部破坏。目前的对基床底面实际受压宽度的确定往往会导致地基承载力计算值的偏大。地基承载力问题用整体破坏模式的单一抗力分项系数,只能度量整体破坏,不能反映地基土可能发生的局部破坏;且不能准确反映地基土强度指标的不确定性,应采用强度分项系数与荷载分项系数来共同度量地基的承载能力。     

山区河流港口工程斜坡嵌岩桩竖向承载能力分析

采用ABAQUS软件模拟山区河流港口工程斜坡嵌岩桩竖向承载工况,建模过程考虑斜坡钻岩成孔、桩混凝土浇筑、桩基承载等流程,考虑材料和桩岩接触非线性影响,建立斜坡-嵌岩桩系统三维模型,经斜坡坡度、桩径、桩嵌岩深度等参数分析,提出斜坡坡度对嵌岩桩竖向承载力的影响度,分析斜坡嵌岩桩的竖向承载特性。研究表明,斜坡坡度变化导致的桩前岩体缺失效应和桩后岩体增强效应将显著影响斜坡嵌岩桩的竖向承载力;在工程设计中,应综合考虑斜坡坡度、桩径和嵌岩深度等因素对斜坡嵌岩桩竖向承载能力的影响,经经济性和适用性比较,确定合理的设计参数。