舵型参数对襟翼舵升力特性影响的数值计算研究

论文通过对中国船舶科学研究中心开发的船用襟翼舵(CSSRC舵)计及尾翼缝隙位置的敞水升力特性进行数值模拟研究,分析了舵型参数对襟翼舵升力特性的影响规律;在此基础上,以在CSSRC舵上增加整流尾的方式,设计出了鱼尾型襟翼舵,并通过数值计算比较该鱼尾型襟翼舵与CSSRC舵以及NACA66剖面襟翼舵的升力特性,显示其具有更高的升力性能;最后根据系列计算结果,运用逐步回归方法对三种剖面翼型襟翼舵给出了具有工程实用价值的升力系数计算公式。     

基于斜舵的船舶运动姿态控制研究

采用45°倾斜安装的高效襟翼舵实现航向、横摇、纵摇的同时控制,阐述了斜舵减摇原理,并提出了采用高效襟翼舵以获得较高的升力系数,从而在不加大舵面积的情况下实现船舶纵摇运动控制.仿真结果表明,利用高效襟翼斜舵实现船舶运动姿态控制是可行的.     

襟翼舵在高速船上的应用和操纵

正0引言襟翼舵作为一种高升力舵,可为船舶带来更大的转向力,在同样舵面积的情况下可大大改善船舶的操纵性能,因此其在操纵能力要求较高的船舶上已广泛应用[1]。自20世纪60年代襟翼舵被引入国内以来,我国对襟翼舵的研究已取得一系列成果[2-4]。近年来,在一些特殊用途的高速船上也逐     

49500载重吨散货船襟翼舵的性能优势

选取采用常规舵的47 500载重吨散货船和使用襟翼舵的49 500载重吨散货船这2种不同形式舵叶的相近船型,进行操纵性能的对比。通过试验证明,襟翼舵比常规舵在船舶操纵性能上更具优势,从而进一步说明襟翼舵能够提升船舶的安全性和经济性。     

4000DWT多用途船襟翼舵的设计与安装

襟翼舵作为一种特殊舵,与普通舵相比,在提高舵效,改善船舶操纵性能等方面有着明显的效果,作为一种用在江海直达多用途船上的襟翼舵,其设计与安装显得尤为重要.通过以舵参数为设计基础,合理结构设计以提高舵效,细化其安装工艺、提高建造质量,从性能、结构、工艺上介绍了4000DWT多用途船襟翼舵的设计与安装情况,最后通过对该型船的试航情况分析证明其襟翼舵是成功的.     

襟翼舵的设计探讨

实船试验证明:襟翼舵能显著地改善船舶的操纵性。本文根据对实船和模型试验结果的分析,介绍了襟翼舵的流体动力特性、设计特点和主要参数的选择;通过对常用的齿轮传动方式的探讨,提出了一种新的拨叉式传动机构,进而讨论了齿轮式和拨叉式两种襟翼舵的受力分析和转舵力矩的计算方法。文中的图谱和数据可供设计时参考。     

基于CFD仿真计算的襟翼舵水动力研究

襟翼舵作为一种可靠的、高升力的舵在最近几年内引起了广大设计工作者的重视影响,同时也有不少成熟的研究成果。对襟翼舵的研究主要集中在展弦比,主副舵面积比,转角比等方面,这些因素对襟翼舵的整体影响规律也已得到不少专家的解释。本文主要研究襟翼舵主副舵间间隙大小以及尺度效应对其水动力性能的影响,以普通NACA0020翼型为基本剖面建立不同间隙大小的襟翼舵模型,采用RANS方法计算得到了不同缝隙大小以及不同缩尺比下的襟翼舵升力阻力以及压力分布,并对周围涡结构以及流场进行分析,发现升力系数随着缝隙增大而减小,阻力系数先减小再增大的规律。同时随着襟翼舵尺度的增大,升力系数会随之增大,阻力系数会随之减小。文中以计算模型和实验数据进行对比,两者误差在5%以内,证明了计算结果的可靠性。     

潜艇组合翼舵的水动力非线性特性研究

潜艇尾操纵面形式上类似船用襟翼舵,但实际上是一种不同的组合翼舵.由于前段固定翼尾流的影响,组合翼舵在小舵角时舵力可能出现非线性特征.本文设计了两个二维的组合翼舵,并采用CFD方法进行了比较分析.结果表明:某些情况下(如文中的算例二),小舵角时的舵力非线性特性非常显著,舵力不仅不能简单地采用线性方程来表述,而且还应该加密试验测点,才能合理地描述舵力随舵角的变化规律.文中给出的定量结果还有待于物理模型试验的验证,但本研究所揭示的现象值得在今后的物理模型试验研究中予以关注.     

基于CFD仿真计算的襟翼舵水动力研究

襟翼舵作为一种可靠的、高升力的舵在最近几年内引起了广大设计工作者的重视影响,同时也有不少成熟的研究成果。对襟翼舵的研究主要集中在展弦比,主副舵面积比,转角比等方面,这些因素对襟翼舵的整体影响规律也已得到不少专家的解释。本文主要研究襟翼舵主副舵间间隙大小以及尺度效应对其水动力性能的影响,以普通NACA0020翼型为基本剖面建立不同间隙大小的襟翼舵模型,采用RANS方法计算得到了不同缝隙大小以及不同缩尺比下的襟翼舵升力阻力以及压力分布,并对周围涡结构以及流场进行分析,发现升力系数随着缝隙增大而减小,阻力系数先减小再增大的规律。同时随着襟翼舵尺度的增大,升力系数会随之增大,阻力系数会随之减小。文中以计算模型和实验数据进行对比,两者误差在5%以内,证明了计算结果的可靠性。     

连杆襟翼舵敞水试验研究

通过连杆襟翼舵的敞水试验,比较其与普通航的水动力性能,得到其参数对水动力影响,间接地分析了连杆襟翼舵与齿轮传动襟翼舵的水动力性能。为连杆襟翼舵的设计提供了试验基础。     

4250 TEU集装箱船舵空泡试验研究

大型集装箱船航速高,主机功率大,实船航运中半平衡舵上易产生由空泡引起的剥蚀危害。为改善这种状况,在船研所空泡水筒进行了4 250 TEU集装箱船舵空泡试验研究。观察操舵过程中舵空泡产生的情况,探讨降低舵剥蚀的方法,延长舵的有效使用年限。     

Prediction of ship steering capabilities with a fully nonlinear ship motion model. Part 1: Maneuvering in calm water

This paper introduces a new method for the prediction of ship maneuvering capabilities. The new method is added to a nonlinear six-degrees-of-freedom ship motion model named the digital, self-consistent ship experimental laboratory (DiSSEL). Based on the first principles of physics, when the ship is steered, the additional surge and sway forces and the yaw moment from the deflected rudder are computed. The rudder forces and moments are computed using rudder parameters such as the rudder area and the local flow velocity at the rudder, which includes contributions from the ship velocity and the propeller slipstream. The rudder forces and moments are added to the forces and moments on the hull, which are used to predict the motion of the ship in DiSSEL. The resulting motions of the ship influence the inflow into the rudder and thereby influence the force and moment on the rudder at each time step. The roll moment and resulting heel angle on the ship as it maneuvers are also predicted. Calm water turning circle predictions are presented and correlated with model test data for NSWCCD model 5514, a pre-contract DDG-51 hull form. Good correlations are shown for both the turning circle track and the heel angle of the model during the turn. The prediction for a ship maneuvering in incident waves will be presented in Part 2. DiSSEL can be applied for any arbitrary hull geometry. No empirical parameterization is used, except for the influence of the propeller slipstream on the rudder, which is included using a flow acceleration factor.     

基于舵角信息的航向修正和横漂速度估计算法研究

阐述了舰船在机动情况时舵角反馈信号对航向精度的提高以及对横漂速度的估计作用,结合舰船的运动模型和航向角H与舵角β的关系模型,考虑横漂速度对舰位的影响,引入舵角反馈信息,建立了有舵角反馈信息参与的kal-man滤波模型,并利用Matlab软件将有/无舵角信息参与的kalman滤波模型进行了比较,结果显示有舵角信息参与的kal-man滤波模型效果较好。     

降低船体振动的桨舵偏置设计方案

采用比水面船舶常规桨舵配置多一只舵或少一二只舵，通过合理布置桨舵相对位置，以降低船舶的振动和噪声、提高船舶推进效率、提高船舵控制航向的性能。此方法特别对水面船舶设计有实用价值。     

常规海运船型开发中舵面积的预选研究与验证

船舶操纵性是船舶的重要指标,然而各船级社近期相继删除了其规范中对舵面积的强制要求。本文基于对操纵性理论的分析和总结,对常规运输船舵面积的确定进行了方法上的探讨,为方便数值分析对吃水、舵面积比等进行了统一定义,根据系列船资料拟合出修长度与舵面积比的关系曲线,并根据操纵性试验结果对87000t散货船进行了舵面积和舵形优化讨论,在此基础上梳理出舵面积的开发思路,即舵面积比应与船体修长度在较小时成负相关关系,但当修长度大过某一数值时,需要相对较大的舵面积比。在进行货船初步开发设计时,可根据修长度数值分析结果,选用合适的舵形和舵面积。     

基于自航流场数值模拟的舵球节能流场分析

本文采用快速性数值模拟方法对加装舵球的36000吨散货船进行了节能评估。结果显示,加装舵球能起到一定的节能效果。之后本文对有、无舵球的两种方案的自航数值模拟流场进行了对比,分析获得了舵球节能的原理。本文模拟结果不仅可作为模型试验的有力补充,也可为舵球的优化设计提供重要参考。     

具有ARC功能的摇板式造波机的应用研究

船舶试验科学的发展促进了水池试验水平的提高,采用具有ARC(主动式消波)技术的造波系统会有效地吸收各种反射波,明显提高水池的波浪模拟质量.本文针对摇板式造波机,对主动反射吸收造波原理进行推导,提出了适用于规则波和不规则波的摇板式造波机的主动消波方法,并在水槽中设计出一套用于ARC造波的计算机控制单元板造波装置,最后通过试验结果对这种方法进行了主动消波的验证.     

基于减摇鳍辅助回转的船舶操纵性能研究

基于MMG分离式建模思想，考虑作用在船体、螺旋桨、舵、鳍的水动力作用，建立双桨双舵船舶四自由度非线性数学运动模型，对某船模在静水中的回转性能进行仿真分析，将单独舵控制的仿真结果与船模试验结果进行了验证和分析，并对比了单独舵控制和舵、鳍联合控制下的回转性能，结果表明鳍参与控制回转时能明显缓解回转过程中的横倾。     

悬挂式扭曲舵设计及计算

以某支线集装箱船为研究对象，逐步论述、权衡并确定其舵的几何参数，根据该几何校算所需的舵杆直径和舵机功率，应用CAESES和STAR-CCM+软件分别进行舵的参数化建模和舵周流场的数值仿真，基于流场信息完成舵的扭曲设计，最终得到与该集装箱船相匹配的扭曲舵方案。数值试验结果表明，该设计扭曲舵在节能和抗空化性能上的表现较普通舵获得了可观的提升。     

船舶下舵承间隙及结构问题分析与对策

结合船舶下舵承在设计、安装和船舶营运过程中面临的问题,根据船级社相应规范和标准对船舶下舵承的规定,分析舵承间隙及结构,提出相应的解决方案。实践证明该方案可行。