扭曲舵+舵球节能效果数值模拟

基于计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD),对1艘海上油田环保作业船自航进行数值模拟,从推进效率和流动细节上对比分析平板舵方案和扭曲舵+舵球组合方案的差异。计算采用RANS方法结合滑移网格法处理螺旋桨旋转运动,数值模拟得到的转速、推力和扭矩与试验数据吻合较好。计算结果显示:采用扭曲舵+舵球方案可降低螺旋桨尾流区旋涡强度,减小舵导边附近的高压区,提高推进效率。     

用于替代挂桨机的外挂式推进装置

一种与驳船相对独立的外挂式推进装置,主要由一个机翼形钢制浮壳及装配在浮壳中的柴油机和安装在浮壳外的导管螺旋桨组成.推进装置具有舵的功能,通过铰链方式与船舶的连接,可相对于船舶转动,可调节吃水,易于拆卸和装配,推进装置的控制系统可安装在驳船适当位置.     

船舶操纵模拟器的随动舵测量方法

提出基于旋转编码器的船舶随动舵测量方法,阐述了测量原理、软硬件设计方案.实验证明,该方法能够准确测量船舶随动舵的旋转角度和转动方向.     

介绍一种高性能同步舵机

双舵船舶,一般要求两舵同步,两舵同步转动的最简单、最可靠的方法是使用联杆连接,但现在有些船舶,如双体船、开体船等,使用联杆连接就有许多弊端,双舵距离越大,弊端就越明显;还有一种操舵仪,也能使双舵同步,但它不能克服两舵阻力差异,因而操舵过程中是不同步的,只能是通过电控,使之先后到达同一个角度。 为了满足这些特种船舶对舵机提出的特殊要求,广州海工液压舵机厂经过多年摸索,在为二百多艘船舶成功配装液压舵     

船体影响下舵附推力鳍的节能效果研究

通过 CFD方法实现船舶自航试验模拟,计算在船体影响下舵附推力鳍可带来2.3%左右的节能效果,分析指出舵附推力鳍通过吸收螺旋桨尾流能量,增加螺旋桨推力,改善船尾伴流,降低船身阻力的节能原理。计算敞水状态下桨/舵/舵附推力鳍系统的推进性能,并与船体影响下的推进性能进行比较,指出敞水状态下舵附推力鳍的工作状态与在船体影响下有着较大不同,为设计人员提供基础参考。     

船体影响下舵附推力鳍的节能效果研究

通过CFD方法实现船舶自航试验模拟,计算在船体影响下舵附推力鳍可带来2.3%左右的节能效果,分析指出舵附推力鳍通过吸收螺旋桨尾流能量,增加螺旋桨推力,改善船尾伴流,降低船身阻力的节能原理。计算敞水状态下桨/舵/舵附推力鳍系统的推进性能,并与船体影响下的推进性能进行比较,指出敞水状态下舵附推力鳍的工作状态与在船体影响下有着较大不同,为设计人员提供基础参考。     

螺旋桨-舵-舵球推进组合体水动力性能的计算与仿真研究

建立了螺旋桨-舵-舵球推进组合体水动力性能的计算机仿真系统.系统研究了螺旋桨-舵-舵球推进组合体水动力性能的计算方法,建立了相关的仿真数学模型.模型中螺旋桨的水动力性能采用升力面理论涡格法计算,桨毂的影响采用Hess-Smith面元法计算.将舵及舵球的诱导速度作为对桨及桨毂进流的修正,以考查舵及舵球的影响.舵与舵球水动力的计算采用以速度势定义的面元法.在此基础上,进行系统功能设计,编制了计算机仿真系统.应用此软件设计了四种舵球方案,并进行了相应方案螺旋桨的定常水动力性能的计算对比分析.仿真计算表明,设计的舵球方案可有效地提高螺旋桨的水动力性能.其中不对称型舵球方案在实船对比测试中获得了节能5.1%,提高主机功率储备5%以上的效果.     

VLCC风帆船航态及负荷变化对推进因子的影响研究

文章针对一条VLCC风帆助推船舶开展水池快速性模型试验研究,通过开展直航、系列变漂角、系列变舵角等工况的模型阻力和变负荷自航试验,研究船舶在风帆助航工况下由于航行姿态和螺旋桨负荷变化引起推进效率的变化规律.基于系列变漂角、变舵角的试验分析结果,开展了船舶自航因子的统计回归分析,据此可开展VLCC风帆助推船在特定航行工况的节能收益评估.论文研究表明:该VLCC船舶航态及航行负荷变化对船后推进因子和推进效率影响有其规律性;本文开展的试验研究和分析方法可对此类风帆助推船舶的节能收益进行定量评估.     

高效扭曲舵的水动力特性数值分析

传统船舵在船舶螺旋桨流程的影响下会产生空泡效应,造成船舵结构的损坏和转向功率的下降,造成船舶运营成本的提高。为了解决这一问题,行业内针对高效扭曲舵的研究成为一项热点。不同于传统舵,扭矩舵具有更好的水动力特性,能够克服船舶螺旋桨的尾流影响。本文的研究方向是对高效扭曲舵的水动力学特性进行理论分析和仿真,实现扭曲舵的最优参数设计,对于改善现有船舵的性能有一定的指导意义。     

基于声学有限元的喷水推进器流道声传播特性研究

喷水推进器进口流道、推进泵泵壳和喷口构成了一个复杂曲面过流流道,文章针对该流道结构的声传播特性问题,研究了用于声场计算与分析的声学有限元法,并进行了仿真实验。文中建立了喷水推进流道的声学有限元模型,在COMSOL环境中仿真分析了偶极子声源在某型喷水推进器流道中的声传播特性。仿真结果表明：受流道截止频率影响,315 Hz频率附近的噪声不能向进口流道入口方向传播,而在喷口处呈现较高的辐射噪声级;5 kHz频率以下,传递损失有随频率增加而逐渐减小的趋势,但随着频率升高,传递损失有逐渐增加的趋势。     

基于启发式搜索算法的船舶航向自动控制研究

船舶在航行过程中会受到各种非线性因素干扰,采用传统控制方法缺少对控制规则和有关参数设定与调整,导致航向、航角控制效果较差。针对该问题,提出基于启发式搜索算法的船舶航向自动控制研究。依据启发式搜索原理,确定寻优参数和控制规则,采用惯性坐标系统建立船舶运动数学模型,并分析船舶在海洋内运动之间的耦合关系,实现船舶航向自动控制。由实验结果可知,该控制方法自动舵响应曲线与实际舵响应曲线一致,且对船舶航向和航角控制效果较好,为船舶稳定运行奠定基础。     

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。     

1 000 kW喷水推进组合体的研制与应用展望

喷水推进组合体自1987年首先在胜利油田超浅吃水多用途供应船"胜利221"号装用成功以来,又在多艘船舶上装用,均取得了令人满意的效果,充分验证了其推进效率高、操纵性能佳、浅水效应影响小、工作平稳、噪音低,适应变工况能力强等技术特点.最近装用于中油海浅吃水多用途工作船上的1 000 kW喷水推进组合体也取得了成功.在详细介绍其具体研制过程的基础上展望了喷水推进组合体进一步推广应用的前景.     

基于有限元方法的船舶主推进器区域结构强度分析

随着国内运输船日趋大型化、高速化,大型双桨双舵船舶的应用越来越广泛。本文分析双桨双舵船舶的特点,提出适合国内建造大型双桨双舵船舶主推进区域结构强度分析方法。在推进器不同推进角度和推进速度情况下,推进器所受的力进行有限元分析,对推进器区域船体外板、各层平台及肋骨等强力构件的受力进行研究,并与船级社规范对比研究,保证船体的基本构件稳定性和刚度上的要求从而为我国大型双桨双舵船舶的建造提供一些可行性的思路。     

基于有限元方法的船舶主推进器区域结构强度分析

随着国内运输船日趋大型化、高速化,大型双桨双舵船舶的应用越来越广泛。本文分析双桨双舵船舶的特点,提出适合国内建造大型双桨双舵船舶主推进区域结构强度分析方法。在推进器不同推进角度和推进速度情况下,推进器所受的力进行有限元分析,对推进器区域船体外板、各层平台及肋骨等强力构件的受力进行研究,并与船级社规范对比研究,保证船体的基本构件稳定性和刚度上的要求从而为我国大型双桨双舵船舶的建造提供一些可行性的思路。     

对旋轴流式喷水推进器内部流动数值模拟与分析

在喷水推进器运行时,不考虑改变喷口直径以及转向装置,只有转速以及航速变化对喷水推进器内部流动产生影响.基于计算流体力学方法,以对旋轴流式喷水推进器为对象,并在进水流道底部加入计算所需流场控制体.使用SST湍流模型,对喷水推进器进行相同转速不同航速、相同航速不同转速下的全流道数值模拟,得到首级叶轮进口处、首次级叶轮轴向间隙、次级叶轮出口处和喷口处截面速度与压力分布,从而分析比较推进泵转速以及推进器航速对喷水推进器内部流场的影响.结果表明:航行速度对喷水推进器内部尤其是首级叶轮前后流动产生显著影响,流道内速度变化较大;首级叶轮进口处底部速度最大且对后续流动有影响;在航速不变时,速度分布基本相同,仅在数值上有所变化,单独改变转速并未对喷水推进器内部流动产生较大影响,增加转速使得推进器内部流动趋于稳定;流体流经次级叶轮后,速度与压力分布具有规律性,推进器航速及喷泵转速均不会对其产生较大影响.     

喷水组合体推进装置

喷水组合体装置由喷水推进泵和组合舵两大部分组成,其主要部件有泵壳、轴支架、动叶、导叶和组合舵等,可有效地提高推进和操纵性能。喷水组合体作为一种新型的推进和操纵装置,我国于1986年研制成功,1987年装船试航,其结果与模型试验一致。该装置的特点:1.分隔船尾流畅。把泵的动叶产生的尾流(高速流)与船底水流隔开,有效地解决了浅水效应,是开发浅海运输的理想工具。     

船舶转心位置的变化规律与操纵、避碰间关系的探讨

本文通过对船舶运动过程中转心位置变化规律的分析,归纳出下列结论:航行船舶在流水中转向时,若舵压力横向分力与船舶所受水动力横向分力方向相同,则转心前移;若舵压力横向分力与船舶所受水动力横向分力方向相反,则转心后移,即船首逆流向转动时转心前移,船首顺流向转动时转心后移。航速越慢,流速越快、越为显著。从内河船舶操纵理论上解释了船舶靠离码头及避碰实践中的一些具体问题。     

仿生学原理在进水流道结构设计中的应用

用常规方法为某高速巡逻艇设计了喷水推进泵和进水流道,将其安装于该艇后通过数字自航发现艇底高速水流进入流道后难以充满整个流道及喷泵。运用流动类比分析法,分析流量不足、推力减小的原因:流道高度偏大、流道长度偏短、流道背部形状不适用于高速进流条件。通过改进设计:降低流道高度、增大流道长度、利用原流道内自然流动中最佳流线形状构成流道背部形状以及进水流道与艇体的连接,这显著改善了"艇体-进水流道-喷泵"流场性能及推进性能。     

国外造船信息

△据英国Industraman公司介绍,采用该公司的Vectwin系统,用操纵杆来控制作用于两具Schilling平板舵的尾流方向,其舵角在各舷的55度至105度之间的不同位置时,不仅可使船左转弯、右转弯、旋转等,而且当两舵的舵角同时在左右舷105度时,主机不需倒车也可使船实现倒航。该装置已安装在澳大利亚的Caltex公司的“澳大利亚”号上。该公司全年可节省港口牵引费用30万澳洲美元。