船用液力偶合器设计分析探讨

一、液力偶合器的特性液力偶合器的特性可分为通用外特性、无因次特性和流道几何尺寸参数特性三类。 1.扭矩泵轮和涡轮扭矩的确定,是在假设的理想状态下用动量矩定律求出的。工作液体在偶合器中流动状态是非常复杂的,即使考虑到流动时各种阻力损失和机械损失,也无法找出一个包括各方面因素的精确公式来进行计算,只能定性的分析特性。再通过试验的方法加以修正,以达到预期的效果。     

船舶液力耦合器的人工神经网络的数学建模

从船舶动力装置动态建模与仿真的实际需求，引出了其主要部件之一的液力耦合器数学建模在稳／动态特性研究中的重要性，以及利用其试验曲线(输入特性形式)作为数据源去构建准稳态数学模型的困难之处：寻找一种通用的数学表达形式，以实现①液力耦合器在额定工况及其附近的试验曲线的内插与外廷；②过渡工况液力耦合器数学模型的设计(如液力耦合器接合和脱开过程其滑差从100％向额定滑差值方向的变化)。本文介绍了人工神经网络方法在液力耦合器动态建模中的应用。文章先介绍了其数学建模的思路和要点：①选择人工神经网络算法(包括传递函数)与结构(人工神经网络隐含层数目和神经元个数)；②提高人工神经网络泛化能力的措施；③利用专业知识扩充人工神经网络训练用的数据样本。然后叙述了其数学模型在某船舶动力装置稳态、动态特性计算机仿真研究中的某些有意义的结果：①正常航行(四机双桨)稳态工况时各车令下液力耦合器的滑差；②不同螺旋桨螺距下的液力耦合器接合过程的滑差变化；③怠速→前进五的急加速过程的滑差变化。     

舰船液力偶合器稳态、动态性能研究

分析了舰船液力偶合器试验数据作为准稳态数学模型的基本数据源时的局限性，指出了人工神经网络方法解决该问题的具体思路。在给出了液力偶合器人工神经网络数学模型的具体表现形态后，文章着重介绍了液力偶合器对舰船推进系统动态特性的影响，它们是：①不同充液规律和充液率对液力偶合器接合过程动态特性的影响；②不同螺旋桨负载对液力偶合器接合过程动态特性的影响；③舰船正常加速过硅发动机下同加载速度对液力偶合器动态特性的影响。最后，文章介绍了正常航行(四机双桨)稳态工况时各柴油机转速下液力偶合器滑差的变化及其物理意义。     

船用减速齿轮箱功率损失一般解析式数学证明及其应用

研究船用减速齿轮箱功率损失的数学模型。在不考虑自带辅助泵功率消耗的条件下,推导并证明了任意级减速齿轮箱功率损失的一般解析式。要点是:先由船用一级减速齿轮箱功率损失的试验曲线推导出功率损失与传递功率、输出转速之间的线性关系;然后将该线性关系的适用性由一级减速齿轮箱推广到任意级减速齿轮箱,并用数学归纳法给予证明。最后分析了该功率损失一般解析式的物理意义,列举了它的实际应用。     

液力耦合器倒置反传动在庙岭煤码头的应用

1 液力耦含器结构原理与功能分析 液力耦合器又称液力联轴器,是一种依靠液体动能传递扭矩的传动部件.主要由输入轴、输出轴、泵轮、涡轮、外壳和易熔塞等构件组成.正常使用情况下,输入轴一端与电动机相联,另一端与泵轮相联;输出轴一端与涡轮相联,另一端与工作机相联.泵轮和涡轮基本对称分布,都是具有径向叶片的叶轮、机壳与泵轮固联成密封腔,供工作介质在其中作螺旋环流运动以传递扭矩.其主要功能是减缓冲击,使电机轻载启动及过载保护等.常见型号有YOX调和TVA等系列,主要适用于启动困难的机械设备.连云港港庙岭煤码头30多台套带式输送机和大型装卸设备的传动部位大都采用了液力耦合器传动,其中大部分都能正常工作,唯独东堆场4台斗轮堆取料机的斗轮减速器高速轴经常出现断轴问题,多年来一直困扰着我们.     

“一拖三”挖泥船动力装置分析

文章介绍了耙吸式挖泥船的动力装置特点,并对两艘挖泥船动力装置配置进行了比较分析。对柴油机外特性曲线进行了分析,阐明了柴油机转矩与转速的变化关系,为"一拖三"耙吸挖泥船动力装置的选型设计与检验提供了依据,可为同行提供参考。     

New method for predicting full-scale power performance of pumpjet propulsion system based on statistical learning北大核心CSCD

[目的]针对“适配于螺旋桨的船尾线型+泵喷推进器”构成的船舶泵喷推进系统,提出一种基于统计学习的实船快速性预报新方法。[方法]以某大型水面船舶泵喷推进系统为对象,通过神经网络学习典型推进泵的推力系数图谱曲线,综合运用船-桨配合时的K_(T)-J曲线和船体-喷泵配合时的推力特性曲线,建立“仅需船舶阻力曲线就能实现船舶泵喷推进系统实船快速性预报”的新方法,并基于船模阻力试验、泵喷模型敞水试验及船体-泵喷自航试验的测量换算结果对实船推进性能的预报结果开展精度校验。[结果]校验结果表明:在航速18~30 kn范围内,船舶泵喷推进系统的自航转速、推力和功率的预报误差可控制在5.4%以内,其中设计航速附近的误差甚至小于2%;船体-泵喷的相互作用程度介于船-桨与船体-喷泵之间且幅值相对较小,推力减额系数为趋向于0的极小值,故船舶泵喷推进系统是介于桨轴推进系统和喷水推进系统之间的产物。[结论]该预报方法有利于提升船舶泵喷推进系统实船快速性预报的能力,可为新型舰艇泵类推进系统总体设计/研究提供参考。     

船舶动力推进系统加速性能优化策略

针对船舶动力推进系统存在的加速速率慢的问题,提出一种加速性能优化策略。首先,分析船舶动力推进系统的结构组成,根据全回转推进器的输出功率、船舶侧推力和力矩以及推进器动作时船舶扭矩的变化,构建船舶动力推进系统的数字模型。利用调速器调节转速,以恒定增加率提升主机转速,利用传动系统将主机转速和扭矩传送至定距螺旋桨,推进船舶加速。最后,利用变频器超前控制方法,优化船舶动力推进系统的加速性能。实验表明,该方法可以优化船舶动力推进系统的加速性能,使船舶快速达到加速目标,降低船舶的燃油消耗率。     

船舶涡轮式发动机瞬时转速预测方法研究

动力系统可谓舰船的心脏,直接决定了舰船的航行速度、输出功率和可操作性等重要指标。船舶工业经过近百年的发展,船舶发动机技术也不断改进,从最初的蒸汽发动机逐渐发展为新一代的涡轮式发动机。本文的主要介绍对象就是船舶涡轮式发动机,该类型发动机的最大优点是在原有发动机排量的基础上,有效提高发动机的功率,因此广泛应用于飞机、轮船等大型机械设备。本文首先对船舶涡轮式发动机的原理与组成进行简单介绍,建立涡轮发动机的函数模型,并在此基础上研究了船舶涡轮式发动机瞬时转速的预测方法,在船舶涡轮式发动机故障诊断等方面有重要意义。     

“新海马”轮高效泥泵性能及应用效果分析

针对“新海马”轮实际施工中存在效率偏低、适应性较差等问题,比选同类型船舶泥泵性能参数,优化泥泵叶轮设计。采用叶轮直径更小、转速更高的泥泵方案,其具有叶墙宽度大、球形通道截面为宽口等特点,并对泥泵的工程应用效果进行分析。结果表明,高效泥泵可拓展船舶的适用性,在提高挖泥及艏吹效率的同时降低船舶能耗,为耙吸式挖泥船泥泵选型提供参考。     

双艉船推进因子及其实船相关分析

双艉船型是目前应用于长江及内河各水系的快速性节能优秀船型。在实船航速预报、螺旋桨设计中需要较准确地估算其推进因子。本文对双艉船推进因子模型系列试验图谱进行了回归分析，给出了回归公式。并根据实船试航结果对用系列图谱计算的有效功率和推进因子进行了相关分析，表明用图谱计算结果来预估实船快速性是可靠的。     

船模自航试验数值模拟研究

基于SHIPFLOW软件,对螺旋桨敞水试验、船舶阻力试验和自航试验进行数值模拟,并依据试验结果验证。发现数值模拟能够较好地预报螺旋桨的推力系数、扭矩系数、船模的阻力系数和自航因子及推进效率,为船舶的线型设计和螺旋桨设计提供有效的数值参考。     

液化天然气船汽轮机推进系统建模与仿真

建立合理准确的液化天然气(LNG)船汽轮机推进系统数学模型与实时仿真,是研制LNG特种船轮机仿真系统的核心和关键.采用模块化建模方法和集中参数处理技术,以上海沪东中华造船厂建造的LNG船汽轮机推进系统为仿真对象,建立了LNG船汽轮机推进系统的实时仿真模块化数学模型;并进行了实时仿真试验.仿真结果与设计数据和部分试航数据进行了比较,结果表明模型具有较好的稳态精度和动态响应特性与实时性,适合于LNG特种船推进系统的实时仿真要求.目前此模型已成功应用于LNG特种船轮机仿真系统.     

水下喷水推进器工作特性分析

在充分研究固体燃料涡轮机和高速轴流泵的基础上,提出了应用于水下航行器的喷水推进系统。研究了设计工况时,航行器、轴流泵、发动机的运动学和动力学平衡关系;在定深工况下,分析喷嘴数目变化时航行器的稳定速度;以及不同喷嘴数目时,航行器的变深和变速特性。研究结果表明,喷水推进器能够实现水下航行器大航深、高航速的性能目标。研究结果对喷水推进水下航行器具有重要的参考价值。     

船舶推进轴系故障特征信息识取方法比较

为研究不同船舶推进轴系故障特征量提取方法的优缺点,针对船舶推进轴系故障振动信号的瞬态(脉冲)和周期性2个特点,介绍快速傅里叶变换(FFT)、EAF和EEAF3种周期故障特征信息识取方法,并在实船试验中就这3种方法的适用性、准确性和复杂程度等进行比较分析。结果表明:EEAF相比FFT和EAF,能快速、准确地提取船舶推进轴系周期性故障信息的特征频率及其振幅,具有良好的稳定性,可专门用于船舶推进轴系故障分析和诊断。     

船舶电力推进系统VC与DTC调速控制策略建模与仿真研究

为研究不同永磁同步电机调速控制策略对船舶大功率推进电机调速性能的影响和在电力推进系统中的适用性,在推进电机及其螺旋桨负载数学模型的基础上,建立永磁同步电机矢量控制(VC)系统和直接转矩控制(DTC)系统.根据实船系统建立船舶电力推进系统并进行仿真,分析在船舶加速工况下2种控制策略的调速性能以及船舶电站的稳定性.仿真结果表明;2种控制策略都有很好的控制效果,在保证良好的调速性能同时,保持整个系统的稳定性,二者在船舶电力推进系统中都具有一定的适用性.     

基于数值试验及实船试航的喷水推进器改型设计

采用基于雷诺时均法的SST湍流模型对"某轴流式喷水推进泵+进水流道+船体"系统进行数值计算,查找出了该喷水推进泵和进水流道设计存在的一些问题。依据该船体阻力、设计航速和主机功率等参数重新对该船喷水推进器进行选型,进而运用三元的方法对喷水推进泵进行设计,利用参数化设计的方法对流道进行设计。采用了数值试验的方法校核新设计的混流式喷水推进器流体动力性能,计算结果表明:新设计喷水推进泵和进水流道性能优异,并且能够较好地满足快速性指标。最后,对改进设计的喷水推进器进行了快速性预报和实船试航,试航结果表明新设计混流式喷水推进器推进航速超过设计航速9.4%,并且数值预报航速与试航结果误差为1.5%,这既验证了设计方法的有效性,也验证了所采用的数值模型的准确性。     

船舶综合全电力推进系统的动态仿真

为了优化船舶综合全电力推进系统的控制性能,建立了由船舶电站、永磁同步电机和船桨组成的系统数学模型。给出了多台柴油发电机组并联运行的仿真计算方法。在螺旋桨特性计算中,提出了推力系数和扭矩系数的计算方法。针对永磁同步电机常规直接转矩控制存在负载角不稳定问题,提出了基于负载角限制的直接转矩控制算法。以中铁渤海1号船为例,实现船舶全电力推进系统的动态过程仿真,结果验证了数学模型和方法的有效性。     

船舶综合液压推进及其泵马达设计

为解决船舶在向大型化、高速化方向发展时船舶主机设计困难,机舱布置不合理以及机动性能差等问题,提出了一种新型船舶推进方式,即船舶综合液压推进。给出了该推进方式的推进原理,通过工况配合特性曲线图,对其工况配合特性进行分析,对该推进方式的优缺点进行讨论并对其重要组件液压泵以及马达进行设计计算。结果表明船舶综合液压推进具有其独特的优点,是对现有船舶推进方式的有益补充。