论造船科学

为了在十二年内争取赶上世界的造船科学水平,就有必要对世界各国造船科学研究的发展,进行一番探讨。本文首先说明造船科学在百年来所起的作用,和二次世界大战后各国对造船科学研究的组织和发展。进一步探讨了二次大战后在船舶流体力学及船体强度学两方面的主要成就。并分以下几部份叙述: 船舶流体力学方面:(1)关于船型的系列试验;(2)关于船模与实船的换算关系;(3)兴波阻力理论;(4)推进器系列试验;(5)推进器理论;(6)推进器空泡、剥蚀、唱音等问题;(7)船舶运动和适航性。船体强度学方面:(1)实船强度试验和航行中应力测量;(2)船模试验池中的强度试验;(3)长上层建筑问题;(4)船体钢板的弹性塑性问题;(5)船体振动问题;(6)造船用材料问题。文中也涉及一些我国造船科学研究的初步收获,并说明我国在整个造船科学领域中还留着很大空白面。为了进一步发展我国的造船科学研究;建设主要的研究基地,充实仪表设备和培养研究人员是刻不容缓的事。     

推进器的经验设计

1.绪言:推进器之设计方法有二,一为经验设计,二为理论设计,经验设计系根据推进器有系统试验之资料来设计,此种方法比较容易掌握并且容易得到正确的结果。理论设计系应用环流理论来设计,方法异常繁复,但一旦掌握此种方法,很可能设计得效率较高的推进器。经验设计虽然比较容易,但是为了要设计效率高的推进器,推进器设计师就不可不知道推进器之各种尺度对其性能的影响。     

四桨船伴流场研究

与单桨船不同,四桨船各螺旋桨在运转过程中负荷不同.当前四桨船推进器的设计多以一个干扰因子来表征内外桨负荷差,而一个干扰因子难以反映内外桨负荷差产生的原因,因此往往给设计带来困难.本文使用CFD方法对四桨船内外桨负荷分配问题进行研究,首先以大连理工大学拖曳水池的PM06模型为基础进行不确定度分析,验证了该数值计算方法的准确性,然后对本文所研究的四桨船进行研究.结果表明四桨船內桨负荷大于外桨,且负荷差产生的原因主要有三个方面:(1)船体形状造成的船尾流场不均匀性对桨的影响;(2)内外桨在敞水中相互间产生的干扰;(3)内外桨之间的干扰在船尾不均匀流场中的合成.据此,本文将四桨船伴流分为三部分:原生伴流、干扰伴流和次生伴流,并计算了该船各部分伴流所占比例,以更好地指导四桨船的推进器设计.     

几种常见特殊舰船推进器的特点分析

除传统螺旋桨推进器外,喷水推进器、直翼推进器、吊舱推进器这三种特殊推进器使用也较广泛。文章介绍了这三种特殊推进器的基本结构特征,对其主要特点进行分析和对比,并就适用范围进行讨论。设计者应根据舰船的使用特点、工作环境以及推进器的结构特点合理选择具体的推进方式。     

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。     

浅淡全回转推进器基座的密封螺栓

密封性是全回转推进器水下安装最重要的条件,针对不同形式的全回转推进器基座,其密封形式也有很大差别。我们自主创新设计了一种密封箱安装形式,并配套设计了一种密封螺栓,来实现水下安装的密封性,本文将对该密封螺栓的设计和应用进行介绍。     

编辑室

在这一期中我们首先登载了王世铨教授所著的“辐向变螺距推进器及其铸造”,在本刊十七期中已登载过一篇类似的文章,读者可联系起来看。由于船模试验已渐被我会各会友们所注意,本刊又介绍了两篇船模试验的文章。“船模自航试验法”是继续着十七期本刊所载“船模伴流之测定及推进器单独试验法”而揭载的,在上一期的“编辑室”中已有说明,此原文是在1932年以前所写的,所以其中有部份并不代表现代船模试验池中所用的方     

船用导管系有系统试验的结果

总论这工作是以 B 系(B 4-55)推进器置于导管内进行单独试验,而有系统的改变导管形型。与通常有系统变化的推进器系同样的将“推进器+导管”系单独试验结果根据每个导管形型给出它的 K_s—K_m—λ图表。藉图表之助,可直接找出最佳的“推进器+导管”系,同时有可能与无导管的推进器比较效率。讨论于导管推进器处决定传导速度的方法。研究于单独试验“推进器+导管”系所决定的各种参变数影响的重要性。最后,为以涡流理论进行导管中无空泡现象的     

某V型船尾四台喷水推进器进流特性数值模拟与分析

以某V型船尾布置四台喷水推进器的进口流道为研究对象,通过数值模拟方法,计算设计航速工况下的进口流道进流特性以及随进速比的变化规律。研究结果表明,进速比减小,进口流道进流效率增加,但过小的进速比下的出流不均匀度增加。两台内侧推进器进流不仅相互之间会产生影响,还受到外侧推进器的影响,其获流区截面形状相对更窄、更深,而外侧推进器则相对更宽、更浅;外侧推进器的进流受到内侧推进器的影响,其获流区域有明显向外侧偏移的倾向。这一重要结论对V型船四台喷水推进器的布置优化,喷水推进器与船体水动力匹配权衡设计有重要的指导意义。     

全回转吊舱螺旋桨设计及其水动力性能研究

全回转吊舱推进器作为现代最先进的特种推进设备之一,近几年来其整体的水动力性能研究一直备受行业热点关注,但是针对吊舱螺旋桨设计的研究却相对较少,由于吊舱的独特结构形式,螺旋桨、舱体、吊柱等结构相互影响,因此螺旋桨设计方法和常规推进器的设计有着较大的差别,本文使用数值升力面的理论设计方法结合CFD计算方法,探索出吊舱螺旋桨水动力变化规律,分析吊舱结构对螺旋桨的水动力性能影响,为吊舱推进器的螺旋桨设计提供了一种可靠的方法。     

无轴轮缘推进器电机与水力部件耦合优化设计研究

针对目前无轴推进器电机与水力部件设计时多未考虑两者耦合的问题,本文提出两者耦合的优化设计方法.采用多参数非线性优化方法,基于电机和导管螺旋桨设计理论公式,并考虑无轴推进器电机转子的直径等同于螺旋桨内径加上叶梢间隙,以及螺旋桨输出转矩加上间隙的摩擦转矩值作为电机输入转矩的关系,建立了一种新型优化设计模型,通过优化方法进行迭代分析,利用5.5 kW无轴推进器进行方法验证.研究结果表明,所提出的优化方法有效地考虑了无轴推进器电机与水力部件的耦合关系,可对推进器效率进行综合优化.     

两用斜流式喷水推进系统研究

开发了一种摩托艇推进和水上飞行两用斜流式喷水推进系统,并对其进行了研究.首先建立了喷水推进器的推力与水力特性流量、扬程、比转速以及射流比之间的联系并由此确定了水力性能参数.然后设计了3个具有不同射流比的喷水推进器并应用数值计算对得到的外特性以及推力特性进行比较分析,研究发现根据所确定的计算方法得到的喷水推进器在接近最优效率点工作,推力满足喷水推进的要求,推功比也接近最大推功比.最后以设计得到的喷水推进器为动力源、以应用能量最小为优化目标对水上飞行喷射装备进行设计分析,得到了水上飞行工况时喷水推进器的运行范围,进一步完善了喷水推进器的设计理论和分析方法.     

吊舱式推进器模型试验方法中的一些问题

近10多年来吊舱推进器在众多的船型上取得了成功的使用经验,预报其实船性能成为船东和设计部门关注的重点.文章介绍了吊舱式推进器的特点,分析了目前几种主要的吊舱推进器的模型试验方法及其特点,提出了在敞水、自航试验中需要关注的问题.     

喷水推进器

本文主要介绍俄罗斯“维特”科学生产联合公司在喷水推进器方面的开发情况，文章列出了几型喷水推进器的主要性能参数。     

喷水推进器推力预报的两种不同方法比较

概述了喷水推进器推力预报方法,研究了理论分析和CFD两种预报喷水推进器推力的方法.理论分析方法把喷水推进船整体分解成部件进行研究,从数学上描述了船底边界层对进流管道进口动量和动能的影响;结合经验系数建立了推力计算的函数关系式.CFD计算采用壁面积分的方法求取推力.文中所用的这两种方法的计算结果和厂商提供的推力特性曲线都能很好地吻合.文章最后比较了两种方法的优缺点.     

扭矩平衡式水下机器人推进器研究

某些水下机器人横向尺度较小,往往与其主推螺旋桨直径处于同一量级;螺旋桨旋转所带来的扭矩会使机器人产生明显的横倾;所以,在水下机器人的推进器设计过程中就必须考虑保持机器人的纵向稳定性.该文就此问题提出了一种集成式扭矩平衡推进器,该推进器利用与保护导管相连的后置定子产生反扭矩来平衡螺旋桨旋转产生的扭矩,导管、导管支架、定子与驱动主机集成为一体,推进器整体无扭矩输出,通用性强.此后给出了推进器的理论设计方法及过程,应用面元法理论对所设计推进器进行了水动力性能计算分析.最后讨论了定子各参数对推进器性能的影响.     

基于流固耦合的轮缘推进器水动力性能和强度校核分析

[目的]为了综合分析轮缘推进器的整体水动力性能和强度性能,提出采用基于流固耦合的计算方法进行联立求解。[方法]首先,采用计算流体动力学(CFD)方法计算3种不同导流罩结构的轮缘推进器在不同进速下的推力、扭矩和效率等参数,分析3种结构的轮缘推进器的水动力性能计算结果,以确定最佳的导流罩结构型式;然后,通过联立求解,将CFD计算结果作为轮缘推进器强度校核的载荷条件,计算其在实际工况下的等效应力。[结果]计算结果表明:导流罩对轮缘推进器水动力性能的影响非常大,即使采用相同的螺旋桨模型,不同的导流罩结构也将直接影响整个推进器的推力和效率;对于配置最佳导流罩结构型式的轮缘推进器,螺旋桨在设计航速下的最大等效应力为许用值的68.16%,可以满足设计工况条件下的强度要求。[结论]流固耦合计算方法适用于轮缘推进器的水动力性能和强度校核的有效分析。     

选择主机最佳马力的近似方法

船舶的作业悉赖正确选择与配合下列各主要因素,即:甲)发动机;乙)船体及丙)推进器。这些因素联系到推进器与船体间错综复杂的水力学上的关系及发动机与推进器(我们现在是螺旋桨)间较为简单的机械关系。设计推进装置的过程中,必须确定所用传动设备型式的优缺点及发动机的转数。此种估算可根据     

吊舱推进器温升试验方法设计研究

本文介绍了吊舱推进器功率密度高、节省舱室空间的优势,指出了推进电机温升水平直接决定了吊舱推进器性能优劣。推进电机温升主要来自绕组线圈发热、推力轴承摩擦发热和支承轴承摩擦发热,并且受试验环境影响。如何求解绕组温升、推力轴承温升、支承轴承温升与试验环境关系,关系吊舱推进器试验设计成功与否。本文从推进电机发热与试验环境热交换的耦合关系建立温升数学模型,得到推进电机和试验环境的稳定温度,为合理、科学的试验环境设计提供理论依据。同时,通过2MW吊舱推进器动态加载试验对分析模型进行验证。     

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。