舵型对潜艇操纵特性影响的仿真分析

本文介绍了X舵与十字舵的布局方式,并针对某型潜艇,在其尾操纵面分别为X形和十字形的情况下,编制了潜艇六自由度运动仿真程序,通过仿真分析,对X舵与十字舵在水平面和垂直面的操纵特性进行了综合比较,通过比较可以看出,无论是在垂直面还是水平面,X舵的舵效均高于十字舵,而且X舵能够有效控制潜艇水下高速回转时的横倾.从而得出结论:X舵的操纵性能均优于十字舵.     

多功能特殊贝克舵操纵性对比试验研究

利用自航模试验方法，对普通舵，贝克舵和多功能特殊贝克舵进行对比性操纵试验研究，并对多功能特殊贝克舵的一些特殊功能进行了试验。研究结果表明：多功能特殊贝克舵的回转性能和应舵性能良好，其他特殊操纵性能亦具有较好的应用前景。     

带副舵的潜艇尾舵受力分析

对一种带副舵的潜艇尾升降舵建立受力模型，综合分析水动力随主舵和副舵转舵角的变化规律，证明带副舵的潜艇尾升降舵能够比普通舵型提供更灵活和实用的操纵手段。     

浅论高密度气垫船的空气舵设计及其气动力性能

空气舵是保障气垫船操纵的关键系统装置，空气舵的气动力性能直接决定了全船的操纵性能。就一艘特定的气垫船而言，空气螺旋桨后的尾流场情况是既定的，在客观尺度限制下要求对高密度气垫船空气舵的外形几何要素进行优化设计以满足气垫船操纵所需的气动力性能。     

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.     

水下航行体X型正交舵控制参数设计研究

建立X舵与等效十字舵舵角相互转换的数学模型,提出X舵-十字舵等效舵角转换装置设计思想并以某型潜艇为例进行了仿真验证.通过该装置可有效地利用舵资源,最大限度地提高X型正交舵的操纵性能,并且可以解决X舵4个舵板间的交互影响,充分挖掘水下航行体的操控性能.     

潜艇自动舵控制方法研究

舰船操纵的灵活性和准确性在一定程度上取决于舵的性能,而对于潜艇而言,舵的作用更加重要。为了提高潜艇战斗力,目前各国都在争相研制新一代自动舵,期盼在控制航向的同时控制深度,从而提高水下生命力和战斗力。论文介绍了自动舵的发展历程,比较了各种控制方法的特点,最后提出了自己的一点见解。     

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。     

反应舵在螺旋桨尾流中的水动力性能

本文对反应舵在螺旋桨尾流中的水动力性能及桨舵干扰进行了研究。舵的水动力及周围流场用面元法计算，螺旋桨性能用无限叶数的简易螺旋桨理论预估。桨舵干扰作用以迭代方法求得。采用面元法计算反应舵的性能，可以更精确地反映较复杂的反应舵表面形状对水动力性能的影响。通过计算得到的舵表面压力分布可看出反应舵节能的原因。本文还对反应舵的操纵性能进行了计算和研讨。     

X形舵和十字形舵操纵力等效关系的研究

分析现代潜艇上应用X形舵的意义和必须解决的问题,在ITTC坐标系中比较X形舵和十字形舵的水动力特性,从而建立了相等舵叶面积条件下两种舵结构操纵力的等效关系。它用于指导潜艇X形舵的初步设计;将其应用于X形舵的操纵控制系统,可实现手动操纵工况下对X形舵的操纵控制,从而解决X形舵在潜艇上应用的实际问题。     

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。     

十字舵与X舵潜艇的水动力性能数值比较

现代潜艇尾操纵面建筑形式主要选择十字舵与X舵,这2种形式的舵各有其优缺点.在以往关于这2种舵形潜艇操纵性水动力的研究中,有研究者通过编制潜艇六自由度运动仿真程序,对十字舵与X舵在水平面和垂直面的水动力性能进行了综合比较,得出X舵的水动力性能优于十字舵.本文以十字舵和X舵Suboff为研究对象,通过CFD数值方法模拟了潜艇直航运动和垂直面变攻角运动这2种具有典型代表意义的运动情况,分别计算了2种舵形潜艇的操纵性水动力,通过分析计算结果,定量地比较了在舵面积相等的情况下十字舵与X舵潜艇的水动力性能,得出与编程仿真相同的结论:X舵的水动力性能优于十字舵.     

扭曲舵强制自航舵力测量试验研究

在拖曳水池中进行了自航约束模舵力测量试验,对扭曲舵和普通舵的舵力进行了测量,比较分析了扭曲舵和普通舵的舵力特性。试验结果表明,在0°舵角时,扭曲舵上的受力状态得到明显改善,对舰船的直航性和舵机受力是有利的。在通过打舵使舰船发生回转时,扭曲舵不仅能使舵轴上的受力状态得到改善,而且能够提高舵的操纵力,改善舰船的回转性能。     

直尾舵的水动力性能分析研究

船舶操纵性主要通过性能优良的舵保证.研究开发性能优良的舵型,改善舵的水动力性能,对提高船舶操纵性十分重要.通过研究,本文提出一种新型实用的直尾舵,它是在普通流线型舵的后缘加装一块平直的尾板而成,称之为直尾板.基于CFD软件Fluent计算了舵球舵、制流板舵、鱼尾舵和直尾舵的水动力性能系数,并对比分析了直尾舵的水动力性能优缺点.相比舵球舵和制流板舵,直尾舵的正车水动力性能有较大幅度的提高,比鱼尾舵的水动力性能略差.但是,直尾舵的倒车性能优于鱼尾舵和制流板舵.因此,直尾舵属于正车、倒车水动力综合性能最好的组合舵.     

潜艇围壳舵和首舵水动力性能比较

安装在潜艇上的首部水平舵位置对于潜艇在垂直方向的稳定性以及操纵性具有重大意义.本文首先通过Fluent 14.0计算Suboff模型的阻力以及DTMB舵型的升、阻力,仿真结果与实验结果吻合较好.然后计算带围壳舵Suboff潜艇和带首舵Suboff潜艇的阻力、升力特性,并比较了潜艇带首舵和围壳舵的升阻力特性差异,以及对艇体表面压力分布和尾部流场的影响.计算结果显示,相同舵角下,围壳舵和首舵阻力相差不大,围壳舵升力比首舵升力大.相同舵角下,潜艇总阻力相差不大,带首舵潜艇总升力、总力矩比带围壳舵潜艇总升力、总力矩大.围壳舵舵角的变化对艇体表面的压力变化影响相对首舵来说较小.围壳舵和首舵在较大舵角下,都会对尾水平舵产生显著影响.     

襟翼舵的开发利用

船用襟翼舵多应用在操纵性要求较高的海洋船舶上,其优良的操纵能力及安全可靠的工作性能已经得到了广大设计部门和船东的认可。文中介绍了襟翼舵的工作原理和实船应用情况,通过对船用襟翼舵工作原理和结构形式的研究,扩展了其在船舶上的应用,文中对船用襟翼舵替代侧推的方法和刹车制动功能进行了分析论证,给出了具体计算实例。     

Analysis on maneuvering motion characteristics of submarine under static moment in vertical plane北大核心CSCD

[Objectives]Aiming at the problem of poor depth-changing ability of the stern rudder of submarine at low speed, and the problem of reversing the movement trend is difficult when the stern rudder is stuck and encountering abrupt changes of seawater density in the vertical steering maneuver. This paper conducts the mechanism research of static moment maneuver. [Methods]First, it is proved through theoretical analysis that the static moment maneuver can eliminate the reversed velocity phenomenon of the stern rudder. Then, the surfacing process under the static moment maneuver and the rudder hydrodynamic control is numerically simulated. [Results]The simulation results show that the static moment maneuver can make the submarine maintain good vertical plane maneuverability at low speed, eliminate the reversed velocity phenomenon of the stern rudder, and avoid excessive trim angle of the submarine at high speed. At the same time, the recovery effect of the two emergency situations of rudder jamming and falling deep has been improved. [Conclusions]The static moment maneuver is beneficial to the maneuverability and safety of the submarine. The research in this article can provide a reference for the maneuverability design of submarine. © 2023 The Author(s).     

Comparison of the mariner Schilling rudder and the mariner rudder for VLCCs in strong winds

A simulation model of a very large crude carrier (VLCC) with either a mariner type Schilling rudder or a mariner rudder was developed from captive and free-running model tests. Kijima’s regression formula was used to predict the hydrodynamic hull forces on the VLCC. To simulate full-scale maneuvering at cruising speed, the constant torque operation of the main engine was assumed. Considering the higher normal lift force and maneuverability of the mariner type Schilling rudder as compared to the mariner rudder, the size of mariner type Schilling rudder is kept smaller as compared to mariner rudder. To compare the efficiency of the two types of rudder system, maneuvering simulations at constant engine torque and course-keeping simulations at various gusting wind speeds and encounter angles were carried out. Based on the simulation results, the two rudder types were compared from the viewpoint of maneuvering and fuel efficiency in windy conditions.     

Study on the maneuverability of a large vessel installed with a mariner type Super VecTwin rudder

The suitability of the Mariner type Super VecTwin rudder (hereinafter, the MSV rudder) for a large vessel is assessed in this article. Several experiments in a maneuvering pond were carried out and their results analyzed and summarized. Free-running tests such as turning, zigzag, and stopping tests were carried out with a 4-m free-running model of a very large crude carrier (VLCC) ship with the MSV rudder and the Mariner rudder. The results were compared to validate the maneuverability of a VLCC-sized a ship installed with the MSV rudder. A mathematical model of an MSV rudder is proposed for maneuvering simulation of a large vessel. To develop a maneuvering simulation for the model ship that was used in the free-running tests, hydrodynamic coefficients were estimated based on Kijima's regression formula. The coefficients of interaction between the hull and rudder (t_R, a_H, x_H) were obtained from a self-propulsion test in a towing tank. The complicated flow around the rudders is simplified to model the flow speed around the rudders. This simplified flow speed is utilized to compare the time histories of the free-running tests with the simulations. The mathematical model of the MSV rudder was further improved using the results of this comparison.     

舵杆直径的选择及其与挂舵臂的匹配分析

单舵销半平衡舵的舵杆与挂舵臂的匹配设计需要提取的数据量较大，计算及优化过程也较为复杂。依据该舵系的力学模型所建立的电算方法，对舵杆与挂舵臂的强度匹配及其影响因素作较深入的分析，并从舵系的安装、舵杆的变形等角度提出了对舵杆直径的选择建议，得出的方法和结论可供参考。