升降螺旋桨装置和轴系油压自动调节系统的优化设计

为满足江海直达型等船舶航行的需要,本文介绍了螺旋桨升降装置和轴系油压自动调节系统的设计要求及其组成。     

采用尾推力器的船的制动性能仿真预测

该文主要介绍了利用IEAS仿真软件,对用尾回转推力器螺旋桨反转和推力器回转180°两种方式进行船舶制动作了仿真试验。从系统仿真运行试验得出采用推力器回转180°的制动明显优于用螺旋桨反转的制动,并找出了最佳的操纵程序。     

基于CFD的螺旋桨侧斜分布的影响

作为特种船舶高速推进装置的大侧斜螺旋桨,凭借其侧斜角较大的特殊结构导致由螺旋桨引起的轴承力和表面力特性减小,这对于提升推进器的推进性能以及效率性能有着重大意义。采用基于RANS方程的CFD数值模拟方法,对某五叶大侧斜螺旋桨(侧斜角度为55°)进行水动力学仿真并与水池试验结果对比,结果显示仿真结果具备可靠性与精确性。以大侧斜螺旋桨的侧斜分布为变量,并以原型桨为基础且只改变其侧斜分布而建立3个大侧斜螺旋桨模型,侧斜角度分别为40°、50°和60°。然后,对3个不同侧斜角度的大侧斜螺旋桨进行了定常敞水特性水动力学仿真实验。实验结果表明,随着螺旋桨侧斜角度的增大,螺旋桨的推进性能和高效性能都有所提升。     

摆动螺旋桨目标图像特定周期清晰成像系统设计

针对传统船舶摆动螺旋桨目标周期图像成像系统,在特定周期下受到外界环境光影响,无法在微光环境中摆动螺旋桨目标清晰成像的问题,进行深度分析。根据分析结果提出设计摆动螺旋桨目标图像特定周期清晰成像系统。首先对传统系统硬件部分进行修正,修正方式采用创建新硬件的方式。通过创建微光COMS图像采集单元,对传统硬件图像采集环境参数进行提升修正;其次,引入图像噪声概率算法对采集图像进行噪声参数优化,得到清晰摆动螺旋桨目标特征周期图像。最后,通过对比实验的结果数据证明提出设计的系统能够解决传统系统特定周期摆动螺旋桨目标成像清晰度差的问题。     

数据驱动在导管桨斜流工况分析中的应用

基于湍流模型SSTk-ω和滑移网格技术对不同斜流角（0°、10°和20°）和不同进速系数J(0.3、0.5和0.7)下导管螺旋桨的水动力参数、轴承力和速度场进行对比分析。为解决传统计算流体力学方法存在的耗费大量时间及需要大量网格等问题,提出一种快速且准确率高的深度学习模型CNN-LSTM对导管螺旋桨进行高效准确预测。研究结果表明：随着斜流角和进速系数的增大,导管螺旋桨的轴承力的波动幅度和峰值均增大。数据驱动模型CNN-LSTM不仅能够使得预测值较好地吻合CFD值,也能准确预测不同斜流角及不同进速系数下的相位差以及峰值差异,结果显示较大的差异出现在轴承力的波峰和波谷处。最后,文章还分析了斜流角和进速系数对导管桨间隙流场的影响。     

大型船舶桨舵安装平台同步控制

船舶舵叶和螺旋桨处于船艉,其安装位置空问相对封闭、狭窄.采用有效的可行走的安装台车安装舵叶和螺旋桨,是世界各国船厂通用方法,可以提高安装效率,大幅度缩短船坞周期.提出了一种带传感器构成的闭环液压系统设计,用以确保台车平台的四个升降驱动液压缸能作同步运动,使平台以稳定的状态升降,提高安装安全性.     

大吨位船舶舵叶和螺旋桨安装稳定性设计

船舶舵叶和螺旋桨重量大，安装位置处于船尾。其安装位置空间不呈开放式。采用有效的可行走的安装台车安装舵叶和螺旋桨，是世界各国船厂通用方法，可以提高安装效率，极大地缩短了船坞周期。安装台车的行走和升降平稳运动是保证舵叶和螺旋桨安装过程安全性的主要设计要素。本文提出一种带传感器构成的闭环液压系统设计。确保台车平台在四个升降液压缸驱动下作同步运动，以稳态态势上升、下降，以便提高安装安全性。已成功完成我厂5艘大型船舶的安装工作。     

采用活动轴支架实现螺旋桨“一桨多能”的分析

本文首先指出，历来船舶的轴系有用“固定”轴支架而无法使螺旋桨“升降”存在的问题，然后，从实用出发，通过在轴系中增设万向节和变“固定”轴支架为螺旋副传动型式的活动轴支架后，则可使螺旋桨通过“无级升降”实现推进器变吃水设计；减少船尾振动和噪音，实现船内清洗桨叶，以及必要时还可实现在舱内更换推进器…。由于该装置已经实船使用，螺旋桨的“一桨四能”特点显著，故本方案具有一定的实用性和可靠性。     

扩大万向节传动装置使用范围的优化设计

本文从实用出发，对万向节用于桨轴升降实现螺旋桨变吃水设计，对万向书用于轴系V型传动优化机舱布置及采用万向节提高低移传动螺旋桨推进效率的原理、结构及注意点，作了较为深入的分析与论述．     

船后螺旋桨空泡数值预报及试验对比

文章研究了湍流模型对螺旋桨空泡计算结果的影响,结果表明常用的湍流模型均可较好地预报螺旋桨空泡形态。采用RANS求解器,结合SST k-ω湍流模型和Sauer空化模型,数值模拟了船后螺旋桨空泡。用对称面边界条件处理自由表面,滑移网格技术处理螺旋桨旋转,时间步长为1°。螺旋桨空泡模拟结果与大型循环水槽试验结果进行了对比,虽然由于计算网格稀疏的原因没能捕捉到螺旋桨梢涡空泡,但螺旋桨空泡随空间角度的动态行为与试验观察结果吻合较好。     

复合材料铺层角度对螺旋桨受力特性影响分析

复合材料螺旋桨具有高比强度、高阻尼等特性,可有效提高螺旋桨推进效率,这种特性与制作工艺中的铺层方案存在相关性。针对P4119桨,建立复合材料螺旋桨模型,采用流固耦合数值模拟方法,对复合材料螺旋桨形变、应力分布与推进效率进行计算。结果表明,复合材料铺层角度对螺旋桨的弯扭耦合效应产生明显效果,载荷集中区域局部叶型剖面螺距发生改变,进而影响整个螺旋桨径向范围内的螺距、侧斜与纵倾的分布情况。铺层角度0°～90°时,最大应力值下降41.06%～42.90%,推力系数下降4.12%～5.85%,扭矩系数下降4.49%～7.52%,效率提升0.39%～1.8%。因此,复合材料螺旋桨在大载荷下运行时,工况会发生改变,桨叶会随工况产生较大变形,影响其推进性能。调整复合材料铺层角度,可改善桨叶变形情况。     

非冻结模型冰-螺旋桨切削状态的试验研究

冰-螺旋桨的切削过程十分复杂，如何精确掌握冰桨作用模式和揭示冰桨作用机理对冰区螺旋桨理论研究和设计极其重要。本文介绍了利用冰桨切削试验平台开展的不同冰材料、螺旋桨尺度、切削深度、冰推送速度及螺旋桨转速时的冰桨切削试验研究，以及对螺旋桨冰载荷、遮蔽效应和冰桨作用模式进行的测量和分析。试验结果表明：通过高速摄像机对冰桨切削过程的捕捉证明了桨叶遮蔽效应的存在；相同切削深度时，螺旋桨尺度越大，桨叶受到的遮蔽效应越严重；冰桨切削深度越深，桨叶受到的遮蔽效应越严重，且螺旋桨中受到遮蔽效应的桨叶也越多；随着冰块推送速度的增加，模型冰的破坏模式由剪切断裂破坏逐渐向局部挤压破坏和剪切断裂破坏转变；极地船舶破冰航行过程中，可适当地提高螺旋桨转速，以减小螺旋桨受到的冰载荷，提高破冰能力。     

螺旋桨清洗装置的优化设计

本文从实用出发分析了桨叶进坞清洗和不进坞清洗的三种方法。采用升降螺旋桨的桨叶清洗方法，具有“一机多能”的特点，值得推广应用。     

基于有限元分析与MMG建模的POD船舶自抗扰控制研究

POD吊舱船采用了一种新型的船舶推进方式,与传统的船尾螺旋桨动力推进不同,吊舱船在船舶尾部安装了一种具有旋转自由度螺旋桨,可以产生360°回转作用力,可以大大提高船舶的动力特性和操控性能。本文首先采用一种MMG分离建模的方法,建立了POD船舶的动力模型和船舶所受作用力模型,然后在传统的船舶操控系统基础上建立了具有自抗扰功能的POD控制系统,并基于有限元模型对POD船舶的控制性能进行仿真分析。     

不均匀进流场下螺旋桨非定常力的数值模拟

本文基于STAR-CCM+对非均匀来流下的螺旋桨非定常力进行数值模拟,通过与试验值进行比较,分析了时间离散格式、单位时间步长螺旋桨旋转角度与网格密度对计算结果的影响。结果表明,在螺旋桨非定常力计算中,螺旋桨单位时间步长的旋转角度应为1.8°同时选取二阶时间离散格式,桨叶表面网格的边界增长率设定为medium就可以达到计算精度的要求。并在此基础上,对Suboff全附体潜艇模型下3个螺旋桨的非定常力进行数值模拟,分析桨叶个数以及桨叶侧斜对非定常力变化幅度的影响。     

实现内河船舶推进器“一桨多能”方法的分析

本文首先指出，历来内河船舶的轴系因采用“固定”轴支架而无法使螺旋桨上下“升降”实现“一桨多能”等存在的问题。然后，通过分析在轴系中增万向节和变“固定”轴支架为螺旋副传动型式的“活动”轴支架后，则可使螺旋桨通过上下“无级升降”实现推进器变吃水设计；减少船艉振动和噪音；实现船内清洗桨叶，以及必要时还可实现在舱内更换进器，船不进坞切割浆叶与实现多浆船在非全速航行时对部分浆不工作实现的布置。     

基于UG的系列船用螺旋桨三维建模和数控编程技术研究

螺旋桨是一类复杂的自由曲面零件,根据螺旋桨的主要设计数据和叶切面的投影原理,以VC++和UG的二次开发工具UG/Open Grip为工具开发了船用螺旋桨的参数化建模系统。在此基础上,针对螺旋桨数控编程工作目前存在的问题,将知识工程技术引入螺旋桨的数控编程中,构建了螺旋桨的广义知识库和加工知识模板。运用知识推理进行螺旋桨的加工工艺决策;并且在UG的平台上,通过二次开发技术完成了船用螺旋桨的自动数控编程系统的开发,实现了船用螺旋桨CAD/CAM系统的集成化、自动化和智能化。     

考虑铺层的复合材料螺旋桨流固耦合计算及验证

为了验证考虑铺层的复合材料螺旋桨流固耦合算法的正确性,利用ANSYS/CFX软件,对±45°对称铺层的玻璃纤维增强材料螺旋桨建立流体模型和结构模型,实现双向流固耦合稳态求解,得到不同进速系数下的敞水性能,模型桨敞水试验结果表明,数值计算与试验吻合良好,均满足工程应用的要求,验证了采用ANSYS/CFX双向流固耦合算法计算复合材料螺旋桨的正确性。     

船舶螺旋桨机器人铣磨系统

对船舶螺旋桨机器人铣磨系统进行研究,详细阐述系统组成、系统原理和关键技术。利用拍照式三维扫描仪获得螺旋桨叶片的形状参数信息并拟合形成螺旋桨三维毛坯模型,运用专用的模型计算软件完成毛坯模型与目标模型的比对并绘制出切削曲线,得出最佳切削量,传输给机器人系统产生铣削程序,从而使机器人以最佳切削量对螺旋桨进行铣磨。该机器人铣磨系统技术可用来解决磨削整体螺旋桨时出现桨叶间干涉和手工打磨质量低下等难题,对快速、高质量地加工整体螺旋桨具有重要作用。     

螺旋桨水动力分析及其故障诊断方法研究

推进系统是船舶的动力源,一般由电机、螺旋桨和轴系组成,其中螺旋桨作为推进系统的重要组成部分,是船舶前进的重要动力源。螺旋桨在工作过程中会发生自身的磨损、变形、损坏等故障,进而对其他相关部分主机和轴系的工作产生影响。为了提高船舶航行安全性,对螺旋桨的故障诊断显得尤为重要。本文对基于CFD的船舶螺旋桨水动力性能进行分析,并对电力推进船舶螺旋桨故障进行诊断分析。