模拟舵装置加载系统水动力矩模拟的改进设计

舵的负载主要是水动力负载。平衡舵的水动力负载既可能是阻力矩也可能是动力矩。为研究和测试平衡舵系统的性能,模拟液压舵装置的加载系统应该可以模拟水动力矩作为阻力矩和动力矩等两种情况。合理设计液压加载系统,可以实现模拟液压舵装置的水动力矩任意模拟加载。     

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.     

舵机试验的加载设备

众所周知,试验台试验是舵机制造的最后阶段。试验台试验的任务应是在最接近操作工况的条件下,考核舵机的承载能力。试验台借助于加载设备模拟舵机的工作负载。这种加载设备不仅能精确模拟舵机的工况,还应保证试验过程中能耗最小。在图1中,虚线表示由于水动力作用,舵杆上的力矩(M_m)与舵角(α)的标准函数关系,而实线则是考虑了舵杆轴承损耗后的力矩与舵角间的相互关系。图1a是表示普通舵和半平衡舵(M_m)与(α)的关系,而图1σ是表示平衡舵和主动舵的(M_m)与(α)的关系。箭头方向表     

复合材料舵水动力载荷等效施加方法及试验研究

针对复合材料舵水动力载荷的等效施加方法及可行性进行了理论和试验研究。以复合材料双支承舵、悬挂舵为研究对象,以舵叶载荷特性及变形特征为依据,提出了两型舵叶的水动力载荷试验等效施加方法,即双支承舵采用单面多块、悬挂舵采用单面单块加载;并通过有限元仿真分析,分别对两型舵叶在等效载荷与实际载荷作用下的位移、应力分布规律进行对比,验证了载荷等效方法的合理性;进而,制作复合材料悬挂舵模型,并开展了等效载荷下舵叶静强度、刚度特性试验研究,对等效载荷施加方法的可行性进行了验证。     

舵传动装置的液压与电气驱动振动特性对比研究

[目的]针对传统的液压驱动的舵传动装置,基于缩比舵传动装置试验台,开展电气驱动方式振动特性研究。[方法]首先研究舵传动装置在电气驱动下机构本身振动特性与负载力及转动角速度的关系,然后对液压、电气两种驱动方式下机构的振动特性进行对比分析。[结果]试验表明,传动装置产生的振动强度与舵叶加载力、舵角零点位置角速度呈正相关,电气驱动方式产生的振动加速度峰峰值和均方根值与液压驱动相比均降低了40%,有效降低了传动装置的整体振动,[结论]对舵传动装置电气化具有参考价值。     

基于滑移网格与RNGκ-ε湍流模型的桨舵干扰性能研究

结合RNGκ-ε湍流模型,运用滑移网格技术对粘性流场中桨舵相互干扰引起的三维非定常湍流进行了计算,得到了随进速系数的变化,桨舵之间相互干扰性能的变化规律;同时获得了桨舵干扰性能随桨舵之间的距离的改变而相应的变化规律.文中给出了桨舵干扰水动力性能的计算结果,并与试验测量值作了比较.从对计算结果的分析可知,利用滑移网格技术及RNG κ-ε湍流模型,可以较好地模拟桨舵干扰的水动力性能问题.同时文中分析了桨舵表面压强分布规律以及舵的存在对螺旋桨尾流场的影响.     

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。     

船舶变频液压舵机控制策略研究

针对船舶变频液压舵机系统存在控制死区、响应速度慢、负载影响大等特点,采用解析法与实验法相结合,获得变频液压舵机系统数学模型;采用死区补偿电压解决变频电机转速稳态误差问题;采用Z-N控制参数整定方法,确定变频电机转速PID控制参数初值。建立舵机液压模拟加载系统,实现水动力负载、周期性海浪负载和随机冲击负载的模拟。提出舵角控制采用分段控制策略,小偏差采用模糊自适应PID控制,控制算法中引入舵机负载变化因素。结果表明:该控制策略能有效抑制负载引起的舵角扰动,提高系统动态特性和鲁棒性,实现舵角快速、稳定的控制。     

基于CFD技术的喷水推进球形舵水动力性能研究

球形舵是国内外中小型喷水推进装置采用较多的一种方向舵,本文借助CFD数值模拟手段,对不同收缩角的球形舵水动力进行计算,得到不同舵角下的操舵力和操舵力矩。计算结果表明,球形舵的侧向作用力和操舵扭矩并不是随着舵角的增大而增加,在球形舵的工程设计中需考虑借助数值模拟计算手段确定球形舵的满舵角;不同收缩角度下的侧向作用力和纵向作用力变化不大,但是操舵扭矩变化明显,在布置空间有限的情况下考虑增加球形舵的收缩角度,以减小舵尺寸和操舵液压缸重量。此项研究对球形舵的工程设计具有重要的的指导意义。     

扭曲舵空泡观测实船试验研究

为验证扭曲舵的抗空化效果,在前期完成扭曲舵设计及实船换装工作的基础上,首次在国内开展了扭曲舵和普通舵的空化实船观测对比试验,对两种舵在设计航速和最大航速下固定舵角工况和直航自动舵工况的空泡进行了比较.结果表明:在相同航速工况下,扭曲舵的舵面空化起始舵角可提高10°左右,可以消除舰船常用航行状态下舵面的空化问题;在高航速大舵角工况时,扭曲舵的空化面积远小于常规舵;在扭曲舵优化的基础上,防腐蚀电极新型安装结构和舵下端导流罩可以有效解决防腐蚀电极和舵下端面的空化问题.通过扭曲舵空泡观测实船试验,证明了扭曲舵具有良好的抗空化性能,为抑制水面舰船舵空化剥蚀、降低船尾振动噪声提供了有效途径,具有优良的应用前景.