简讯

吃水深度可调的螺旋桨系统据外刊报道,法国的SA G Kerdramat公司研制并生产了可控升降的特种螺旋桨系统。用一台液压油缸来调节螺旋桨在水中的深度,以适应工作的需要。按用户的要求,有可回转140°和180°两种供选择。螺旋桨的升降幅度     

采用两个对转螺旋桨的全回转推力器

Aquamaster公司经过几年的努力现已研制出装有两个对转螺旋桨的全回转推力器装置,最近经过了台架试验,据称性能良好,可以节省燃油消耗10%. 这一装置的关键是下部装两个同轴螺旋桨的水平轴,两个桨分别装在内外轴上,两根轴     

普留格艏部推力器

能回转和收缩的装置当船,例如考察船、海底电缆敷设船和运输补给船以低速在汹涛中航行或停泊时常常要求有高度的操纵性。为了保持在海底某一点上的静止位置,这种操纵性也是很必要的。为有助于得到所要求的操纵性,这些船常装有普留格(Pleuger)主动舵或艏部推力器,而在很多情况下既装有主动舵又装有艏部推力器。逆浪情况时,为了保持适当的浸水,汉堡普留格潜水泵厂生产了特种型的推力器。这种能收缩能回转的艏部推力器,在不需要使用时可收进船内,当需要使用时,经过船壳下落到龙骨之下,在工作位置上它能回转360°并且能发出任何方向的推力。这些装置可以用定距桨也可以用调距桨。     

汽力装置回汽制动工况下螺旋桨变工况工作过程分析

针对蒸汽动力船舶回汽制动工况下螺旋桨转速经历了0转速状态,而采用传统的螺旋桨模型无法研究该状态的问题,通过对回汽制动工况中螺旋桨的典型动作过程进行分析,建立回汽制动工况中螺旋桨的变工况数学模型。基于Matlab-Simulink环境建立仿真模型,分析回汽制动工况下螺旋桨的动态运行状况,为回汽制动过程下螺旋桨的运行管理提供借鉴。仿真结果表明:在相同的航速下,倒车汽轮机回汽量越大,处于水轮机状态的螺旋桨所能达到的转速就越低;当对全速倒车的耗汽量实施回汽制动时,可以将96.8%最大航速以下的螺旋桨锁制。     

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。     

舰船回转过程中内、外侧螺旋桨负荷变化规律的新现象

在许多教科书中,螺旋桨推进双桨船在回转过程中内、外螺旋桨负荷变化规律均有如下叙述:回转过程中内侧螺旋桨负荷远大于外侧螺旋桨负荷.这个结论也被某些实船试验结果所证实.但新近完成的某双桨船的回转试验的多个实测结果表明:外侧螺旋桨负荷远大于内侧螺旋桨负荷.在上世纪90年代国内有人已发现过这一新现象,但当时无人记录和分析以进行研究.本文报告和分析了这一新现象.文章首先简要回顾了以往教科书和某些实船试航回转过程中内、外桨负荷变化规律;然后介绍了某新船回转试验的实测结果,论述了实测结果的可信性.本文着重探讨了导致这一新现象的主要原因,如船体形状、船的运动、内外螺旋桨的运动、桨与船的相互作用和桨与桨的相互作用等.     

基于笼型异步电机的螺旋桨负载模拟研究

将笼型异步电机作为螺旋桨负载的模拟电机,通过建立旋转坐标系下的笼型异步电动机数学模型实现了电流在磁场方向和转矩方向的解耦,采用转矩矢量控制策略实现了机械负载模拟电机的转矩闭环控制。在MATLAB/Simulink仿真环境下构建了基于转矩矢量控制的机械负载模拟控制系统的仿真模型,并结合综合考虑船桨相互影响的螺旋桨负载模型进行了某船舶的螺旋桨起动和反转过程仿真研究。正确的模拟了船舶螺旋桨负载的反转特性,并确定所设计系统可以实现了机械负载转矩的四象限模拟,能够应用于螺旋桨等具有可逆性质的机械负载模拟的场合。     

螺旋桨负载下的全回转电力推进器动力学特性

为研究全回转电力推进器控制系统的动力学响应特性,建立一种变频器控制异步交流电机驱动螺旋桨动力学系统的数学模型,提出一种考虑螺旋桨动态负载特性的电机转速、螺旋桨转速、转矩、推力的迭代求解方法,构建考虑螺旋桨负载下的全回转电力推进器的动力学仿真模型。通过数值仿真,分析螺旋桨进速不变和变化,以及不同期望转速下的电机及螺旋桨负载的动态响应变化过程和特点。结果表明,建立的动力学仿真模型与实际运动情况相符;推力系数和转矩系数随进速的增加而减小,转速几乎不会发生变化,推力有明显下降;期望转速越低时,异步电机转速、螺旋桨转速和输出推力上升速率越快。同时,在进速增加时,推力下降的范围越小。因此,须合理考虑进速系数对于全回转电力推进器的控制和推力分配的影响。这种考虑螺旋桨负载下的全回转电力推进器的建模方法对于全回转推进器电力控制、船舶动力定位方法和推力分配策略的研究具有一定的工程价值和指导意义。     

基于减摇鳍辅助回转的船舶操纵性能研究

基于MMG分离式建模思想,考虑作用在船体、螺旋桨、舵、鳍的水动力作用,建立双桨双舵船舶四自由度非线性数学运动模型,对某船模在静水中的回转性能进行仿真分析,将单独舵控制的仿真结果与船模试验结果进行了验证和分析,并对比了单独舵控制和舵、鳍联合控制下的回转性能,结果表明鳍参与控制回转时能明显缓解回转过程中的横倾。     

回转推力器的性能

1.引言由于近海工业的不断成长,特别是深水钻探的迅速发展,要水动力定位钻探船和半潜船舶的推进装置以及船舶定位装置高度专门化和精密设计。对定向推力、效率和机动性的高要求,正在由采用通常装有导管的回转推力器、即360°回转直角传动推进装置而逐步得到满足。这类装置在小进速或零进速时可采用的有关资料井不多,并且通常不能应用于要求精确度较好的其它结构。本文的目的就是补充这方面资料的不足。在这一节里,用动量理论来说明,为了吸收大功率,需要采用这种装置。因为导管螺旋桨提供了比一般螺旋桨更引人注意的解决办法。还进一步证明,从一个导管螺旋桨可得到的效率增益完全取决于导管产生的推力和螺旋     

全回转推进器的研究成果

中岛螺旋桨有限公司由中岛先生创建于1926年。目前该公司仍生产两种可回转的可调螺距和定距螺旋桨,可调桨的最大直径为7.4米,定距桨为9.4米;还生产许多其它的推进设备,包括推力器和舵。在1972年中岛与英国的斯通(Stone Manganese Marine)公司签订了生产可调螺距螺旋桨的协议。在1975年成立了联合经营的中岛-斯通有限公司,后来在1982年变成中岛-斯通威克斯(Stone Vickers)有限公司。近期的协议是在1978年生产贝克舵(Becker)。     

水面船舶操纵性敏感性分析

以两种水面船舶为研究对象,采用三自由度的常系数船舶操纵运动方程为数学模型,通过计算机仿真来考察水动力系数、舵的整流系数以及螺旋桨伴流系数对船舶操纵性的影响。结果用敏感性指数表示,仿真Z形操舵试验和船舶回转试验进行敏感性分析。分析表明,在船舶回转试验中,对船舶操纵性的回转性能影响较大的是线性水动力系数及舵整流系数;在Z形操舵试验中,线性水动力系数、舵整流系数、螺旋桨伴流系数、非线性水动力系数Nr′|r|以及附加质量(附加惯性矩)my、JZZ对超越角影响较大,其它系数依船型不同对超越角影响不同。从数据对比上看,这两种船的系数对超越角的影响普遍大于对回转直径的影响。不同船型的系数对超越角的影响相差很大。     

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。     

某船推进装置的计算机仿真

该文介绍利用动态仿真软件-MATLAB/SIMULINK对使用可回转推力器的船舶推进装置建立了图形仿真模型，并进行了加速、减速以及从全正车到全倒车等运行工况动态过程仿真和分析，取得了理想的结果。     

全回转拖轮操纵运动建模与仿真

为提高拖轮操纵模拟器的行为真实感,运用操纵性理论和分离型建模思想,建立全回转拖轮适用于四象限全工况操纵运动的数学模型。通过处理导管桨JD75系列和四象限螺旋桨Nordstrom系列试验图谱后,提出了导管桨四象限推力模型,同时提出了一种适用于全速域的拖轮船体水动力模型。搭建拖轮运动模拟平台,开展一系列操纵性仿真试验,包括速度试航试验、螺线试验、Z形试验、回转试验及停船试验。将仿真数据与Force Technology公司提供的试验数据进行比较分析,一致性良好,表明该模型精度可满足航海上仿真的需要。     

全回转拖轮操纵运动建模与仿真

为提高拖轮操纵模拟器的行为真实感,运用操纵性理论和分离型建模思想,建立全回转拖轮适用于四象限全工况操纵运动的数学模型.通过处理导管桨JD75系列和四象限螺旋桨Nordstrom系列试验图谱后,提出了导管桨四象限推力模型,同时提出了一种适用于全速域的拖轮船体水动力模型.搭建拖轮运动模拟平台,开展一系列操纵性仿真试验,包括速度试航试验、螺线试验、Z形试验、回转试验及停船试验.将仿真数据与Force Techno-logy公司提供的试验数据进行比较分析,一致性良好,表明该模型精度可满足航海上仿真的需要.     

CFD数值模拟船舶在波浪中的回转操纵运动

[目的]船舶回转操纵运动能够反映出船舶的回转特性,与船舶的航行安全密切相关。[方法]为此,采用基于重叠网格技术的CFD求解器naoe-FOAM-SJTU,对标准船模ONRT在波浪中自由回转操纵运动进行直接数值模拟。运用动态重叠网格技术求解船、桨、舵系统复杂运动,计算中,螺旋桨转速对应于静水中的船模自航点进行35°转舵,实现自由回转船舶操纵运动。通过全粘性流场的整体求解,给出波浪中自由回转操纵运动中船舶六自由度运动、螺旋桨和舵的水动力载荷变化,以及波浪中船舶的回转圈特征参数,并与同试验结果进行对比。通过数值计算得到精细的流场信息,分析波浪对船舶自由回转操纵运动的影响。[结果]数值预报得到的船舶运动轨迹、回转圈参数与试验值吻合较好,证明naoe-FOAM-SJTU求解器对于波浪中船—桨—舵相互作用下的船舶自由回转操纵运动数值预报的适用性和可靠性。[结论]船舶回转操纵运动的数值模拟,可为回转性能的评估提供有效的前期评估手段。     

新型船首喷水推进装置在大型柴油机船上的实船对比性研究

人们对在四个互相呈90°倾斜布置的通道和一个可360°回转的弯形通道内的螺旋桨产生喷水推进的四种船首推力器进行了对比性研究.研究表明,各种对船的反作用力所产生的效果是截然不同的.测量数据是在船舶系泊条件(系泊拉力)静水零航速条件以及以12千米/小时前进航速条件下测得的.所记录的数据包括:每分钟转数、扭矩、系泊拉力或偏航率和船的回转度.     

基于体积力法的半悬挂舵和全悬挂舵回转性对比

针对半悬挂舵和全悬挂舵回转性能差异问题,建立用于模拟螺旋桨推力的体积力模型,评估两种不同形式舵的回转性。对标模KCS船型回转运动进行计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）模拟,船后螺旋桨作用使用体积力模型替代。开展半悬挂舵回转性CFD模拟,并与试验结果对比验证。设计全悬挂舵并模拟其回转性,与半悬挂舵回转性进行比较。结果显示,半悬挂舵除战术直径与试验结果相差9.48%外,其他回转特性参数与试验结果相差均在3%以内,说明基于体积力法模拟回转性具有较高的可信度。全悬挂舵的回转特性参数均优于半悬挂舵,说明全悬挂舵的回转性能更佳。     

知识工程在全回转螺旋桨设计中的应用

针对全回转螺旋桨结构部件数量众多,其建模效率以及建模的准确性受到设计者知识经验的限制,提出了将知识工程应用于全回转螺旋桨设计的方法。该方法基于全回转螺旋桨设计的Access知识库,以Virtual C++6.0为开发平台对SolidWorks进行二次开发,实现智能化的全回转螺旋桨的设计与快速建模,提高了设计效率。根据全回转关键部位的设计实例,表明知识工程技术融入全回转螺旋桨的设计流程能够快速建立标准化模型,解决了设计建模中出现的问题,缩短了建模周期,提高了设计与建模的效率。