挂舵臂支撑的半悬挂平衡舵舵杆的受力计算

大型船舶上的舵除了上、下舵承外，还设置有挂舵臂，各国船级社认为悬挂在船体上的挂舵臂应视为弹性支座对舵杆进行直接计算。本文介绍了这种类型平衡舵舵杆的受力计算方法。     

五弯矩方程在半悬挂舵舵杆受力计算中的应用

根据《钢质海船入级与建造规范》(简称"钢规")规定的半悬挂舵的计算模型直接进行计算.半悬挂舵舵杆及挂舵臂组合体视为变截面梁,并将变截面梁分割成4段等截面的单跨梁,用五弯矩理论进行求解.

     

五弯矩方程在半悬挂舵舵杆受力计算中的应用

根据《钢质海船入级与建造规范》（简称“钢规”）规定的半悬挂舵的计算模型直接进行计算。半悬挂舵舵杆及挂舵臂组合体视为变截面梁，并将变截面梁分割成4段等截面的单跨梁，用五弯矩理论进行求解。     

五弯矩方程在半悬挂舵舵杆受力计算中的应用

根据《钢质海船入级与建造规范》(简称“钢规“)规定的半悬挂舵的计算模型直接进行计算.半悬挂舵舵杆及挂舵臂组合体视为变截面梁,并将变截面梁分割成4段等截面的单跨梁,用五弯矩理论进行求解.     

单舵销半悬挂舵载荷计算

本文针对单舵销半悬挂舵在水动力作用下的受力情况,将舵装置组合体视为变截面细长直梁,并将变截面梁分割成几段等截面单跨梁。由单跨梁的弯曲理论,建立计算模式方程。通过舵设计数据计算,得出舵体上的剪力、弯矩、断面转角及挠度。     

挂舵臂支撑的半悬挂平衡舵舵杆的受力分析

本文介绍了挂舵臂支撑的半悬挂平衡舵舵杆的受力计算。     

挂舵臂支撑的半悬挂平衡舵舵杆的受力分析

本文介绍了挂舵臂支撑的半悬挂平衡舵舵杆的受力计算.     

采用有限元方法的舵系受力直接计算

船舶规范中的舵系受力部分通常采用经验公式进行计算,随着科技发展的日新月异,通过有限元软件计算舵杆下舵承处弯矩提供了一种更精确计算舵杆弯矩的方法。直接计算法在船级社认可的前提下,同船级社经验公式相比可以降低舵杆的计算值,有利于提高舵系设计准确性,存在降低建造成本的可能,对造船业有一定价值。     

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。     

单舵销挂舵臂支撑舵受力计算

根据ABS和GL规范提供的单舵销挂舵臂支撑舵的计算模型，运用平面弯曲绕曲线近似方程式和弯曲变形的叠加原理推导出舵的剪力、弯矩和轴承反力的直接计算公式，并整理出计算程序。通过举例计算，证明本计算方法是可行的。     

悬挂式扭曲舵设计及计算

以某支线集装箱船为研究对象,逐步论述、权衡并确定其舵的几何参数,根据该几何校算所需的舵杆直径和舵机功率,应用CAESES和STAR-CCM+软件分别进行舵的参数化建模和舵周流场的数值仿真,基于流场信息完成舵的扭曲设计,最终得到与该集装箱船相匹配的扭曲舵方案。数值试验结果表明,该设计扭曲舵在节能和抗空化性能上的表现较普通舵获得了可观的提升。     

悬挂式扭曲舵的设计和计算

以某支线集装箱船为研究对象,逐步论述、权衡并确定其舵的几何参数,根据该几何校算所需的舵杆直径和舵机功率。采用CAESES和STAR-CCM+软件分别进行舵的参数化建模和舵周流场的数值仿真,基于流场信息完成舵的扭曲设计,最终得到与该集装箱船相匹配的扭曲舵方案。数值试验结果表明,该设计扭曲舵在节能和抗空化性能方面的表现相比普通舵有较为可观的提升。     

进江船型半悬挂舵升力性能优化

针对进江船型操纵性要求较高而半悬挂舵升力性能较低的问题,基于CFD方法,采用翼型优化设计、制流板优化设计、随边直尾化设计3种技术措施对一型“曼谷型”集装箱船的半悬挂舵进行升力性能优化。对比升力系数和阻力系数计算结果;考察舵面流动和端部流动,分析增升原因;结合阻力因素考虑,确定实船应用的优化舵系方案。结果表明：3种技术措施均可有效提高半悬挂舵的升力性能。通过对比原船型和目标船型的操纵性试验结果,验证了实船应用的优化舵系对于改善目标船型操纵性的作用。     

双舵销舵系实用计算

按ABS／DNV规范,对挂舵臂支撑的双舵销舵系需用直接计算法计算各支撑点的受力。以确定相应构件的材料和尺寸。本文提供了挂舵臂支撑的双舵销舵系的实用力学计算模型及其线性方程组解,并对其作了简要介绍和分析。采用本计算模型编制程序电算所得结果已应用于实船设计并为船级社所认可。     

舵系直接计算与优化

本文主要介绍了在能量法基础上,利用程序直接计算舵系并实现优化设计。     

基于最小舵系能耗的操舵策略计算方法

对舵系能耗的构成进行计算分析,结合船舶操纵运动数学模型（MMG）建立舵系能耗计算方法,针对具体算例求解以最小舵系能耗为目标的最优操舵策略,讨论相关变量条件对操舵策略及舵系能耗的影响。结果表明：该计算方法具有可行性;对于算例船舶,以10°舵角操舵是使艏向角改变60°的最优操舵策略;不同的舵压力中心位置、舵阻力特性和初始航速条件不会改变算例船舶给定目标任务下的最优操舵策略。研究结果可为船上智能驾驶系统或驾驶人员做出操舵决策提供有效的算法支撑。     

舵系锥轴锥孔连接受力分析

通过对船舶航行工况条件下锥面连接的受力分析,得出锥面连接的表面接触比压与其能传递的轴向摩擦力和摩擦扭矩关系的计算公式;并对压入安装工况条件下锥面连接的受力分析,得出装配时压入力与接触比压关系的计算公式。通过实例计算,证明该计算方法是可行的。     

半悬挂舵空化及其对非定常力的影响研究

为深入研究空化后半悬挂舵非定常水动力性能的相关规律,采用结构化网格、DES湍流模型和VOF方法对某大型舰船的半悬挂舵空泡进行计算。探讨和分析舵空泡的周期性变化,同时简要分析半悬挂舵的间隙空化及端部空化产生的原因。基于空化和非空化2种状态对3个不同舵角下的舵空泡进行计算,总结了舵横向力、舵轴扭矩等非定常力的规律。结果表明：当空化区域较小时,空化对舵非定常力几乎没有影响,随着空化区域的增大,舵效显著降低;空化发生后,舵非定常力的脉动幅值将急剧增大,且空化区域越大,舵非定常力的脉动幅值越大。该研究结果可为评估空化状态下半悬挂舵的水动力性能及对舵进行优化设计提供技术支撑。