全圆回转舵桨计算机控制系统的分析与设计

全圆回转舵桨广泛应用于拖船，渡船，机动性好是其突了的优点。舵桨控制是一重要环节，本文介绍了我院研制的计算机舵桨控制系统。     

车客渡船全回转舵桨控制系统优化

为保证长江车客渡船航行的安全性和可靠性，避免车客渡船在江中碰撞、停泊、等待缓行让船等问题，以49 m车客渡船为研究对象，对全回转舵桨控制系统进行优化。该方案对控制系统的西门子S7-1200系列可编程序控制器输出模块的重要输出点进行冗余设计编程，故障发生后可输出自动切换并发出声光报警。改进后的全回转舵桨控制系统更加可靠，极大提高了船舶运营的安全性，实船验证效果良好并推广应用于新船建造。     

一种新型的主机调速系统

针对全回转舵桨汽车渡船，提出了一种新型的主机气控调速系统，并对其工作原理、调速方法及调压阀设计作了简要分析。     

新型舵桨推进28车汽车渡船

本文介绍一艘具有纵中隧洞式线型，采用舵桨装置的新型长江汽车渡船，它具有阻力低，推进效率高，稳性好，操纵性优异等优点。与国内现有同类汽渡相比，可节约推进功率５８。２％。     

均流中大型集装箱船桨舵干扰粘性流场的数值计算研究

应用FLUENT软件的滑移网格技术,实现了均匀来流中的桨舵干扰粘性流场计算。考察了桨推力、舵受力,桨舵周围的速度、压力分布。为尝试预报舵空泡性能,还考察了桨舵间距变化对舵面上的压力分布的影响,取得了与舵空泡观察试验一致的结果。本项工作为船后桨舵干扰粘性流场计算提供了基础。     

基于故障树模型的全回转舵桨液压系统可靠性分析

文章针对全回转舵桨液压系统可靠性进行了研究,首先对舵桨液压系统工作原理进行了分析,建立舵桨液压系统的可靠性框图及故障树模型,并结合拖轮的实际运行情况,对舵桨液压系统的可靠度进行评估,最后对提高舵桨液压系统可靠性提出了一些建议。     

国产先进的推进及操纵技术

苏州船用机械厂是一家有20多年专业制造调距桨、侧向推进器(定距、调距)及全回转舵桨(Z型推进)的专业工厂。在船用特种推进器的设计、制造方面积累了丰富的经验和资料。尤其是引进瑞典KMW公司及德国Schottel公司的世界上最先进的制造技术后,产品更臻完美。生产的船用特种推进器分获国际、国内众多船级社认可。产品已大量装船使用。全回转舵桨(Rudder Propeller) 通过舵桨的转舵机构,使螺旋桨能绕其中间垂直立柱在360°范围内任何回转,因此它集推进与操舵功能于一体,既能操纵船舶航向,又能获得该航向上的最大推力。常用作拖船、推船、渡船、驳船、工程船等的主、辅推进和动力定位。     

两翼梭形汽车渡船的设计

本文从适应长江斜坡码头的汽车渡船使用要求及航行特点出发，结合国内外全回转车渡的现状，有针对性地分析了它们的船型特征和操纵特性，从而提出了两翼梭形船体与对角布置的二个全回转舵桨相配合的新船型，并采用了三支点上层建筑结构型式。这种新型的车渡取得了良好的使用经济性，并在改善航向稳定性方面出现了突破。     

桨舵干扰系统非定常水动力性能预估

基于对桨舵干扰的系统研究，本文提供了一个桨舵非定常干扰问题的理论计算方法，桨采用非定常涡格法，舵采用基于速度势的非定常面元法。在时域范围内通过迭代计算考虑螺旋桨和舵的相互影响。文中提供了一些算例考核，通过与实验结果对比，证明本文提供的方法是可靠的，可供实际应用。     

舵系统常见故障浅析

舵是由桨演变而来的。早期的船是用装在船尾的桨来控制航向的，后来将桨固定在船尾中线处，成为可转动的专用舵，用以改变和保持船舶航向。舵系统主要由舵叶、舵杆、舵机等部分组成，航行时，通过舵机转动舵叶，使水流在舵叶上产生横向作用力，为船舶提供回转力矩，从而使船舶保持航向或回转。     

舵前进流的选择对桨舵系统性能的影响

为了验证舵前进流的选择对桨-舵系统定常性能的影响,计算了三种舵前进流下的桨-舵系统性能,结果表明,不同进流状态对桨-舵系统性能预报结果十分接近。文中还验证了舵面上诱导速度不取周向平均时对桨-舵定常性能的影响,并对这样计算的诱导速度峰值使用Lagrange插值处理。与试验值比较表明,在计算桨-舵定常性能时,以此方式来计算舵上诱导速度也有效。     

基于滑移网格与RNG k-ε湍流模型的桨舵干扰性能研究

结合RNG k-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 k-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。     

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.     

舵球鳍参数对扭曲舵水动力性能的影响研究（英文）

文章对桨后普通舵和扭曲舵的水动力性能进行了试验研究,并采用计算流体力学方法对桨舵系统的水动力性能进行计算,得到了不同进速系数下的推力系数、扭矩系数以及敞水效率,并绘制了敞水性能曲线。通过桨舵模型试验值与计算值的对比,验证了计算方法的可靠性。为了进一步提高扭曲舵的节能效果,在扭曲舵前安装了舵球,优化舵球的半径后在舵球两端安装推力鳍,通过优选推力鳍的各个参数(安装位置、展弦比和安装角),使桨舵系统的敞水效率逐步提高。确定了舵球鳍的最优参数后,桨—扭曲舵系统的效率进一步提高1.2%。最后通过观察舵表面压力分布、舵附近轴向速度和迹线分布,分析了舵球鳍对桨舵干扰的影响。     

四桨两舵推进系统的水动力干扰研究

利用较为简捷的扰动速度势的基本积分方程，从解面元法的基本积分方程得到偶极强度，直接求得流场中的速度势分布；为避免在物面上数值求导，用Yanagizawa方法求得物面上的速度分布并通过Bernoulli方程计算桨舵的压力分布，以此计算桨舵的升力系数等宏观量，再通过迭代的方式考虑桨舵的相互影响。通过对某大型舰船的四桨两舵推进系统的水动力所进行的分析研究得到了一些有益的结果。     

舵球鳍参数对扭曲舵水动力性能的影响研究

文章对桨后普通舵和扭曲舵的水动力性能进行了试验研究,并采用计算流体力学方法对桨舵系统的水动力性能进行计算,得到了不同进速系数下的推力系数、扭矩系数以及敞水效率,并绘制了敞水性能曲线。通过桨舵模型试验值与计算值的对比,验证了计算方法的可靠性。为了进一步提高扭曲舵的节能效果,在扭曲舵前安装了舵球,优化舵球的半径后在舵球两端安装推力鳍,通过优选推力鳍的各个参数（安装位置、展弦比和安装角）,使桨舵系统的敞水效率逐步提高。确定了舵球鳍的最优参数后,桨—扭曲舵系统的效率进一步提高1.2%。最后通过观察舵表面压力分布、舵附近轴向速度和迹线分布,分析了舵球鳍对桨舵干扰的影响。     

桨-舵间距对其组合系统水动力性能的影响

本文通过CFD方法对敞水桨、桨-舵组合以及优化间距的桨-舵组合装置开展了数值仿真研究，分析了桨-舵间距对其组合系统的水动力性能影响。螺旋桨敞水工况的计算值与物理模型试验值吻合良好，验证了数值计算方法的可行性。通过对比桨-舵间距大于推荐值的三个工况，发现在较低进阶系数下系统的节能效率有稍许增加，然而随着间距的增大，节能效率呈现降低的趋势；在高进阶系数下，随间距增大节能效率逐步降低。适当减小桨-舵间距，在较低和中等进阶系数下，随间距减小节能效率呈现逐步升高的趋势，在间距减少10mm时，组合体的节能效率最大可增加1.937%；不过在高进阶系数下，随间距减小节能效率却有下降趋势。     

基于船-桨-舵组合系统舵球节能效果数值预报

以KCS船、KP505桨及NACA0018舵为研究对象,基于FINE/Marine软件,运用滑移网格技术,根据提出的翼型舵球尺寸,对粘性流场中的桨-舵、桨-舵-舵球组合系统进行水动力性能计算。计算得出该翼型舵球在低进速下,最佳节能效果可达1.66%。在此基础上,对船-桨-舵、及船-桨-舵-舵球系统进行计及自由液面的非定常干扰数值模拟,计算结果表明船-桨-舵-舵球系统的计算结果与桨-舵-舵球系统计算值趋势一致,且该舵球在航速V=2.1968m/s时,其节能效果达2.06%,是相同进速系数下,桨-舵-舵球组合系统的两倍左右,验证了该翼型舵球在两种组合系统下的节能效果,为舵球的实际工程应用提供了重要的理论依据。     

翼型舵球几何参数对桨-舵系统节能效果的影响

以KP505桨及NACA0018舵为研究对象,基于CFD软件FINE/Marine,运用滑移网格技术分别预报了单个螺旋桨及桨-舵组合系统的水动力性能.计算结果表明:裸桨的预报结果与实验值吻合良好,在进速系数为0.1~0.8时,相对误差均在5%以内,且在低进速下,桨-舵系统总效率较裸桨效率有所提高,最高提高1.27%;在高进速下,桨-舵系统总效率降低较大,最大降低6.36%.在此基础上,对桨-舵-舵球组合系统进行计算,通过改变翼型舵球的几何参数,讨论舵球尺寸对桨-舵系统节能效果的影响.结果表明:当翼型舵球剖面相对厚度比为0.28,且最大直径与螺旋桨直径之比为0.16时,节能效果最好,最佳节能效果达到1.62%.同时,通过对桨-舵系统与桨-舵-舵球系统的尾流场进行比较分析,得出舵球的节能原理,为舵球的实际工程应用提供了重要的理论依据.     

舵桨装置基座及加强结构的强度研究

舵桨装置基座及加强结构为舵桨合一悬挂装置的支撑结构，其受力状态和结构形式复杂。该文通过分析舵桨装置的工作运行特点，提出了该基座及加强结构在不同海况、各种工作状态下的载荷计算方法，通过结构有限元分析，对这部分结构进行了综合优化，从优化结果可见其应力分布较为合理。