舵套筒形式的全悬挂扭曲舵设计

从舵系计算及舵叶、呆舵、舵杆、舵套筒和舵承的设计等方面出发,对舵套筒形式的全悬挂扭曲舵进行优化设计。利用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)软件计算分析,确保整个舵系设计达到预期效果。     

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。     

转柱舵系列模型试验分析

本文将对五个展弦比的转柱舵进行试验分析,求得转柱舵水动力系数随展弦比、速度比变化的一般规律,并且将转柱舵的升力、阻力系数和压力中心无因次系数随展弦比、速度比、舵角的变化绘成系列图谱,提出了获得较优转柱舵水动力性能的展弦比、速度比选择区限。另外,本文将给出一定舵角范围内升力、阻力系数的二元非线性多项式计算公式。     

2339TEU集装箱船两种舵的对比分析

在集装箱船的舵系设计中,采用全悬挂舵还是半悬挂舵一直是船东和船厂的关注重点。针对2 339TEU集装箱船的舵系设计,运用CFD软件,对全悬挂舵与半悬挂舵分别进行建模计算,得出阻力和空泡方面的相关数据,并就舵系的重量及安装等方面进行对比。分析了全悬挂舵与半悬挂舵在各个方面的优劣,为今后集装箱船的舵系设计提供一定的借鉴和参考。     

基于舵机能力验证要求的舵系优化设计

在IACS统一解释文件UI SC246 Rev.1提出根据非满载试航船舶操舵试验结果对满载航行状态船舶舵机能力进行验证的换算方法之后,相当一部分采用半悬挂舵的船舶出现了无法按该方法通过舵机能力验证的状况。为解决上述问题,本文基于常规船型半悬挂舵的3种典型布置方案,通过设计相同的舵面积和不同的几何外形,得到3个计算模型,利用计算流体力学(CFD)方法对各方案的全浸没和部分浸没状态分别进行计算分析。计算结果表明,舵叶平衡比对舵杆水动力扭矩存在直接影响,适当大的舵叶平衡比设计可以显著降低舵叶全浸没状态和部分浸没状态的舵杆水动力扭矩。基于此结论,对某型未能通过换算验证的船舶舵系进行优化设计,适当增大了舵叶平衡比。后续船试航结果表明,舵机能力验证满足UI SC246 Rev.1的要求,确认了CFD计算结论的正确性,为以降低舵杆水动力扭矩为目标的舵系优化设计提供了理论和实践依据。     

对舵系设计中几个主要参数的对比分析

通过对不同船级社规范中公式的分析,给出双桨双舵船舵面积的建议,并对展弦比、舵杆直径的确定提出自己独到的见解,有助于加深读者对舵系优化设计的理解。     

全悬挂舵舵承设计

通过研究,合理设计全悬挂舵舵承,该设计可节约空间并减小舵系设备质量。从常规及嵌入式舵承受力计算分析、嵌入式舵承结构设计、嵌入式舵承润滑设计和舵承止推设计等4个方面对全悬挂舵舵承的设计方法进行探究,掌握其设计方法,并对嵌入式舵承止推进行计算校核,保证舵承设计的合理可靠。该设计方法可为采用全悬挂舵船舶的舵承提供设计参考。     

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。     

“绿色海豚”38000DWT散货船舵系设计

介绍并分析"绿色海豚"38 000 DWT散货船舵系的设计思路、设计概况以及关键技术问题。围绕该船舵叶小厚度比、大展弦比的特点,阐述了确定舵杆、舵销直径的设计过程。对舵叶切口处的强度问题进行多种方案的分析对比,得出了最合理的切口处剖面方案。对施工及维修空间进行了工艺上的探讨并提出了多种设计方案。设计过程中的思路和方法可作为类似舵系设计的参考。     

共翼型舵特性及其对潜艇潜浮运动影响研究

共翼型舵是一种新型的潜艇组合舵翼操纵面.文章首先通过水洞试验和CFD计算对共翼型舵的敞水水动力性能进行了研究,结果表明,共翼型舵的舵效随弦长比和展弦比增大,封堵舵翼之间的间隙可以显著提高舵的水动力性能.随后通过CFD计算对比了分别安装有普通舵、共翼型舵和封堵缝隙的共翼型舵的潜艇的潜浮运动,结果显示,5°舵角时,安装共翼型舵和封堵缝隙的共翼型舵的潜艇模型潜浮角分别比安装普通舵的模型提高65％和105％左右.     

船体高效舵系统舵结构强度计算方法研究

在船舶高效舵系统中,采用舵杆和套筒对舵叶进行固定和旋转。该系统结构设计的关键是合理的舵杆和套筒结构,目前还没有专门的设计指导方法,为此发展了船体高效舵系统舵杆和套筒结构强度的直接计算评估方法,它可以较准确地预报舵杆和套筒的应力和变形。对一个高效舵系统设计方案进行了计算,开展了套筒厚度优化计算分析,研究套筒壁厚对舵系统各构件的应力和变形的影响,用以指导相关船舶高效舵系统的结构设计。     

49500载重吨散货船襟翼舵的性能优势

选取采用常规舵的47 500载重吨散货船和使用襟翼舵的49 500载重吨散货船这2种不同形式舵叶的相近船型,进行操纵性能的对比。通过试验证明,襟翼舵比常规舵在船舶操纵性能上更具优势,从而进一步说明襟翼舵能够提升船舶的安全性和经济性。     

舵杆与舵叶安装工艺探讨

针对船舶修理时舵杆和舵叶未采用合适的安装工艺过程易造成部件损坏这一问题,文章介绍了某船半平衡悬挂舵系安装工艺过程,论述了其中某些零件不同的安装方式对舵系安装的影响,得出了最终结论,为此类舵杆和舵叶的安装提供参考依据。     

某大型集装箱船舵机舵承体装置在浮态下的修复方案

文章以某大型集装箱船的全悬挂贝克舵为例,针对其在航行过程中出现舵机舵承体装置底座螺栓断裂、返松、移动的问题,进行了现场勘验和分析,提出了浮态下固定舵叶、拆松带键干式舵柄及拆卸舵杆等修理方案,并对原舵承体基座孔就地镗正、舵机舵承体装置镶套修复、舵柄内孔新增液压膨胀油槽等,使得修后的舵机运转平稳,故障隐患问题得以彻底消除。     

基于CFD不同AUV艇体阻力性能研究

为了研究不同类型AUV艇体阻力性能特点以及十字舵和整流罩附体对总阻力的影响,在充分研究4种艇型型线的基础上,建立几何模型,选取标准k-ε,RNG k-ε,SST k-ω湍流模式,通过CFD对艇体进行阻力数值模拟。结果表明,十字舵引起的艇体阻力增加比例大约在10%~20%,且随着展弦比的增加而呈减小趋势,直径与艇体最大直径相当的整流罩引起的艇体阻力增加比例大约在40%~50%;流线型BLUEFIN阻力增加值随航速变化较大,而钝性BLUEFIN阻力增加值几乎不受航速的影响,AUTOSUB型AUV阻力性能最优,AUTOSUB和HUGIN适合中高速航行,REMUS和BLUEFIN适合低速航行。     

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。     

潜艇组合型艉舵结构特征参数对水动力性能的影响分析

利用计算流体动力学工具CFX,合理选用有限体积法和RNG-εE湍流模型对NACA67．1-015型襟翼敞水舵进行CFD模拟验证计算,通过与试验数据进行比较,证明计算方法的合理性,对潜艇组合型艉舵在不同展弦比λ、艉弦比t^-下的流场进行数值模拟计算,得到其升力系数、阻力系数、压力中心系数曲线和压力分布图,通过对水动力系数曲线和压力分布图的分析,得到舵特征参数对水动力性能的影响规律。     

基于CFD仿真计算的襟翼舵水动力研究

襟翼舵作为一种可靠的、高升力的舵在最近几年内引起了广大设计工作者的重视影响,同时也有不少成熟的研究成果。对襟翼舵的研究主要集中在展弦比,主副舵面积比,转角比等方面,这些因素对襟翼舵的整体影响规律也已得到不少专家的解释。本文主要研究襟翼舵主副舵间间隙大小以及尺度效应对其水动力性能的影响,以普通NACA0020翼型为基本剖面建立不同间隙大小的襟翼舵模型,采用RANS方法计算得到了不同缝隙大小以及不同缩尺比下的襟翼舵升力阻力以及压力分布,并对周围涡结构以及流场进行分析,发现升力系数随着缝隙增大而减小,阻力系数先减小再增大的规律。同时随着襟翼舵尺度的增大,升力系数会随之增大,阻力系数会随之减小。文中以计算模型和实验数据进行对比,两者误差在5%以内,证明了计算结果的可靠性。     

基于CFD仿真计算的襟翼舵水动力研究

襟翼舵作为一种可靠的、高升力的舵在最近几年内引起了广大设计工作者的重视影响,同时也有不少成熟的研究成果。对襟翼舵的研究主要集中在展弦比,主副舵面积比,转角比等方面,这些因素对襟翼舵的整体影响规律也已得到不少专家的解释。本文主要研究襟翼舵主副舵间间隙大小以及尺度效应对其水动力性能的影响,以普通NACA0020翼型为基本剖面建立不同间隙大小的襟翼舵模型,采用RANS方法计算得到了不同缝隙大小以及不同缩尺比下的襟翼舵升力阻力以及压力分布,并对周围涡结构以及流场进行分析,发现升力系数随着缝隙增大而减小,阻力系数先减小再增大的规律。同时随着襟翼舵尺度的增大,升力系数会随之增大,阻力系数会随之减小。文中以计算模型和实验数据进行对比,两者误差在5%以内,证明了计算结果的可靠性。     

主动舵潜水三相异步电动机

主动舵是船舶动力定位和低速航行的重要设备,其电机及螺旋桨安装在船体舵叶的腹板中,见图1。采用主动舵可显著改善船舶操纵性能,减小船舶回转直径。万吨级船舶可用主动舵作3节左右的低速航行;也可用来抵消风