海洋商船航行工况的变量参数探讨

此文从定义上分析了以“Pp=Cnp^3”表征船舶航行工况所存在的问题。文章认为以螺旋桨推进特征表征海洋运输商船的航行工况时，应该明确定义其中反映各航行工况变化的标志性变量——螺旋桨转矩系数。同时指出了在大风浪中航行，桨叶偶尔露出水面特殊工况时，其标志性变量应是：螺旋桨直径参数。     

极地破冰船螺旋桨设计探讨

螺旋桨是船舶的核心部件，破冰船螺旋桨性能的优劣直接关系到全船的快速性能、破冰性能、振动噪声性能和安全航行性能，故冰级螺旋桨设计是破冰船设计过程中的关键环节，需要确保螺旋桨性能满足设计指标要求。冰级螺旋桨运行于冰水环境，螺旋桨设计时需要考虑冰块对螺旋桨的影响，而国内在冰级螺旋桨设计方面缺少经验。该文在对冰级螺旋桨特点分析基础上，建立了冰级螺旋桨设计流程（IPDP）,以一型PC2级重型破冰船螺旋桨设计为例，给出了设计结果和模型试验的验证结果。研究表明：冰级螺旋桨负荷重、工况多，其设计流程不同于常规螺旋桨，需要特别关注螺旋桨主参数与船型参数的迭代设计，既要验证敞水域航行的快速性能和振动性能，又要验证冰区航行的快速性能和螺旋桨强度性能等；对高冰级螺旋桨，需要设计成桨叶可拆式定距桨型式，方便单片桨叶的维修更换。     

斜流下螺旋桨空泡及脉动压力数值预报研究

空泡性能是船舶螺旋桨重要的水动力性能之一。由于桨轴存在倾斜安装角，船舶在水面航行时，螺旋桨的进流条件主要为斜流工况。为研究斜流工况下螺旋桨的空泡形态及空泡脉动压力特性，论文基于黏流CFD方法针对PC456螺旋桨标模开展了斜流下螺旋桨空泡及脉动压力数值模拟研究，并与大型空泡水筒中的斜流螺旋桨空泡试验结果进行了比较。结果表明，数值预报的空泡形态、面积和平板表面脉动压力与试验观测及测量的结果吻合较好，验证了数值模拟方法的可靠性。     

基于字典排序方法的螺旋桨优化设计

为实现螺旋桨效率在一定的设计进速系数范围内的最佳化,本文以母型桨设计进速周围多个进速点对应的敞水效率为目标函数,以螺距比的径向分布为优化变量,以推力和空泡性能为约束条件建立优化数学模型,基于字典排序方法对优化模型进行求解。得到了优化后的螺旋桨螺距比径向分布,并将优化结果与以设计航速点的螺旋桨效率为目标进行优化后的结果进行对比。结果表明,由于船舶航行时航速的变化,以设计航速点的效率为目标进行螺旋桨优化往往达不到预期的节能效果,需要综合考虑设计航速周围内多个工况点对应的效率。     

高速水面舰船多工况螺旋桨叶剖面优化设计

针对水面舰船的高、低航速多工况服役需求,通过增强桨叶剖面在低空泡数条件下的负荷和控制桨叶剖面在高空泡数条件下的流动分离,提出了一种螺旋桨叶剖面参数化构型。在此基础上建立了多工况叶剖面优化设计方法,使舰船螺旋桨在高、低航速下均能有效、经济航行。以DTMB 5415舰船螺旋桨为例,优化设计了一个叶剖面,并应用到桨叶设计。通过与常规NACA剖面桨在多工况下的对比模型试验获得验证,试验结果表明:对应20 kn航速时,两种剖面螺旋桨的水动力效率相差1.5%;在对应40 kn航速工况下优化剖面桨水动力效率比NACA剖面桨高6.4%,并避免了推力突降风险。     

双速比齿轮箱匹配性能分析

从减速机组的工作特性入手，根据螺旋桨工作特性以及航行特性图，分析双这比齿轮减速推进的配合性能，并给出了确定最佳第二级速比的两种方法，从实例计算的结果看，对航行工况变化较大的船舶采用双速齿轮箱装置是有效的。     

螺旋桨逆转工况下的船舶运动仿真

近年来,船舶航行速度和吨位不断提升,海上运输交通更加拥挤,船舶碰撞、搁浅等事故频繁发生,这些都对船舶的操纵性能提出更高要求。船舶在港口等船舶较密集的工况下,需要进行频繁的停船、转向和倒航等操作,为了保障航行安全,船舶停船和倒航主要利用螺旋桨的逆转来实现。因此,研究螺旋桨逆转工况下的船舶运动特性有重要的意义。本文建立螺旋桨逆转工况下的力学模型,对螺旋桨的转矩、横向力等进行数值模拟,并进行船机-桨运动模型的Matlab/Simulink仿真分析。     

船舶推进中两种动态平衡的研究

为了明确船舶推进中功率、力等各物理量之间的平衡关系,正确使用船舶主机防止其超负荷提供相应的理论依据,文章分析了螺旋桨的推力与船舶航行阻力的动态平衡过程.推导了螺旋桨转速、船舶的航速、螺旋桨的相对进程以及螺旋桨所消耗的功率等各物理量之间的关系,即:当螺旋桨的相对进程一定时,船舶的航速与螺旋桨的转速成正比,螺旋桨消耗的功率与其转速的三次方成正比;而当螺旋桨的转速一定时,随船舶航行阻力系数的增大,船舶的航速将减小,螺旋桨消耗的功率将增大.最后,在上述理论分析的基础上,进一步讨论了螺旋桨的转速发生变化时,船舶的航行经济性问题.     

基于长短期记忆神经网络的船体及螺旋桨性能退化评估

采用线性插值和时空插值构建包含气象、航行性能和机舱信息的船舶综合数据库，经统计分析筛选出9个输入变量，基于长短期记忆神经网络建立航速预测模型，获得由预测航速与实测值的残差描述的船体及螺旋桨性能退化的特征参数，建立以航速残差的时间序列为路径的船体及螺旋桨性能退化评估方法。基于某30万吨散货船一年的航行数据进行性能退化评估，航速预测结果的均方误差为0.01，目标船的性能退化路径具有时间相关性和单调变化的趋势。     

Z型双桨全回转船舶螺旋桨缠绕异物的排除

此文介绍全回转船舶在航行中螺旋桨缠绕异物时，巧妙地利用Z型动力装置自身功能，排除螺旋桨缠绕物，提高船舶安全性。     

螺旋桨切割法在突发事件中的实际应用

对船舶在航行过程中螺旋桨叶片出现突然折断后的船舶推进性能作了分析计算，获得了螺旋桨折断后主机转速、功率及航速的变化关系。实船航行性能测试结果同计算预估相当吻合，说明该分析计算方法具有实际应用价值，可为今后出现类似突发事件时的参考。     

冰载荷和纵倾角对螺旋桨强度的影响

[目的]在冰区航行对船舶螺旋桨强度的要求很高,因此对不同情况下螺旋桨的强度进行研究十分重要。[方法]基于有限元方法,以Workbench为工具,计算在冰区运行的不同纵倾角螺旋桨不同工况下的应力、应变,并在计算前开展网格收敛性研究。[结果]由分析计算结果可知:冰级越低,螺旋桨桨叶受到的冰载荷就越小,应力、应变也越小;部分工况下螺旋桨的应力、应变变化十分类似;较大的纵倾角对螺旋桨桨叶的应力、应变影响较大。[结论]计算结果可为冰区船舶螺旋桨的强度设计提供参考。     

多船并行航行轨迹精准控制算法研究

多船并行时,为精准控制船舶按照期望轨迹航行,研究多船并行航行轨迹精准控制算法。构建多船并行航行模型,分析多船并行航行位置与速度信息、动力控制量信息后,从首摇转矩与螺旋桨转速调节的角度,研究轨迹控制方法。将需控制轨迹的船舶当下位置与速度信息、期望位置与信息,作为基于位置与速度调节的多船并行航行轨迹控制算法的控制样本,计算当下位置与速度的误差值后,由模糊控制算法整定航行轨迹控制器3种控制参数,输出位置控制量、速度控制量,作为船舶首摇转矩、螺旋桨转速控制量,实现多船并行航行轨迹精准控制。实验结果表明：使用此算法,理想工况中多船并行航行位置与期望位置、航行速度与期望速度均一致;恶劣工况中多船并行航行轨迹的X轴位置误差、Y轴位置误差均小于0.2 m,轨迹控制结果精准。     

航天测量船任务航行工况优化设计技术

航天测量船的任务航行工况设计，不同于任务前后的航线设计。为确保作为移动测控站的航天测量船完成对各类航天器的跟踪测控任务，其任务航行工况设计时必须考虑诸多约束条件。本文以某重大航天发射任务为例，介绍了航天测量船任务航行工况需满足的约束条件与优化设计技术．并对设计结果进行了分析，为其它船舶执行类似特殊任务的航行工况设计提供一定的借鉴。     

基于热-结构耦合的螺旋桨无键联接可靠性研究

螺旋桨的安装质量直接影响船舶的航行安全。由于航行中环境温度的变化,导致螺旋桨无键联接的可靠性发生改变,但难以运用仪器对其进行有效的监测。利用Pro/E建立桨-轴无键联接的三维模型,运用ANSYS的热-结构耦合方法分析:船舶在温度0℃~35℃的水域航行时,螺旋桨无键联接的接触压力、等效应力的变化量。通过仿真值与理论值的对比分析,结果表明,螺旋桨无键联接的接触压力、等效应力随温度的升高近似成线性的减小;桨-轴的应力在接触边缘区域存在奇异性;温度是影响过盈量选取的一个重要因素,在螺旋桨安装选取过盈量时应将理论值增加一个安全系数。     

螺旋桨激励力下的舰船振动特性分析

考虑螺旋桨脉动压力与轴承力的影响,开展了螺旋桨激励力对舰船振动的影响研究;分析了某舰船在最大航速、巡航速度下等不同航行状态下的舰船振动,得到了不同航行状态下舰船的振动响应;计算结果表明:高航速下螺旋桨激励力对舰船的振动有一定影响,低速时螺旋桨激励力对舰船的振动影响不大;对于同一航速而言,双桨同时工作较四桨同时工作时的振动偏大,从减小振动角度出发,宜采用四桨同时推进的方式航行.     

极地科考船全回转推进器受损原因及预防措施

为降低带有全回转推进器和动力定位(DP)功能的船舶在极区航行时的风险,分析某科学考察船在极地作业过程中螺旋桨受损的实际案例,结合后期管理效果,提出以下措施:加强值班瞭望;及时取消DP功能,恢复手动操纵;单车受损时,利用推进器的"悬停"功能克服水涡轮作用于螺旋桨上的力以保持螺旋桨相对平稳,减轻振动。在两极海域航行的船舶应充分考虑极地条件的特殊性,对可能遇到的问题做好预案,确保船舶的安全和科考作业的顺利完成。     

双速比齿轮箱匹配性能分析

从减速机组的工作特性入手,根据螺旋桨工作特性以及航行特性图,分析双速比齿轮减速推进的配合性能,并给出了确定最佳第二级速比的两种方法,从实例计算的结果看,对航行工况变化较大的船舶采用双速齿轮箱装置是有效的.     

可调螺距螺旋桨零推力螺距敞水力矩特性研究

文章利用可调螺距螺旋桨零推力工况的一般概念来求解零推力螺距工况的敞水力矩特性.作图法和解析法并用,以MATLAB为工具,解得可调螺距螺旋桨零推力螺距工况时的敞水力矩系数,从而解决了可调螺距螺旋桨在推进装置推进特性研究中经常遇到的零推力螺距敞水螺旋桨特性的建模问题.文章还对本研究结果趋势拟合的合理性进行了间接检验.     

自适应型螺旋桨

英一家螺旋桨制造厂,最近研制世界第一台自适应船用螺旋桨。这种螺旋桨推力大,可正反两向旋转,在螺旋桨旋转时,船舶航行平稳、改变航向灵活,并节省燃料。该技术在船舶建造业领域中,将有着广泛的应用前景。自适应螺旋桨桨叶是活动型,可根据水流的流向,和水流离心力的强弱,依据流体力学原理自动调节到平衡状态,使船体阻力减小,船体航行平稳。当倒车时,