吊舱式电力推进船舶螺旋桨匹配设计仿真研究

在国内,吊舱推进器的设计还处于理论起步阶段,尤其是吊舱推进器螺旋桨,其设计方法尚未成熟,而螺旋桨的设计对于整个推进系统推进性能的影响又尤为关键,关系到船—机—桨匹配的综合推进性能。为此,采用常规螺旋桨敞水特性图谱等效设计POD螺旋桨参数的方法对吊舱推进器螺旋桨进行设计,分析吊舱式推进船舶船—机—桨的匹配性能。为了提高设计效率及优化推进系统的推进性能,针对吊舱式电力推进船舶,采用常规螺旋桨等效设计方法设计POD螺旋桨参数,同时基于LabVIEW图形化编程语言开发船—机—桨匹配数值分析软件以对设计参数进行静态匹配计算,并与母船的推进效率进行对比,选取最优化的螺旋桨参数作为POD螺旋桨参数,以优化推进效率。研究结果表明：采用常规螺旋桨等效设计方法设计POD螺旋桨参数的方案,同时结合开发的船—机—桨匹配数值仿真分析平台,可以方便、快捷地对吊舱式推进船舶进行船—机—桨匹配分析计算比较,提高推进性能。     

污底对拖网渔船的影响分析

本文根据污底的生长特点,从船舶阻力和船机桨匹配两方面,结合了渔船的工作特点,详细分析了污底对拖网渔船的影响。污底增加不但会增加船舶阻力,同时还会对船舶推进性能产生负面影响,最终加剧了拖网渔船船机桨不匹配状况。     

船机桨稳定配合工况数学模型及仿真分析

船机桨的稳定配合关系直接决定船舶的运动效率和能量转换的优劣。本文建立包含螺旋桨推力、螺旋桨扭矩、船舶阻力、伴流系数、推力减额系数的船机桨稳定配合数学模型。以实船参数仿真分析了船舶航速、螺旋桨有效推力、船舶阻力、螺旋桨扭矩以及螺旋桨吸收功率的变化曲线,可为船的船机桨配合选择及航行操纵提供理论指导。     

船机桨匹配及数值仿真

对于一个确定船舶的船、机、桨系统,其主机特性曲线、螺旋桨有效推马力曲线和航速在不同的螺旋桨转速下具有特定的对应关系,根据其对应关系和船机桨运行参数、几何参数及其相关性能曲线,可以由任意两个已知数据求得另一个数据以及螺旋桨的推力、桨轴转矩和船舶航行状态。文中根据这个原理,可以实现船机桨之间的匹配。匹配过程中本文采用MMG操纵运动非线性数学模型,参考相关经验公式和数值算法求解运动微分方程,并考虑各种海况对船舶运动的影响,来模拟船舶实际操纵性运动。最后,在VisualC++平台上结合Fortran计算程序,实现船机桨系统的匹配仿真。     

基于遗传算法的船舶推进系统船、机、桨匹配云平台设计

随着海上运输业的蓬勃发展,船舶的航行速度、吨位和功率不断增长,船机桨匹配越来越受到造船业的重视。船机桨之间的完美匹配有利于提高推进系统的功率和航行速度,降低船舶油耗,增加航行时间。本文在分析船舶航行过程中船体阻力特性和螺旋桨推进特性的基础上,设计船机桨匹配设计方案,建立合适的目标函数,并利用遗传算法进行船机桨参数优化计算。实验结果表明,遗传算法计算精度高,收敛速度快。     

基于调距桨推进系统的稳态特性仿真

为有力支撑船舶推进系统的优化改进,预测系统稳态特性,建立柴油机、齿轮箱、轴系、调距桨等子系统的数学模型,并在Simulink软件平台上搭建推进系统仿真模型。利用船模试验结果验证仿真模型的准确性,基于典型设计工况下的系统控制参数对稳态特性进行计算,分析了船、机、桨匹配参数对船舶动力性和经济性指标的影响。结果表明:当螺距比一定时,随着主机转速的增大,全船航速随之呈现增大趋势;当主机转速一定时,随着螺距比减小,全船航速变得越来越小;合理选取主机转速和螺旋桨螺距比时,可以实现船舶的最大航速。     

船舶调距桨推进系统的建模与仿真

介绍了集装箱船舶可调螺距桨推进仿真系统,建立了主机、螺旋桨转速、液压离合器和螺距控制的数学模型.依据容积法模型建立了柴油机仿真的实时算法及PID调速器、螺距、螺旋桨推力及船舶阻力实时仿真模型,设计了调距桨推进系统机旁、集控室和驾驶室的控制逻辑和软硬件设备.对调螺距、主机供油、主机转速、船舶航速的仿真结果与实船推进系统相似.用Visual Basic语言在Windows 2000操作系统上开发了包含仿真软件及人机界面的轮机模拟器系统,并成功应用于船员实操培训和轮机工程专业本科生教学.     

船舶机桨匹配设计与分析计算平台研究

为了方便、快捷地实现船舶机桨匹配设计及性能分析,依据荷兰船模整理完成的B型螺旋桨新图谱,通过数值计算与回归得到螺旋桨匹配设计过程中各参数回归函数,利用C#编写机桨匹配计算程序,并对船舶航行性能及主机工况进行分析.通过对比分析得到设计的计算平台可以很好的满足计算精度的要求.     

混合推进船舶"船-泵+桨-机"匹配方法研究

为提高混合推进船舶推进系统的性能,分析了"船-泵+桨-机"的匹配方法.介绍了"船-桨-机"与"船-泵-机"的匹配方法、思路与步骤,着重研究"船-泵+桨-机"匹配中的泵、桨负载分配对推进性能的影响.以调距桨特性曲线与喷水推进推力曲线进行混合推进舰船的快速性计算,螺旋桨重载降低推进效率,喷水推进重载容易产生空化.为避免喷水推进泵产生空化,调距桨的螺距、转速可调范围变窄.     

调距桨推进特性分析及其控制系统设计研究

具体归纳了船舶调距桨推进装置的工作特性及特点，并与定距桨进行了对比分析，总结出适用于可调螺距螺旋桨的三类船舶;在此基础上提出了基于模糊神经网络控制的调距桨控制系统的设计，仿真试验结果表明了调距桨控制系统设计的合理性.     

36000dwt多用途船动力系统集成方案设计研究

根据36000dwt多用途船主推进系统任务书和船级社要求,基于船型参数,分别运用HydroC omp软件和Ship Power软件进行船舶阻力计算及对比分析,以获取船舶阻力;基于船舶阻力,运用HydroC omp软件进行船机桨匹配初始设计,以获取主机功率及螺旋桨最佳转速;综合考虑主机功率、螺旋桨最佳转速、初始投资、油耗、质量及功率储备等因素进行主机选型分析,以确定主机型号;基于主机型号及船舶阻力,运用HydroC omp软件进行船机桨匹配终结设计,以获取螺旋桨桨径、螺旋桨平均螺距、螺旋桨盘面比及螺旋桨效率等主要参数;基于船级社规范进行轴系初步设计,以确定轴系轴径并最终完成该船方案设计研究。研究结果表明,该方案设计不仅满足设计任务书要求,还可据此确定主机型号、轴系和螺旋桨的基本参数,完成动力系统的报价,进行主机、轴系毛坯及螺旋桨等长周期零部件的订货。     

珠江闽江船舶航速预报算法开发及实船验证

根据内河船模试验数据对船舶有效功率估算方法艾尔法进行修正,应用图谱回归公式计算螺旋桨推进功率,考虑船机桨匹配进行珠江、闽江船舶航速预报,通过实船试验对航速预报结果进行验证,结果表明,预报结果符合工程精度,具有良好的实用性,可用于珠江、闽江现有船舶标准化认定工作。     

基于CFD的污底位置对船舶阻力的影响分析

污底现象广泛存在于船舶航行过程中,船舶污底的附着会使船舶阻力增加、推进效率下降,燃油消耗增加,影响船舶的性能。为深入研究污底对船舶阻力性能的影响,本文以附着污底的散货船为研究对象,基于CFD方法,分析污底的不同分布形式对船舶阻力性能的影响。建立船体三维模型,通过数值模拟计算结果与实船使用数据结果对比,验证CFD技术在船舶阻力性能预报中的可靠性。     

船舶单桨工况拖转调距桨性能计算及其对快速性的影响分析

利用CFD方法对某调距桨敞水特性进行数值计算,并利用实验数据对计算结果进行校验。对于该桨各螺距下大进速系数时的敞水性能采用CFD计算结果与二次曲线逼近相结合的方法获得,以适当扩大调距桨的敞水特性曲线在水涡轮工况的范围。建立了某推进装置主机、传动装置、调距桨、船体阻力的数学模型,在Simulink环境下集成为"船-桨-机"推进系统仿真模型。对单桨工况的稳态特性进行仿真计算,着重研究了不工作调距桨自由拖桨时的拖桨阻力。结果表明:1)不工作桨自由拖转时,将不工作桨螺距设定为最大值时拖桨阻力最小,船舶的快速性最好;2)航速和不工作桨螺距是影响不工作桨拖桨阻力的主要因素,航速越高,拖桨阻力、拖桨力矩以及拖桨转速越大;不工作桨螺距越大,拖桨阻力越小,拖桨力矩与拖桨转速先略微增加而后减小至最小值。     

120m内河邮轮线型设计与试验

运用CFD数值模拟技术和模型试验相结合的方法,优化设计豪华邮轮线型和螺旋桨,模型试验和空泡激振力试验表明,设计的船型阻力低,推进效率优良,设计桨空泡性能优良,诱导激振力非常小,使船舶的经济性和舒适性得到了保证。     

桨舵组合式节能推进器设计及水动力性能验证

为减小螺旋桨尾流能量耗散,提高桨舵系统的推进效率,开展桨舵组合式推进器设计研究。首先,基于适伴流设计思想结合面元法编制最大阻力减额的扭曲舵设计程序,获得桨后舵不同展向位置的扭曲角度,并通过与一前端削平的舵球及桨毂光顺连接形成桨舵组合式推进器的设计方案。然后,采用数值仿真分析获得均匀流场中桨舵组合式推进器的水动力性能、压力分布与流场特性等细节,初步验证设计方案的合理性。最后,开展船后桨舵组合式推进器的水动力性能试验,获得不同航速下螺旋桨和舵的水动力性能。试验结果表明,桨舵组合式推进器较原型桨舵推进器的效率在全航速段均有一定程度的提升,在设计工况点提升值达2.7%,证明设计方法正确,设计方案合理可行。     

机桨匹配初步设计软件实现方法研究

研究现有机桨匹配初步设计软件设计方法及其存在缺点,提出正确实现机桨匹配初步设计软件思路和实现方法.该方法从初步设计概念出发,搜索满足机桨匹配且效率最高的桨及对应主机,可用于绘制船舶一定航速下,定桨径不同转速及不同桨径最佳转速机桨匹配分析曲线.变换不同航速,还可得到完整的分析图谱.     

某高速艇匹配桨的研究设计

针对某高速艇的设计状态和实际吃水状态，进行了船、机、桨匹配状况的分析研究，探讨了高速过渡型艇的阻力和推进因子的估算方法，研究了MAU型螺旋桨在高速艇上应用的可行性；进行了船舶处于实际吃水状态下的匹配桨的研究设计，供今后批量建造此型船舶参考应用。     

船机桨系统仿真实验数学模型的研究

以电力推进船舶为仿真对象,根据实际的螺旋桨参数,采用8阶Chebyshev多项式对四象限螺旋桨特性曲线拟合,将其表示为解析形式,建立船舶运动时螺旋桨进速比、有效推力、转矩、船舶阻力等子系统的数学模型,得出船速的计算公式,供船机桨系统数学分析和仿真研究使用。     

越南22 m拖网渔船机桨匹配研究

针对越南渔船机桨匹配存在主观性强,不能较好发挥船舶动力总成性能情况,以越南坚江22 m木质渔船为研究对象,通过NAPA建模、静水力计算和航速与阻力预报,最终匹配出一套动力总成,即:主机选用潍柴A6型柴油机,螺旋桨选用直径1.7 m、螺距比0.621、桨叶数4、盘面比0.571的B型桨。