基于逆向工程技术的船舶螺旋桨叶数字化设计

螺旋桨是舰船动力系统的关键组件,螺旋桨的桨叶呈复杂的空间自由曲面形状,需要具有很高的精度和良好的水动力特性,因此,船舶螺旋桨的加工和制造难度很大,是船舶工业的研究难点。逆向工程是一种相对于正向工程提出的非常规设计方法,该方法从实际工件出发,利用多种数据采集和分析手段,获取工件的关键特性,最后利用计算机辅助设计方法实现工件的设计与加工。本文介绍了逆向工程技术的加工流程与关键环节,在此基础上研究了船舶螺旋桨的数字化设计技术,有助于提高船舶螺旋桨复杂曲面结构的设计与加工效率。     

快速成型在船舶零件制造中的应用

舰船螺旋桨叶轮和叶片的曲面结构复杂,在水下高速转动时受力状态复杂,因此,螺旋桨叶轮和叶片的设计与制造是船舶工业的重点和难点,为了满足日益增长的舰船制造业需求,提升舰船螺旋桨叶片的制造效率和质量具有深远的意义。本文研究一种FDM快速成型技术,通过船舶螺旋桨叶片的三维重构技术建立模型,利用FDM快速成型机,实现了螺旋桨叶片的一体化熔融铸造和加工。     

计算机辅助设计在船舶制造中的应用

传统设计方法制造舰船时,所设计的船舶零件契合度较低,导致反映舰船结构安全程度的系数不高,为此研究计算机辅助设计在船舶制造中的应用。利用计算机辅助设计绘制船舶组件草图,并根据应用材料特性调整组件尺寸。通过船舶的排水量、吨位、吃水能力、主次度和船型系数等数据计算船体的最大航行速度,根据结果调整船舶总体线型。利用SketchUp软件按照线型结构搭建三维船体模型,实现该技术在船舶制造中的应用。实验结果表明,与传统技术的应用效果相比,所研究技术制造出的船体组件模型契合度提高了11.58%。由此可见,该技术在船舶制造中的应用能力更强,制造的船舶结构安全系数更高。     

现代CAD／CAM技术在舰船上的应用

采用现代计算机辅助设计（CAD）和辅助制造（CAM）系统,是缩短舰船设计和建造周期以及提高质量的主要方法之一。采用CAD／CAM技术能够使设计和建造舰船向现代化技术过渡：完整的船舶模型电子产品定义、并行设计、数据的连续采集和全寿期保障系统。叙述PИTM-船舶CAD／CAM系统。     

船舶推进系统数据库及软件开发

目前,国内的船舶推进系统主要依靠设计人员通过理论计算和必要的经验来完成主要设备参数的确定及选型等,存在设计效率低、难以得到最优方案等问题。针对上述现状,本文在建立船舶低速机推进系统资料数据库的基础上,开发了船舶推进系统计算机辅助设计平台,并对系统平台的关键技术——数据库结构的设计、螺旋桨设计功能的实现及主机和轴系设备选型功能的实现进行了详细的论述。最后,通过26 000吨级成品油船推进系统的设计实例验证了本平台的可行性与方便性,研究成果对推进我国船舶推进系统计算机辅助设计软件的开发具有重要的指导作用。     

舰船调距桨推进装置的建模与仿真分析

近年来,内河航运和远洋货物运输行业发展迅速,作为最安全、承载量最大的运输工具-船舶的操纵性和动力特性引起了业内的广泛关注。螺旋桨是船舶动力系统的主要组成部分,很大程度上决定了船舶的推进效果。为了进一步提升船舶的动力特性,使舰船能够适应复杂的海洋气候条件和动力系统负载,可调螺距螺旋桨推进装置的装机量越来越多。通过调节螺旋桨的螺距角,调距桨在一定范围内灵活调节舰船的推进力、主机负荷等动力参数,使舰船的推进效率和机动性能大幅提高。本文详细介绍了可调螺距螺旋桨的运行特点,建立了螺旋桨控制系统的力学模型,利用Matlab/Simulink平台建立了舰船可调螺距螺旋桨推进装置的仿真模型,并对该调距桨进行仿真分析。本研究在改善调距桨的结构设计,提升舰船动力推进性能等方面有重要的意义。     

基于计算机视觉的船舶操纵受扰力预测模型

常规船舶操纵受扰力预测模型在高海况预测数据幅值较大的情况下,预测过程引入的误差较大,因此设计一种基于计算机视觉的船舶操纵受扰力预测模型。首先分析船舶水上受力,得到不同坐标系下船舶自由度向量,在一定假设条件下得到船舶受力方程,了解船舶的受力情况后对基于计算机视觉的船舶航行图像的质量进行处理,填充连通图像区域,完成图像形态学处理,提取出与船舶操纵受扰力相关的图像兴趣区域,结合船舶自身的特性,完成船舶操纵受扰力的预测。仿真实验的结果表明,设计的预测模型在高海况不同船舶航行速度下,预测误差均小于常规模型,验证了设计模型的准确度。     

基于数值计算的舰船可调螺距螺旋桨水动力性能分析

螺旋桨是船舶动力推进系统的重要组成部分,随着远洋航运业的发展和海洋环境的复杂化,船舶推进系统对螺旋桨的动力性能提出了更高的要求。可调螺距螺旋桨可以通过改变螺旋桨的桨叶螺距调节柴油主机的负荷,充分利用舰船柴油主机的功率。本文借助数值计算方法和有限元分析技术,对舰船可调螺距螺旋桨的水动力性能进行了详细的分析,并对螺旋桨的桨叶强度和螺距修正参数等进行了校核。     

钢板焊接桨的设计检验与强度分析

螺旋桨一般采用铜合金、铸钢及铸铁等三种材料铸造,但一些内河小船出于经济因素等方面的考虑,采取由钢板焊接制作。钢板螺旋桨设计与建造质量的好坏,直接影响到本身的强度和水动力性能,也影响到船舶的安全营运与经济效益。因此,对螺旋桨的设计与制造实施检验是船舶检验工作的一项重要内容。     

CAD/CAM技术在基于UG舰船螺旋桨数控加工中的应用

螺旋桨是船舶动力系统的重要组成部分,通过与水的相互作用力,产生船舶前进的动力。船舶螺旋桨的结构复杂,是一个含有大量自由曲面的零件,因此,螺旋桨的设计与加工存在较大的难度。传统的螺旋桨制造方法包括铸造、锻造等,加工精度和效率很难得到保证。近年来,随着数控加工技术的发展,基于计算机编程的CAD/CAM等技术逐渐在螺旋桨加工领域应用起来。相对于传统的螺旋桨加工方法,基于CAD/CAM技术与UG软件程序相结合,在螺旋桨复杂曲面建模和编程等方面有很大的优势。本文系统介绍了CAD/CAM和CAPP等先进的加工技术,在UG中建立了船舶螺旋桨三维模型,并生成了螺旋桨自由曲面加工的数控程序,大大提高了螺旋桨的加工精度和加工效率,具有重要的实际应用价值。