采用直翼推进器的舰船动力装置仿真

直翼推进器可在360°范围内快速改变推力方向及大小,具有优良的操纵性和机动性,因此,被广泛应用在对动力系统有特殊要求的船舶中,如拖船、扫雷艇和海洋工程船等。本文以采用直翼推进器的船舶为研究对象,通过分析船体、柴油机以及直翼推进器之间的能量转化,采用MMG操纵运动非线性数学模型,建立Matlab/Simulink模型,进一步研究基于直翼推进器的船机桨匹配特性,为进一步提高直翼推进器实船应用提供参考。     

船体伴流对直翼推进器水动力性能的影响

[目的]直翼推进器是一种特种推进器,其借助从船舶底部伸出并围绕垂直轴往复式摆动的桨叶产生精准且无级可调的推力,有必要研究敞水和伴流条件下直翼推进器的水动力性能.[方法]首先,通过分析直翼推进器的工作原理,推导出叶片的多重运动规律公式;然后,基于RANS方程和κ-ε湍流模型,采用滑移网格技术计算直翼推进器的敞水性能;最后...     

基于动力定位应用的直翼推进器水动力特性分析

直翼推进器具备良好的操纵性及机动性,适用于有较高动力定位控制要求的船舶。文章分析了直翼推进器的工作原理,并结合实船选型及安装情况进行了水动力特性初步分析,该结果可为后续动力定位控制策略和算法研究以实现推力最大化或效率最大化提供参考。     

直翼推进器诱导的船体表面脉动压力预报方法研究

直翼推进器是一种特种推进器,具有操纵性能优良、响应速度快等优点,多用于操纵性能要求较高、航行状态多变的船舶.这项研究通过分析直翼推进器工作原理,推导了叶片多重运动规律公式,并采用滑移网格技术,建立直翼推进器诱导的船体表面脉动压力预报方法.与试验数据比较,验证了该方法的准确性.研究发现,与常规螺旋桨一样,直翼推进器诱导的...     

基于CFD的直翼推进器水动力性能研究及参数影响分析

本文在直翼推进器工作原理分析的基础上,以某型直翼推进器的缩比试验模型为研究对象,利用CFD方法进行了建模与仿真,对该型直翼推进器流场特性、敞水性能、桨叶载荷等水动力特性进行了研究,并对不同桨叶结构参数对推进性能的影响进行了比较分析,可为直翼推进器水动力性能预报、桨叶及推进器机构设计与优化提供有效支持.     

直翼推进器水动力性能数值模拟

在直翼推进器的工作原理分析的基础上，以某型直翼推进器的缩比试验模型为研究对象，利用基于计算流体力学的数值模拟方法进行了建模与仿真，并通过将数值仿真结果与试验数据相比较的方法验证了仿真方法的准确性。在此基础上，对直翼推进器的流场特性、敞水性能、桨叶及整桨载荷等水动力特性进行了分析，为直翼推进器水动力性能预报及桨叶及推进器设计提供了技术支撑。     

基于动力定位应用的直翼桨模拟器开发

直翼桨能够在不改变转速的情况下实现推力大小和方向无极可调,因而被广泛应用于高动力定位控制要求的场合。然而配套的直翼桨装置往往都是引进设备,供货周期长,因此在船舶设计阶段,一般并不具备动力定位控制装置与直翼桨实物联调的条件。直翼桨模拟器的开发可弥补这一缺陷。文章以直翼桨水动力性能研究为基础,通过映射关系实现推力矢量与控制点信息之间的解算,模拟直翼桨的工作性能,从而为接口调试、协同控制算法验证及优化设计提供条件。     

浅谈选用螺旋桨时应考虑的主要参数

船舶在水中航行时遭受到阻力,为保持一定的航速,必须供给船舶一定的推力以克服它所受到的阻力,推力是来自船上专门设置的一种设备,此设备称为推进器,推进器运转时必须消耗能量,所消耗的能量由船舶动力装置供给,所以推进器的作用是将船舶动力装置所提供的能量转化成克服水阻力、推船前进的推进功率,推进器的种类很多,有风帆、明轮、喷水推进器、z型推进器、直叶推进器及螺旋桨等。由于螺旋桨构造简单,重量较轻,效率也较高,因而被绝大多数船舶所采用。螺旋桨和船体、主机在船舶航行中构成了一个统一的“联动机”,由主机供给能量,使螺旋桨旋转…     

船用直翼推进器研究

主要介绍了船用直翼推进器的基本原理,分析了桨叶摆动曲线对水动力的影响并提出了改善其推进性能的方法,最后将直翼推进器与螺旋桨推进器的优缺点进行了定性比较。     

全旋回推进器船舶推力方向控制装置及方向显示系统

介绍全旋回推进器推力方向控制装置及显示系统,探讨和阐述了操纵船舶全旋回推进器的操纵要点,有助于船舶驾驶员和引航员的安全操纵.     

一种动力定位船舶推力分配策略研究

推力分配是船舶动力定位系统的重要组成部分,主要作用是计算各个推进器应发出的力,使船舶上的合力和合力矩满足控制要求。本文针对特殊海况或者工况下推力分配存在的问题设计了一种自适应组合偏置推力分配策略。该策略可以根据外力方向选择合适的分组方式,并根据环境力的大小自适应调整偏置量的大小,并综合考虑了推进系统的燃油消耗和机动性。仿真结果验证了该策略的有效性。     

一种基于直翼推进器的动力定位推力分配方法优化研究

推力分配是动力定位控制算法中的重要组成部分,在满足执行机构的物理约束和任务使用约束的同时将高层控制器的指令转化为底层执行机构的控制输入,实现期望控制指令的最优化实施。本论文采用改进的推力分配算法对配备直翼推进器的船舶进行约束条件下的推力分配优化研究,并以某型工程船为背景进行仿真验证,结果表明相比逻辑算法该优化算法效果更佳。     

螺旋桨横向力——直航状态

单桨单舵船在直航时,螺旋桨横向力是船舶破坏自身直航运动的扰动力。为此,需不断压舵来克服此扰动力,以保持船舶的航向。显然,它将带来能源的消耗。为了考察影响螺旋桨横向力诸因素,作者就船桨舵的不同组合,计及各种浸深比,对直航正舵状态螺旋桨横向力进行了探索性的试验研究。根据试验结果的探讨,作出了有关要素的定性分析,并提出用不同装载和吃水差状态船舶在直航正舵时的横向力推力比,作为船舶直航性能优化设计的衡准和船舶操纵的指导。为了给定衡准值的数值范围,尚需对船舶直航时船桨舵的横向力作系统的理论和实验研究。同时,其研究成果将有利于提高自动舵的功能。直航性能的优劣,可用约束模试验加以鉴别。     

基于遗传混沌粒子群混合算法的船舶动力定位推力分配研究

针对船舶动力定位系统中一类非线性有约束的推力分配问题,提出了一种以粒子群算法为基础,并引入混沌理论和遗传算法中交叉及变异策略的混合算法。建立以推进系统能耗最小为目标,包括推进器功率消耗、磨损、推力误差等;以推进器推力、方位角的工作范围和变化速率等为约束条件的多变量非线性有约束优化问题。通过仿真表明,该算法能够解决该优化问题,而且能够兼顾船舶推进系统的能耗和操纵性能,有效地提高了船舶动力定位系统的相关性能。     

船后吊舱导管推进器系柱水动力数值预报方法研究

作为吊舱式推进器的一种形式,吊舱导管推进器因其附体复杂,且受到船尾线型及其他附体影响,水动力性能研究具有较大挑战.文中基于RANS求解流场,利用滑移网格技术处理螺旋桨的旋转,研究海工船舶船后吊舱导管推进器系柱水动性能数值预报,分析偏转角对不同位置吊舱导管推进器的系柱推力和扭矩影响,并通过模型试验结果,验证了该数值预报方法.     

航海模拟器中船舶平旋推进器的数学模型

建立一种用于航海模拟器的平旋推进器(Voith Schneider Propeller,VSP)的数学模型。通过操作硬件设备获得VSP桨的等效螺距比以及VSP桨产生的总推力在船体纵向、横向分力的百分数;利用已公开的VSP桨第一象限图谱计算总推力的大小;将分力的百分数乘以总推力即可得到在纵向、横向、首摇上的分力(矩)。将上述得到的VSP桨推力(矩)作为外力叠加到船舶运动方程中,采用四阶龙格——库塔积分得到VSP船舶运动的态势,提供给航海模拟系统的其他模块。实现了航海模拟系统的人——机交互功能,增加系统中船模数据库的多样性。     

船舶动力推进系统加速性能优化策略

针对船舶动力推进系统存在的加速速率慢的问题,提出一种加速性能优化策略。首先,分析船舶动力推进系统的结构组成,根据全回转推进器的输出功率、船舶侧推力和力矩以及推进器动作时船舶扭矩的变化,构建船舶动力推进系统的数字模型。利用调速器调节转速,以恒定增加率提升主机转速,利用传动系统将主机转速和扭矩传送至定距螺旋桨,推进船舶加速。最后,利用变频器超前控制方法,优化船舶动力推进系统的加速性能。实验表明,该方法可以优化船舶动力推进系统的加速性能,使船舶快速达到加速目标,降低船舶的燃油消耗率。     

特种船舶用低噪声直翼推进器

直翼推进器(VSP),多年来成功地用于要求有高度机动性可靠性操作简便的特种船舶上。典型的例子是所谓直翼桨拖船(Voith-Trecker)—一种现代化的拖船,其推进器和舵在前面,拖曳具在后面以及所谓艏艉同型渡船,在艏艉各装有一个 VSP。在所有这类船上,机动性能总是决定性的因素。这种推进装置另一为人熟悉的特性是低噪声级(水下噪声)。本文简要地介绍了推进器的使用趋势和由Voith 公司提出的解决方案。     

基于RANS方程的对拍翼推进器推进性能分析

文章基于RANS方程,应用动网格技术,数值计算分析了一种基于地效应原理的对拍翼推进器的推进性能,探讨了来流速度,拍动频率、振幅对推进性能的影响。计算结果表明拍动频率越高、拍动振幅越大则推进器的推力越大,而推进效率则会随来流速度以及拍动振幅的增大而呈现先增大后减小的趋势;同时对比分析了双翼对拍与单翼拍动产生的推力和推进效率;这种推进器构造简单,仅通过简单的相对拍动就可产生垂直于机翼轴向的推力,通过机翼的旋转就可产生任意方向的推力,能够满足水下机器人做六自由度运动的推力需求。     

推力鳍对吊舱推进器水动力性能的影响

考虑利用螺旋桨旋转尾流能量以及提高航向稳定性,提出一种带推力鳍的吊舱推进器,采用CFD方法计算其不同进速下的推力系数、转矩系数以及侧向力,并与常规吊舱推进器水动力性能进行了比较。结果表明,加推力鳍后推进效率最大提高达1.6%,航向稳定性也明显改善,鳍的存在有效分割了螺旋桨旋转尾流,引起诱导速度及舱体压力的变化。