多轴对顶活塞式发动机的动力性能

对于多軸二冲程对項活塞式发动机而言,进排气活塞的布置方式、各曲軸的轉向情况都是較多的,因此发动机具有多种运动学方案。各方案的实现条件(即排气活塞提前角及各气缸夹角的数值)是不同的,同时,它們的动力性能如曲軸主軸承負荷、发动机发火均勻性、平衡性、軸系扭轉振动特性等亦各有所异。本文对多軸对项活塞式发动机的发火均勻性及外部平衡性的計算方法进行了探討。发动机的发火均匀性与曲軸的曲柄排列及橫排各气缸的发火間隔角有关,而后者又决定于发动机的运动学方案。由于各列气缸是斜置的,而活塞的止点位置又不一致,因此以正反轉矢量方法来討論发动机外部平衡性是最为方便的。該型式发动机装置的扭轉振动当量系統为具有多个相同分支的齿輪連接分支系統,它的扭轉振动可分为两部分——节点在齿輪处的振动(共节点振动)和节点在軸上的振动(同相振动)两种形式。文中对多个相同分支軸系的扭轉振动特性作了初步分析,并对消减危險扭轉共振的措施和改进发动杌的平衡性提出了一些看法。此外也給出了三軸及四軸发动机的計算結果,可供該型式发动机設計时的参考。     

船用汽输机扭转叶片设计

本文主要討論船用汽輪机扭轉叶片的基本原理和設計方法。将常用的等环量与等噴嘴流出角二种扭轉規律,用普通的解析方法推导其条件性、設計方法,並加以比較。並将設計中所需要的数据选擇与结构設計中所允許的誤差范圍提出一些不成熟的見解,以供討論或参考。     

关于噴水推进船舶的操纵性問題

本文根据所选擇的噴水推进装置及其特性,提供了噴水推进船舶操纵性問題的研究特点和一般研究方法,推导出喷水船舶的操纵运动方程式,分析了它的航向稳定性和各种迴轉性能問題,并与一般螺旋桨推进船舶作了比較,得出了相应的結論和有关計算公式。     

物体在液体中摇动时粘性阻尼之研究

本文介紹了物体横搖时粘性阻尼之試驗方法。根据試驗結果分析了摩擦阻尼对横摇之影响。发現:橫摇摩擦阻尼之变化規律与定常运动情况下物体作直綫或旋轉运动时之摩擦阻尼变化規律很相似。对于横搖摩擦阻尼来說,其临界雷諾数Re_(ICP)=2.9×10~5。船模和实船之間可能会出現显著的尺度效应。横搖摩擦阻尼不仅取决于雷諾数的大小,而且还受斯特罗哈数的影响。从对龙骨之防搖性能研究中得出龙骨尺度和横搖阻尼力矩之間的变化規律,并给出了龙骨之計算公式如下: 根据試驗結果分析,当龙骨之間的間距(c_k)/B>0.7时,其間距之大小已不影响龙骨之阻尼作用。小于此值,則对龙骨阻尼效果会产生影响。对于龙骨来說,船模和实船之间,同样出现了很大的尺度效应。比較自由振蕩和強迫振蕩两种方法的試驗結果得出:对于横搖来說,其粘性阻尼系数在小衰减情况下两种方法所得的结果没有什么差別;在大衰减情况下用白由振蕩方法所得阻尼系数值要比用另一种方法高一些,但并不很大。甚至在很大的衰减情况下其差額也不超过15%。     

定压式增压四冲程柴油机在部分工况下配合工作的计算方法

近年来,增压发动机的变工况性能問題日益得到重視。本文旨在对定压式纯廢气透平增压四冲程柴油机的变工况计算提出一种新的列线图解法。图解法的主要特点在于利用閉合方框线的概念,可以簡单而又迅速地确定出发动机与透平增压器配合工作的平衡运行点,避免了繁瑣的解析方程試算。作者最后还引用試驗数据与計算結果进行比較,証明计算方法的精确程度能符合工程要求。     

双身发动机动力性能分析

本文对双身发动机的动力平衡性能以及扭转振动性能,作了较为详细的分析,指出了该种发动机在振动方面的特殊之处,并得出了若干结论,可供设计中的参考。     

純透平增压二冲程柴油机变工况工作点和特性曲线預算法

本文提出一种有关純透平增压单流扫气二冲程柴油机在船用变工况下,其脉冲透平增压器与柴油机间配合工作点的預算方法,并从而計算出增压柴油机的变工况特性曲线。算法的基本路线是运用单元部套的特性线、或特性式,按增压器与柴油机间的流量平衡条件,和增压器压气机与透平间的功率和轉数平衡条件,求解扫、排气参数間的关系;并与推进特性关系式相結合,求得工作点参数和气缸循环指标参数。具体計算时,系統地編制有关流量、功率和轉数平衡的,以及推进特性的三組P_K—P曲线,按曲线叠加后等轉数的交点,求定增压器和柴油机的配合工作点参数。     

基于功率流的宽带复式动力吸振器优化设计

本文以简支薄板为主振系统，对其附加复式动力吸振器，提出以输入系统的净功率流在整个激励频带内的总声功率级为控制量的优化设计方法。通过算例，将普通动力吸振器与复式动力吸振器的吸振效果进行对比，揭示了复式动力吸振器适合于弹性体振动控制的宽带吸振性能；对复式动力吸振器结构参数优化以及结构参数与安装位置的联合优化设计的研究，表明吸振器的安装位置对其吸振效果影响很大；另外还研究了质量比与吸振效果的关系，为复式动力吸振器在弹性振动控制中的推广应用奠定了基础。     

基于滑模控制的作动器研究

为有效地消除船甲板由于发动机或螺旋桨不平衡矩所引起的振动,研制了一种新型作动器,其激振频率及激励力幅值均可实现在线调节,由于这种激励幅值的在线调节,使得整个系统的控制方程为非线性,为了消除控制系统参数变化和外部扰动对其跟踪性能的影响,将滑模控制引入其伺服跟踪控制,同时为了减小滑模控制器的颤抖采用了基于趋近律的位置及速度跟踪.仿真及实验结果表明滑模控制器具有较强的鲁棒性和跟踪性能,能有效地控制船甲板的振动.     

低频率比下发动机轴系的扭振

文章阐明在低频率比下发动机轴系扭振特征的主要成份是滚振,频率比越低,滚振越大。频率比系指激励力矩的频率和单结扭振自振频率之比。因此,滚振既存在于大型低速发动机装置中,也存在于高速发动机装置中。本文作者导得多缸发动机轴系的滚振计算公式。同时应用了三质量模拟系统,探讨了转动惯量、刚度、阻尼和激励力矩对系统的滚振、扭振及其合成振动的振幅和相位的影响效应,与内在关系。文章列举了若干不同类型的发动机动力装置的扭振实测结果,并运用了模拟系统分析的结论,剖析各动力装置的低频率比下的扭振特性。     

双轴平衡系统的4R22/26机用作船用主机简介

众所周知,对一般的四冲程柴油机,由于结构原因,四缸机存在着一个用常规方法无法平衡的二次惯性力,因而其振动情况总是比其它偶数缸发动机恶劣。通常认为四缸、四冲程发动机不宜作主机。而芬兰·瓦特西拉 VaSa4R22/26机有一个独特之处,配有双轴平衡系统,将这二次惯性力完全平衡,从而使四缸机在振动方面与六缸,八缸机处于同等地位,彻底解决了这个问题。本文对双轴平衡系统的4R22/26机     

一种船用发动机扭振测量方法及其硬件实现研究

本文提出了一种新的能实时预报船用发动机主轴系统扭转振动的精确测量方法.首先,根据脉冲填充法的原理,在主轴作匀速转动的条件下,推导了一个用于精确计算齿脉冲发生时刻主轴系统扭振振幅的理论公式.然后,由该式建立了实时求取主轴系统扭振数据的递推算法,并给出了测量主轴平均转速的公式.文中也对扭振算法的基本误差和主轴转速变化的影响进行了讨论.最后给出了一个基于FPGA实现本算法的硬件电路,并使用动态系统仿真工具SystemView对其工作性能进行了模拟和评价.结果表明:理论计算与实验数据有良好的吻合.     

论变压增压系统发动机的单缸模拟增压试验

当采用外源增压的方法,在单缸机上进行模拟具有变压增压系統的多缸发动机的工现的試驗时,一般常用一个固定出口截面积的背压調节器来代替变压增压系统中的軸流式廢气渦輪机,为了建立起单缸机与多缸机尽可能接近的工况,背压調节器的出口截面积应合理地选取。本文首先从比較等压条件下工作的渦輪机与在变压条件下工作,噴嘴环分组进气的反作用式渦輪机的工作条件的不同点出发,引用分流系数A的概念,并假定渦輪机內的流动是准稳定的流动。然后由連續方程式、工作輪能量方程式、工作輪进口速度三角形关系式以及渦輪机的反动度定义,推导了計算背压調节器出口截面积的方法,并給出对一台高速四冲程V-12缸廢气渦輪增压柴油机的計算例子。其次作者給出在多缸机上,增压器試验平台上以及在单缸机上的試驗結果,作了比較,表明上述分析是可取的。并从試验結果中也可以明确,按上述方法在单缸机上模拟多缸机的工况能达到滿意的程度。在文中也介紹了进行单缸模拟增压試驗的装置和經驗。     

船舶扭振计算软件开发及关键技术研究

船舶动力系统的推进轴系是指柴油主机输出端轴承到船舶螺旋桨之间的部分,对船舶动力性能起着关键性的作用。船舶推进轴系的结构复杂,轴系的扭转和振动对各轴承和部件有不利的影响,因此,研究和降低推进轴系的扭振计算有十分重要的意义。本文建立船舶推进轴系的扭振数学模型,在此基础上系统研究推进轴系扭振运动和响应计算,并在软件Matlab平台上完成船舶扭振计算软件的设计和开发。     

水力式升船机平衡重系统单竖井模型振动试验研究*

水力式升船机是我国提出的具有自主知识产权、利用水能作为提升动力和安全保障措施的新型垂直升船机形式。针对该型升船机研究现状,设计制作平衡重系统单竖井简化模型,对其进行不同频率不同振幅正弦振动试验。结果表明：低频产生的振动响应比高频明显,且振幅越大振动响应越激烈;当试验频率接近模型结构自振频时,竖井与浮筒间隙水体晃荡剧烈,浮筒上下运动明显,承船厢也随之上下晃动,这对升船机的平衡安全运行具有不容忽视的影响,需要进一步深入研究。     

螺旋桨安装位置对轴系扭振之影响

船舶动力传动轴系的扭转振动,一般取决于发动机的激振力矩,但在某一定条件下,螺旋桨激振力矩也有十分重要的影响。本文根据轴系扭振的基本原理,认为螺旋桨激振力矩能起消振作用的条件,除了其振动圆频率和简谐次数与发动机激振力矩相同外,主要取决于螺旋桨激振力矩的初始相位角。据此,按不同振型推导出与发动机相匹配的能起最大消振作用的螺旋桨安装角φ_(opt)计算公式。     

集装箱船弯扭耦合振动分析

本文基于薄壁结构力学基本理论，提出了一种适合于大开口集装箱船弯扭耦合振动分析的薄壁梁有限元模型。该模型考虑了翘曲、剪切及剖面转动的影响，以及货舱大开口和抗扭箱（甲板梁）引起的结构不连续性。其例中，计算结果与三维有限元分析结果、模型试验结果相当吻合，而薄壁梁有限元的计算效率要高得多，算例还表明抗扭箱（甲板梁）对提高集装箱船的抗扭刚度有十分重要的意义。     

无人船发动机前端附件驱动系统横向振动性能研究

通过对无人船发动机前端附件驱动系统横向振动特性分析,提高发动机输出稳定性和状态监测能力,提出基于动力学和结构可靠性分析的驱动系统横向振动分析模型,采用载荷引起的应变信号特征分析方法,提取前端附件驱动系统横向振动信号模型,对振动信号进行不同速度等级下载荷分析和动态响应特征提取,结合对部件的动力学和结构可靠性特征分析,根据信号幅频特征提取结果以及振动惯性参数检测结果实现对驱动系统横向振动性能动态分析。测试表明,该方法对驱动系统横向振动的动态监测能力好,实验结果验证了该方法对振动特性数值建模方法的可靠性与精度。     

直翼推进器的性能分析及其理論

本文簡要地介紹了直翼推进器的作用原理,与其他船用推进装置的性能作了比較,并分析了直翼推进器对船舶操纵性、稳定性的影响,指出了在經常改变航行条件的船舶上使用直翼推进器的优缺点。文中指出直翼推进器的直翼处于非定常运动状态,利用静定假設計算直翼,理論数据的誤差很大,推力及效率值均偏高。作者利用机翼周期性振动的理論及試驗结果推导了計算直翼推进器性能的理論公式,并論证了直翼推进器横向移动时引起与移动方向相反的力的現象,即当直翼推进器来流有偏斜时,出現垂直于推力方向的横向力。     

迁移矩阵法在船体弯扭耦合振动分析中的应用

本文讨论了迁移矩阵法计算大开口船舶弯扭耦合振动问题，导出了多种点迁移和场迁移矩阵，并作了集装箱船的弯扭耦合振动分析。计算表明：用迁移矩阵法分析大开口船舶的弯扭耦合振动具有占用内存少、数据准备简单等优点。