Design system for optimum contra-rotating propellers

A new type of contrarotating propeller (CRP) system has been developed through the cooperative research work of five shipbuilding companies in Japan (Hitachi Zosen Corporation; Kawasaki Heavy Industries, Ltd.; Mitsui Engineering and Shipbuilding Co., Ltd.; NKK Corporation; and Sumitomo Heavy Industries, Ltd.). This paper describes a design system for an optimum CRP, which is one of the numerous outcomes of this work. The optimum design system is composed of three theoretical programs: (1) the design program of the optimum CRP; (2) the steady lifting surface program of the CRP; (3) the unsteady lifting surface program of the CRP. These theoretical programs will be discussed in the first part of the paper, and the design system supported by these theoretical programs will then be verified by comparing calculated and experimental results.Translation of an article that appeared in the Journal of The Society of Naval Architects of Japan, vol. 180 (1996): The original article won the SNAJ prize, which is awarded annually to the best papers selected from the SNAJ Journal, JMST, or other quality journals in the field of naval architecture and ocean engineering.     

显式分析法在舰船振动特性研究中的应用研究

针对有限元程序在隐式分析方面不能解决大规模计算的弊端,提出用显式分析法对现有计算方法进行改进.研究表明,显式分析法能有效改善因计算规模带来的问题,并能更直观地反映结构的实际振动情况.在此基础上,计及螺旋桨脉动压力与轴承力的影响,针对某舰不同航行状态开展了螺旋桨激励力对舰船振动的影响研究,得到了不同航行状态下舰船的振动响应,分析结果表明:同一航速下,双桨同时工作较四桨同时工作的振动偏大,从减小振动角度出发,宜采用四桨同时推进的方式航行.     

负荷控制技术在船舶推进系统设计中的应用

负荷控制是保证船舶推进系统在动态工况下保护主机的有效手段.通过对定距桨推进系统和调距桨推进系统负荷控制的仿真分析,阐明了负荷控制功能在实际工程应用的基本方法和设计要点,以及在实际工程应用中取得的效果.负荷控制方法可推广应用到其它类似船舶设计中.     

汽力装置回汽制动工况下螺旋桨变工况工作过程分析

针对蒸汽动力船舶回汽制动工况下螺旋桨转速经历了0转速状态,而采用传统的螺旋桨模型无法研究该状态的问题,通过对回汽制动工况中螺旋桨的典型动作过程进行分析,建立回汽制动工况中螺旋桨的变工况数学模型。基于Matlab-Simulink环境建立仿真模型,分析回汽制动工况下螺旋桨的动态运行状况,为回汽制动过程下螺旋桨的运行管理提供借鉴。仿真结果表明:在相同的航速下,倒车汽轮机回汽量越大,处于水轮机状态的螺旋桨所能达到的转速就越低;当对全速倒车的耗汽量实施回汽制动时,可以将96.8%最大航速以下的螺旋桨锁制。     

4500m^3耙吸挖泥船推进系统改造设计及应用

分析了4500m^3耙吸挖泥船的推进系统,通过对主机进行实测,了解使用多年后主机的工作状态。在不改变轴系和调距机构的前提下,设计新的导管可调桨取代原有可调桨,通过理论计算以及改造前后实船测试数据的对比,显示本次改造提高了该船挖泥施工的推力,经济效益显著,达到了节能增效的目的。     

基于流固耦合相互作用的复合材料螺旋桨性能研究

开展复合材料螺旋桨流固耦合相互作用分析,为复合材料螺旋桨设计提供思路,有利于进一步提高螺旋桨的性能。文章进行了螺旋桨二维弹性剖面静力学分析,进而对不同几何复合材料桨叶的流固耦合作用特性做了数值计算比较研究,在此基础上,通过与对应的刚性螺旋桨的比较计算分析,研究了在多工况下的复合材料螺旋桨水动力性能影响,探索了在来流变化过程中复合材料螺旋桨的振动性能。文中研究得出了一些有意义的结论,为复合材料螺旋桨设计及应用奠定了基础。     

船舶四桨布局对水动力相互干扰的分析研究

针对一艘四桨推进的船舶,采用CFD数值仿真方法,分别模拟内、外桨位置变化后主船体及螺旋桨周围的流场,分析螺旋桨的布局,尤其是内、外桨横向、纵向距离的变化对螺旋桨推力系数、转矩系数、以及敞水效率的影响,提出船舶四桨布局的优化方向,给出四桨船布局优化的建议。     

Prediction of the maneuverability of a large container ship with twin propellers and twin rudders

The maneuvering characteristics of a large container ship with twin propellers and twin rudders were investigated using the horizontal planar motion mechanism (HPMM) test and computer simulation. A mathematical model for maneuvering motion with four degrees of freedom (DOF) for twin-propeller and twin-rudder systems was developed and included the effects of roll motion. To obtain the roll-coupling hydrodynamic coefficients of a container ship, a four-DOF HPMM system having a roll motion mechanism and a roll moment measurement system was used. At the full load condition, HPMM tests were carried out for two different 12 000-TEU container ship models, one with twin propellers and the other with a single propeller. Using the hydrodynamic coefficients obtained from the tests, computer simulations were carried out. Simulation results for the container ship with twin propellers and twin rudders were compared with the results for the container ship with a single propeller and single rudder.     

水下无人航行器电动力推进系统启动暂态过程建模与仿真

在水下无人航行器电动力推进系统研发过程中,推进电机的启动性能需要进行反复测试与验证,造成了研制周期长、成本高。针对这个问题,提出了一种利用计算机仿真技术对电动力推进系统启动性能进行测试与验证的方法,建立了电动力推进系统的数学模型并利用SIMULINK对电动力推进系统的启动暂态过程进行了仿真计算。仿真与实验结果证明：该模型可以替代电动力推进系统启动性能测试实验,达到缩短研制周期与降低成本的目的。     

复合材料螺旋桨流固耦合分析方法研究

文章基于面元法和有限元法,开展了复合材料螺旋桨流固耦合数值方法研究,着重探讨了复合材料桨叶有限元建模以及水动力外载荷与结构变形位移的流固耦合交界面数据传递问题,最终集成为一项复合材料螺旋桨流固耦合分析技术,测试了其收敛性。该技术针对5474复合材料螺旋桨的分析结果与文献结果吻合良好,为复合材料螺旋桨性能分析提供了必要的工具。