外挂式可回转推进装置研制课题技术总结

该报告对外挂式可回转一体化推进装置项目2013年度技术工作进行了全面总结,2013年完成了推进装置初样的方案设计和技术设计,并组织了方案设计评审,以及技术设计评审的全部准备工作。在研究中将推进装置划分为推进装置总体、全回转机构和推进电机三个分系统,推进装置总体分系统中完成了高效导管桨和槽道桨的设计研究,全回转机构分系统完成了全回转机构结构设计和回转角度控制和定位研究,推进电机分系统完成了主推进电机、槽道电机和回转驱动电机的设计,基于粘流的数值计算建立了导管桨在回转过程中的水动力载荷分析技术,采用磁耦合及动密封传动方式建立了大功率深水电机动力传动技术,采用高精度的蜗轮+双导程蜗杆传动机构的设计形成了深海回转机构的密封和角度定位技术,在数值计算和模型试验基础上评估的外挂式全回转推进装置和槽道推进装置初样的技术指标可以满足课题任务书和小站的技术要求。     

吊舱式推进装置水动力性能试验研究

对吊舱式推进装置进行了多方案的模型试验研究，考察了串列式吊舱推进装置前后桨的负荷匹配及初始相位角的影响。空泡水筒敞水试验结果表明，无论双桨串列式或单桨拖、推式吊舱推进装置，由于吊舱影响使螺旋桨效率均比常规桨有所提高；但若计及吊舱阻力则吊舱推进装置的系统效率有所下降。可以预见，吊舱式推进装置因其众多的优越性而具有广阔的发展前景。     

船舶喷水推进装置特性曲线及其计算与绘制方法

本文对船舶喷水推进装置特性曲线的形式及计算绘制方法进行了探讨,并对喷水推进装置特性曲线作了必要的分析和介绍了它的使用方法。     

电力推进装置在小型船舶上的应用

列举了小型船舶推进系统中的4种电力推进装置,介绍了船舶电力推进与传统的柴油机推进相比在经济性、安全性和环保等方面所具有的优点,分析了船舶电力推进系统还需要在3个方面进行深入研究。     

渔政船三机三桨推进装置设计研究

通过“中国渔政１１４”三桨船推进装置的研究,讨论了中桨、边桨主机功 率如何分配,部分螺旋桨处于自由转动时附加阻力如何确定,三桨推进时设 计工况如何选取,并给出了分别以中桨单独工作、边桨同时工作、三桨同时工 作为设计工况时的螺旋桨要素．     

吊舱推进船舶操纵性仿真研究

为进一步提高吊舱推进船舶的操纵性能,根据船舶在操纵过程中的运动状态,建立了吊舱推进船舶综合仿真模型。分析吊舱推进器推力大小、回转角度与船舶操纵的关系,改进了现有三自由度非线性船舶运动方程,提出了吊舱推力矢量模型以及具体计算方法。在Matlab平台下分别实现了吊舱推进船舶和传统推进船舶模型的仿真,并比较了这两种船的回转操纵和Z形操纵性能。结果表明该模型能正确地反映吊舱推进船舶操纵运动状态并为吊舱推进控制技术的研究提供了可信的数学模型。     

鱼雷推进性能的经验公式与计算流体力学预测

采用理论预测和计算流体力学（CFD）2种方法对某型导管推进器的鱼雷推进性能和雷体、推进器的水动力性能进行预测分析.结果表明：在航速10.29~25.72 m/s条件下,通过CFD计算的无附体雷体阻力系数与平板摩擦阻力系数和剩余阻力系数之和相差5.2%,即适用于雷型特征的阻力经验公式的精度较高;在进速系数为1.6~2.0时,导管推进器敞水性能曲线的CFD计算值与实验值较吻合,误差小于5%;通过CFD法计算的雷体尾流中推进器的推力、力矩和推进效率与适用于对转桨推进鱼雷经验公式的计算值相差均小于5%,说明适用于对转桨推进鱼雷的推进性能经验公式也适用于导管推进器.     

交-交变频电力推进系统的谐波分析

针对目前阻碍船舶电力推进系统更广泛应用的谐波问题，简述了电力系统的谐波危害，并对交一交变频船舶电力推进系统的谐波生成原因，以及系统输入电流的谐波特点进行了简要的分析．在此基础上，对该类系统的谐波补偿方法进行了探讨．指出选用交一交变频船舶电力推进系统时，应采用有源电力滤波器；选型时，应综合考虑船舶电力推进系统和谐波抑制装置两个方面的因素．     

新型船舶综合全电力推进模拟实验系统研究

在简要分析全电力推进船舶发展的基础上,构建了一种新颖的船舶综合全电力推进实验模拟系统.通过比较"变频器-异步电机"系统的两种高性能控制方法VC(矢量控制方法)和DTC(直接转矩控制方法)的优缺点,分别对推进单元中的推进电机和螺旋桨模拟电机采用不同的控制策略,取得了试验数据和波形,实验验证了该模拟系统的可行性.     

深潜器推进形式的选择

文章首先分析了深潜器推进装置设计与使用的原则,这些原则应该是满足潜器良好的操纵性能,高的推进效率和小的重量。接着提出了四种可供选择的特种推进器:槽道推进器、Z 形推进器、直翼推进器和全方向推力推进器,文章分别简述了它们的工作原理、工作特点,引入了 Bendemann 系数作为指标比较了它们的效益差别。对于槽道推进器作者进行了必要的实验,揭示了这种推进形式的一种特征。文章最后设想了各种推进形式在深潜器上应用的组合方式,并指出了该课题今后的一个研究方向。     

利用激光实现飞行器推进的概念和关键技术的分析

激光推进是一种新颖独特的推进方法，是由发射技术和航天技术发展起来的先进的推进技术，通过吸收远距离传输的激光能量产生推力，它具有优于现存推进形式的几个明显特点。激光推进涉及到许多方面的研究，仅对激光推进的一些设计思想，特别是对激光推进的关键技术——激光支持的爆轰波进行了讨论。     

激光推进中不同状态工质性能综述

激光推进是推进技术研究的一个新兴热门领域。通过调研大量的文献,介绍了激光推进的概念、发展优势,总结分析了气体、液体和固体工质在激光推进中的性能,介绍了依据不同状态工质的特点提高推进性能的两种方法。     

关于磨料磁流体射流可行性的分析

通过对前混合磨料射流和后混合磨料射流进行对比分析,发现了两种磨料射流技术均存在一些技术缺陷。为了解决这些问题,对磁流体推进技术展开研究。通过Fluent软件对磁流体中磨料运动进行分析;并且通过试验装置验证了直流式磁流体推进装置能够对磁流体产生增压效应,形成了直流式磨料磁流体射流。在直流式的基础上,分析了交流式磨料磁流体射流的优点,展望了交流式磁流体推进技术在磨料磁流体射流上的应用前景。通过电磁场方程以及流场方程建立数学模型,分析了其在磨料射流上应用的可能性。     

喷水推进器转舵装置的模糊自适应比例-积分-微分控制

为解决喷水推进器在复杂海况下转舵装置难以控制的问题,在常规PID控制的基础上引入模糊自适应控制,并建立了转舵装置控制系统仿真模型,以实验室现有喷水推进装置为基础,设计搭建了以施耐德PLC为控制核心的试验平台,仿真和试验表明相对于常规PID控制方法,模糊自适应PID控制策略具有动态响应速度快、超调量较小和抗干扰性能强的优势。     

磁场驱动柔性微纳机器人研究进展

 磁场驱动微纳机器人无需化学燃料,因而可以在水、血浆、组织液等多种液体环境中使用。它可以在生物体内进行无损伤远程调控,并易于进行运动控制,这些特点使得它在医疗领域具有广泛的应用前景。微纳机器人尺寸极小,处于低雷诺数环境中,需要克服高黏性力实现运动。磁场驱动微纳机器人有表面型、螺旋型和柔性驱动型3种。柔性的磁场驱动机器人通过外界磁场力产生周期性变形,在低雷诺数环境中实现推进,与微生物的推进方式类似,具有推进效率高、对磁场强度要求低的优点。本文综述了磁场驱动柔性微纳机器人的制备、驱动方式、运动性能和运动控制性能研究进展。     

小型电力推进船舶推进控制系统

针对小型电力推进船舶推进控制系统简单、对复杂环境适应性差的问题,在借鉴传统内燃机动力推进船舶主机控制策略基础上,根据小型电力推进船舶的特点和推进控制功能要求,提出了更加完善的控制系统方案,并建立了系统仿真模型.仿真结果表明,所提出的控制系统方案是可行的,提高了电力推进船舶的稳定性及安全性,使小型电力推进船舶更能够适应海上多变的环境.     

仿生叶轮机构水上推进特性仿真与试验

对一种水上仿生推进装置进行流体力学仿真,并根据处于多种工况下若干组仿真数据,对该推进装置的力学特性进行分析。着重研究并归纳在不同转速和出水高度条件下,推进装置的升力、推力和功率曲线的变化规律,总结有助于仿生推进装置设计与优化的结论。最后,借助叶轮机构试验系统进行相关试验,并用试验数据来印证分析结论的合理性。结果表明,随着转速的提高,推进装置所产生的升力和推力同时增加,机械总效率和推进效率增大,但托举效率减小;当推进装置的轴心距水面越高时,在一定范围内,其推进效率和托举效率越大。合理的结构设计能够大幅提升装置在各种工况下的推进效率和托举效率。     

Propulsion Challenges for Small Spacecraft： 2005

Introduction Small (<100 kg) spacecraft propulsion systems present many unique design problems because of the need to minimize the system size and weight. Propulsion is vi- tal because it significantly enhances the spacecraft’s maneuverability, transform…     

"船-泵-机"匹配方法研究

为了提高舰船喷水推进系统的性能,分析了“船-泵-机”匹配方法。以螺旋桨推进为例,介绍“船-桨-机”匹配的目的、思路、步骤和方法。着重研究“船-泵-机”匹配的特殊性以及相应的方法。以某喷水推进船为例,运用上述方法进行喷水推进系统性能分析,指出了喷水推进与螺旋桨推进在推进性能方面最显著的差别之一,即最薄弱环节由“柴油机-螺旋桨”推进系统中的主机变成了“柴油机-喷泵”推进系统中的喷泵。     

基于动力系统模型的四旋翼推力估计方法

为解决四旋翼飞行器的精确控制需要使用动力系统推力,而该飞行器推力不可直接测量的问题,提出了一种悬停状态下的四旋翼推力估计方法.对四旋翼动力系统建模,并建立了悬停状态下用于推力估计的线性系统,以动力系统输入控制值和四旋翼姿态及高度输出测量值作为新系统输入,使用状态观测器对四旋翼推力进行估计.结果表明,基于动力系统模型的四旋翼推力估计方法可有效估计悬停状态下四旋翼动力系统所产生的推力.