新型喷水式推进器的工作原理及动态分析

针对传统螺旋桨和喷水推进器能量损耗较大、价格高、修复工作复杂等问题,利用行星轮系设计一种适用于工作在浅水区域的小型快速水下机器人及某些水上小型舰船的高效喷水推进器机构.介绍该喷水推进器的工作过程,利用齐次坐标变换方法分析行星轮系推进装置的工作原理,对其进行运动学分析,得到推进装置末端的位置、速度、加速度解.运用Pro/E中的动态机构分析及仿真模块对推进装置进行动态分析,验证推进装置运动学分析的正确性和推进器工作原理的可行性.     

激光等离子体微推进技术研究进展

随着微卫星技术的发展,微推进器的研究已经越来越紧迫,而激光等离子体微推进器则正是其中的一种。通过对激光等离子体微推进技术的工作原理和国内外研究现状的分析,列举了其相对于其他微推进器的技术特点,也对其目前存在的问题进行了简述。     

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。     

一种船舶推力分配策略的研究与实现

实现船舶快速动力定位,快速高效的推力分配是一个不可忽视的技术难题.一种船舶推力分配策略的研究与实现主要针对可调节的带方向角约束的多推进器推进角度计算问题和各推进器推力幅值分配问题,即带约束的多参数快速最优解的求解问题.以先分配推进器推进角为原则,再采用伪逆算法分配推进器推力,实现推进器能耗最小.实验结果表明,该分配策略可以有效避免相邻近的推进器之间推力衰减,解决其他算法中的多奇异值问题和多次迭代计算问题,并克服其收敛时间长的缺点,实现推力分配计算的快速性、稳定性、高效性.该算法简单可靠,易于在船舶上实现,因此更适用于船舶的高速定位.     

我院六项科研成果通过部级鉴定(评审)

一九八五年十月二十七日至十一月三日,在中船总公司主持下,我院研制的“固体浮力材料”、“深潜器微调与自动定深微机控制系统”、“深潜器用三种浸水承压充油型深潜推进逆变器”、“长基线水声对接引导系统方案样机”,以上四项科研成果通过部级鉴定。“深潜器垂直面操纵性研究”、“深潜器四自由度动力定位控制系统原理样机,”两项成果通过部级评审。     

固体微推进器工作过程数值分析

目的针对一种基于MEMS技术的固体微推进器结构,分析比较瞬态燃烧效应和推进器喉部尺寸对推进性能的影响。方法选择dp/dt燃速瞬态燃烧模型对推进器工作过程进行三维数值仿真。结果在同一燃速模型中随着喉部面积的增大,压强有显著地减小,而推力有明显的增大。结论瞬态燃烧效应不是影响固体微推进器工作性能的主要因素。     

基于MEMS的固体推进器阵列

为满足微小型卫星星载推进系统小型化、微推力、高精度的需求,研制了一种基于MEMS技术的固体化学微推进器.该推进器具有低功耗、低点火能量阈值、无可动部件的特点,理论上具有较高的工作可靠性.介绍了推进器的结构设计、工艺流程,以及推进剂加注方法,并给出了已经加工完成的6×6单元阵列原理样机的推力预测和点火性能初步测试结果.样机瞬时点火功率小于1 W, 平均点火电压低于 40 V, 理论推力约1.7 mN. 与同量级推力的电推进器相比,工作电压大大降低.     

高速公路沥青路面早期损坏与对策

介绍了高速公路沥青路面的三种主要早期破坏形式:结构性破坏、水破坏和严重辙槽,分析了它们产生的原因,提出了解决早期水破坏的措施以及解决严重辙槽问题的几点建议.     

Ⅱ型深潜器陆上联调试验圆满成功

由我校抓总主持设计的Ⅱ型深潜器全艇重要系统、关键设备的陆上联调试验工作按联调试验大纲和联调试验细则的要求,于4月2日在我校圆满结束.Ⅱ型深潜器是我国自行研制设计的第一艘载人、缆控双功型、打捞、探测,作业小型深潜器.该艇结构复杂,自动化程度高,在技术上填补了国内多项空白.该艇是由我校作为技术责任单位进行研究设计,由船舶总公司431厂建造的,作为艇的使用单位船总750试验场参加了部分设计工作.艇内大部分关键系统设备均采用了我校国防“七五”预研的最新成果,如:综控、缆控、逆变电源、电力推进、水下电视、光纤传输等系统.     

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.     

喷水推进器进水流道参数化设计与应用

为了优质高效地设计喷水推进器的进水流道,使其流体动力性能综合兼优,提出了喷水推进器进水流道的一种参数化设计方法.该方法将进水流道的三维几何结构用16个相互关联的参数来描述和构建.流道背部与船体的交界区域以及流道的唇部等流动复杂的区域采用贝塞尔曲线构建.调整16个参数中任一参数的值,其他参数能够根据参数间的关联性自动变化,为快速、灵活、精确地构建和修改进水流道几何结构创造了条件.参数化方法设计的进水流道的综合流体动力性能采用计算流体力学方法进行数值计算,并根据分析结果有针对性地进行流道结构的再调整.将流道几何的参数化建模与流体动力性能的数值计算联合使用能够实现综合流体动力性能优良的进水流道的快速设计.该参数化设计方法用于某喷水推进艇进水流道改进设计时取得了良好效果.     

喷水推进船模旋转叶轮流场的数值分析

为建立喷水推进船的自航试验模型,采用虚拟盘模型和重叠网格模型对装船后喷水推进器内的旋转叶轮进行数值计算,探讨了2种数值计算模型所得喷水推进船模船体的外流场及推进器流道内的轴向速度分布,并分析了喷水推进船模的流场特性.结果表明:2种模型的船体外流场计算结果基本一致,但两者的推进器内流场计算结果存在明显差别,且重叠网格模型的计算结果更接近真实叶轮状态;2种模型都能够模拟喷水推进船模内、外的流场特性,且对局部压力分布和船尾射流造成的兴波干扰效果的模拟结果均具有一致性.     

深潜推进逆变器的分腔充油技术

深潜用复杂电力控制设备的分腔充油是一次大胆的试验。本文初步总结了深潜推进控制设备分腔充油过程中所遇到的各种问题,包括结构设计,内部减压、充油工艺等。实践表明,分腔充油有效地抑制了装置内部温升,极大地改善了电路工作环境,为装置的稳定可靠工作创造了条件。特别是使推进控制装置的尺寸重量有可能大为减小,或在尺寸不变的条件下使装置的功率增加。这对进一步缩小深潜器体积,提高深潜器航速和机动能力及续航力都有重要作用。这一技术可望推广到其它水下动力控制设备。     

冷态试验槽道喷管结构响应与疲劳损伤分析

采用非线性有限元分析方法和局部应变法研究冷态试验槽道喷管在循环工作条件下的结构响应与低周疲劳损伤,对比分析了不同冷却剂循环加载方案与槽道参数(槽宽、内衬厚度等)对槽道喷管结构响应和疲劳损伤的影响. 计算结果表明,槽道喷管结构变形主要发生在与肋连接的内衬区域以及槽道对称面区域,并且喷管中前部的残余应变比喷管后部要大;虽然冷却剂的最高工作压强相同,但采用不同的循环加载方案得到的喷管低周疲劳损伤不同. 随着冷却槽宽度的减小或者内衬厚度的增大,槽道喷管的残余应变和疲劳损伤均逐渐减小.     

拖式与推式吊舱推进器水动力性能数值仿真及对比

为研究吊舱推进器在直航和回转工况下的推进性能,通过RANS方法结合标准k-ε湍流模型对拖式与推式吊舱推进器在不同工况下的水动力性能进行对比分析.分别计算拖式与推式吊舱推进器直航与回转工况下的推力系数与转矩系数,并与试验结果进行对比以验证数值计算的准确性.直航工况推进特性曲线、回转工况的推力系数与转矩系数曲线对比结果表明,数值计算可以准确预报吊舱推进器的水动力性能.根据该模型计算了斜流工况时两种推进器的推力、转矩系数以及轴向力和侧向力系数随角度的变化规律.结果表明,本文提出的水动力模型可以准确预报不同工况下吊舱推进器的水动力性能.     

动力定位船矢量推进器回转动力学响应分析

为研究全回转矢量推进器回转动力学系统的响应特性,对瓦锡兰某型矢量推进器的液压回转系统的组成进行深入分析,研究了泵控液压马达驱动齿轮减速机构带动推进器进行回转的工作原理,建立了矢量推进器回转动力学系统的数学模型,提出了一种全回转矢量推进器实现目标方位角快速跟踪的改进控制方法,构建了一种矢量推进器回转动力学异步控制频率仿真系统,分析了不同目标方位角时推进器的方位角、角速度、液压系统的动态响应特性,建立了矢量推进器回转响应的物理约束条件.仿真结果表明,建立的动力学模型可模拟真实矢量推进器的回转运动响应过程,同时可实现矢量推进器回转方位角的快速、准确控制,对全回转矢量推进器和动力定位船舶推力分配方法的研究具有较重要的指导意义和工程价值.      

高速摩托艇喷水推进器性能分析及其改进

为改进某高速摩托艇喷水推进器推进性能,运用计算流体力学方法通过求解雷诺时均的控制方程,计算喷水推进泵和“喷水推进泵+进水流道+格栅+船体”的流场特性.利用CFX软件进行后处理,分析喷水推进泵和“喷水推进泵+流道+格栅+船体”的流场特性,针对其流道内存在涡流及推进效率偏低现象,提出对流道几何进行优化的处理方案.通过对进水流道进行优化设计,喷水推进效率提高6％.     

微小型化学推进器的性能分析

基于详细化学反应机理对微小型化学推进器进行了零维的瞬态数值模拟．推进器的燃烧室采用良搅拌反应器模型,燃烧室后的喷管采用稳态准一维等熵流理论．着重研究了微小型化学推进器的微尺度特性和启动特性,讨论了引入多孔介质后对系统工作性能的影响．微小型化学推进器的最佳燃气流率范围随系统特征尺寸的减小而变窄;稳态推力、启动性能都优于相同条件下的冷态推进器;引入多孔介质可以提高燃烧稳定性,改善脉冲推进的再点火能力,拓宽高比冲设计工况的燃气流率范围．     

船-泵相互作用对喷水推进器推进性能的影响

为研究喷水推进船快速性预报中船体与喷水推进器相互作用机理,借助于计算流体力学(CFD)方法研究船-泵相互作用对喷水推进器推进性能的影响.通过计算由k-ε湍流模型封闭的RANS方程,分别得到敞水条件下和考虑船体斜升角、纵倾等因素影响的装船后喷水推进器的三维黏性流场,敞水条件下计算结果与试验数据的良好吻合验证了数值模型和方法的可信性.不同斜升角和纵倾模型计算结果表明:船体斜升角和横倾对喷水推进器推进性能影响很小;船体尾升角和纵倾角的变化改变了船体边界层,对喷水推进器推进性能和作用因子影响很大;纵倾角由正变负,喷水推进器对船体边界层的利用增强,使流量变小,功率、推力和扬程变大;进流动量系数、进流能量系数、动量作用效率和能量作用效率均减小.喷水推进器也反作用于船体,产生使船体纵倾角减小的力矩.     

新型可更换预埋槽道的结构优化

为了解决地铁盾构隧道轨旁设备专用可更换预埋槽道的若干技术关键问题,设计一种新型可更换预埋槽道;采用理论计算与有限元分析相结合的手段,设计一种新型可更换预埋槽道结构形式,并对新型可更换预埋槽道的结构优化方案进行设计及有限元分析,确定预埋锚杆的结构和尺寸以及锁紧螺杆、 T型螺栓的型号和规格。结果表明:结构优化方案1的翼缘直径、厚度分别为38、 9 mm,预埋锚杆直径为20 mm,总高度为99 mm,锁紧螺杆规格为M12×60, T型螺栓型号为M12;结构优化方案2的翼缘直径、厚度分别为48、 10 mm,预埋锚杆直径为24 mm,总高度为100 mm,锁紧螺杆规格为M14×60, T型螺栓型号为M14。