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。     

进出港航行中的全旋回推进器船舶引航操纵探讨

该文通过对全旋回推进器推力方向控制装置及显示系统进行介绍,就该类型船舶和传统船舶在车舵显示及控制两系统之间的差异进行比较分析,对该类型船舶引航信息交流的具体内容及重要性进行叙述。并结合自身经验对独立机动模式及航行模式框架下,全旋回推进器船舶基于不同引航指令下所具有的相应特点,以此为船舶驾驶员和引航员的安全操纵提供方便。     

L型吊舱推进器直航及操舵工况水动力性能试验研究

针对L型吊舱推进器的结构特点自行研发了一套水动力性能测量装置,并利用船模拖曳水池实验室对其敞水性能进行了试验研究.试验测量了直航状态下进速系数在0~1.3内的螺旋桨推力、转矩以及吊舱推进器单元整体的推力和侧向力等相关性能,并对3个不同进速系数下L型吊舱推进器以0.139 6rad/s的操舵速率进行动态操舵时的螺旋桨及吊舱整体的水动力性能与静态操舵时的水动力性能进行对比.研究发现,右旋桨L型吊舱推进器在向右动态操舵时螺旋桨整体上的推力要较静态操舵状态的大,而转矩偏小,吊舱单元整体受力变化较为复杂.     

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.     

吊舱式推进器偏转工况下水动力性能

针对吊舱推进器的关键技术,探讨了吊舱推进器在偏转状态下的水动力性能.利用空泡水洞以及吊舱动力仪进行了吊舱推进器在偏转工况下的一系列试验研究,比较分析了不同偏转角下吊舱推进器水动力性能.同时,结合RANS（Reynolds averaged Navier-Stokes）方程和RNG（Random number generation） k-ε湍流模型,运用滑移网格方法对吊舱推进器在偏转状态下水动力性能进行了数值模拟,并将试验结果和数值结果进行了比较分析.结果表明：偏转角度越大,试验值与计算值偏差越大,尤其是吊舱推进器沿来流方向推力的偏差较大,但总体变化趋势较为一致.
     

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。     

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。     

吊舱推进器定常水动力性能

采用CFD方法对吊舱推进器黏流水动力问题进行了数值研究.基于混合面方法,在均匀来流情况下,数值预报吊舱推进器定常水动力特性,获得其推力系数、转矩系数等水动力性能参数.以单桨拖式吊舱推进器为例,与试验结果对比,获得了很好的预报精度,能够为工程实际应用以及优化设计提供可靠的流动信息.     

吊舱推进器面元法计算对比

为寻找高效、可靠的吊舱推进器分析手段,研究了迭代面元法和非定常整体面元法求解公式.在此基础上针对吊舱推进器的结构特点,提出将吊舱体和螺旋桨作为整体求解的定常面元法.随后运用这3种面元法计算了某一吊舱推进器,并对计算结果的精度和计算耗时进行对比.结果表明,迭代面元法、非定常整体面元法和定常整体面元法计算精度相差不大,与试验值相比,计算结果的相对误差均控制在5%以内,但定常整体求解方法计算时间最少.通过对定常整体求解面元法公式推导表明,该方法能够适用于其他由螺旋桨和固定构件组成的组合推进器.     

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.     

串列式吊舱推进器操舵工况水动力试验研究

利用船模拖曳水池及自行开发的吊舱推进器测量系统,对双桨串列式吊舱推进器在直航及操舵工况下的水动力性能进行了模型试验研究.在进速系数为0~1.08,舵角为0~90°范围内测量了前后桨的推力和扭矩,以及吊舱单元(包括舱体及前后桨)整体推力、侧向力和转舵力矩.结果表明:前桨受吊舱舱体及后桨的影响较小,后桨则受前桨及舱体的影响较大;吊舱推进器推力随舵角的增加而减小,侧向力及转舵力矩随舵角的增加而增加.     

用非定常面元法预报拖式吊舱螺旋桨水动力性能

用非定常面元法对拖式吊舱推进器的水动力性能进行求解,吊舱和螺旋桨的相互干扰通过诱导速度迭代处理.与将相互诱导速度在周向上进行平均的处理方法相比,文中的方法真实考虑了螺旋桨和吊舱相互影响的非定常性.为了节省计算时间和存储空间,对螺旋桨的求解只在主叶上进行.结果表明,该方法能够对吊舱推进器在均匀来流和在非均匀来流中的水动力性能进行计算.将敞水条件下的计算结果同试验结果进行了比较,两者有较好的一致性.     

吊舱对螺旋桨水动力性能的影响

基于单桨式吊舱推进器定常水动力性能的理论计算方法及试验，探讨了吊舱对螺旋桨水动力性能的影响。性能理论计算中螺旋桨采用升力面理论涡格法，吊舱采用面元法，对螺旋桨与吊舱的相互影响进行了时间平均及迭代处理。通过计算分析了吊舱对桨叶载荷分布的影响，以及吊舱引起的伴流分布特性。     

仿鱼推进的实验研究

模仿金枪鱼的摆尾推进方式,制作了单尾仿生机器鱼.实验测量了机器鱼的航行速度、阻力和系泊状态时尾鳍摆动产生的推力.针对单尾鳍摆动存在的机器鱼的摇艏问题,进一步设计出双尾鳍仿鱼推进器,并将其应用于小水线面双体船,制作了仿生双尾推进的实验平台.在水池中进行了实验研究,结果表明:仿生双尾推进不仅解决了单尾机器鱼游动时的鱼体晃动问题,而且还具有优良的推进效率和操纵性能.作为一种新型的仿生推进器,仿生双尾推进具有广阔的工程应用前景.     

双流传动履带车辆实现方向盘控制的转向机构实体建模与仿真

详细介绍了用CATIA软件进行双功率流履带车辆转向机构控制箱体零部件三维模型的建立过程,同时进行了虚拟装配,通过运动仿真分析验证了此套机构的运动特点和运动规律。以CATIA三维设计软件为平台,采用数字样机(DMU)技术对方向盘控制装置进行了安装调试仿真和运动仿真,并对整套操纵装置零部件之间有无干涉现象进行了干涉检测。     

速差转向车辆的建模验证与操纵性能分析

以一辆装备有双差速液压机械传动装置的8×8速差转向全地形车为研究对象,对其操纵性能进行分析与讨论.建立了速差转向车辆2自由度动力学模型,并对该模型进行了试验验证.试验结果表明,速差转向车辆与阿克曼转向车辆的操纵性能、稳态性能有很大的差异,速差转向车辆特殊的转向能力使其具有更好的操纵性;速差转向车辆的瞬态操纵性能优于阿克曼转向车辆;由于转向过程中会产生较大的轮胎侧偏角,速差转向车辆轮胎易磨损.     

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.     

基于面元法的吊舱推进器性能计算

为研究吊舱推进器性能,应用势流面元法开发了定常流中计入吊舱与螺旋桨桨叶相互作用的水动力性能计算方法.基于格林定理,考虑了分布在桨叶、桨毂、吊舱、支架的定常源和偶极子的联合作用,以及推进系统尾流场中偶极子代表的势流绕流的相互作用.对库塔条件进行设定,并基于三维问题的考虑,计算中引入了横向流的影响,保证随边单元上的压力相等.为满足推型吊舱螺旋桨设计的需要,给出了有关水动力和压力分布的数值模拟结果.计算结果与相应的试验数据的比较表明,计算误差在5%以内.     

吸纳型推进装置“LE RETRALT”

“LE RETRALT”获得法国船级社特许并正式作为吸纳型推进装置在船舶上安装和使用。 该推进装置通常隐藏在船底部,靠油压装置推向外侧。比如停泊时想把船向前移泊,正碰上顶风顶流,此时需要最谨慎的低速操纵。该推进装置便可保证操纵自如和绝对安全。 与第一代首侧舵装置相比“LE RETRALT”更具有重量轻、携便性和可靠性、外推效果佳等特点。     

分布式驱动汽车自适应差速仿真研究

文章针对分布式驱动电动汽车转向电子差速策略进行研究。分析了目前转向电子差速策略,基于车辆转向行驶动力学以及开放式机械差速器工作原理,提出了转向时驱动电机等转矩分配的自适应电子差速策略;基于Matlab/Simulink和Carsim建立的分布式驱动电动汽车联合仿真平台,对比分析了不同转向行驶工况时等转矩分配电子差速策略的分布式驱动电动汽车和开放式机械差速器的集中式驱动电动汽车的差速性能以及操纵稳定性。仿真结果表明,2种驱动方式电动汽车的差速性能相同,相比于集中式驱动电动汽车的转向操纵稳定性,分布式驱动电动汽车转向操纵稳定性稍差。