基于CFD技术的船舶首侧推槽道构型设计

船体首侧推槽道会对船体快速性能产生不利影响。为减小其导致的船体增阻,以某集装箱船为研究对象,采用实船阻力预报方法研究不同槽道构型下船体阻力性能及流场特性,并对槽道开口参数进行设计优化。结果表明,圆角槽道口能够减阻而倒角槽道口会增加船体阻力,在设计工况下,圆角半径为0.2D_(0)(D_(0)为槽道直径)时的减阻效果最佳,总阻力较原始船型减小了1.36%。研究结果可为首侧推槽道构型的设计提供参考。

基于动力学优化的大跨度板架区域支柱拓扑布局研究

大跨距结构是舰船的典型结构特征之一。大跨距结构的低刚度特征导致结构位移及振动幅值较大,使减振设计难度较大。该文分析了某舰船在艏侧推激励下大跨度板架区域结构振动。针对大跨度板架下支柱的布局,建立拓扑优化基结构,采用变密度法(SIMP法)建立以结构质量最轻为目标函数,考虑指定位置处振动速度约束的看台支柱布局拓扑优化模型,进行动力学拓扑优化设计。研究表明:采用文中给出的大跨距支柱拓扑布局优化方法可得到1套振动控制性能良好的支柱布置方案,该方法可以减少繁复的设计及动力学计算工作量,得到更好的减振效果。

大型船舶艏侧推槽道布置参数优化

为减小侧推槽道带来的船体阻力增值,以某集装箱船为研究对象,开展槽道布置参数优化研究。以设计工况下的总阻力最小为优化目标,以侧推槽道的纵向位置和垂向位置为设计变量,在设计空间内采用全因子法采样,并进行数值仿真,得到样本响应值构成样本空间;采用响应面法构建代理模型,并采用模拟退火算法对该模型进行寻优。结果表明,优化船的阻力性能相比原始船有明显改善,设计工况下的总阻力减小1.7%。

川崎KT-72B1型侧推装置常规故障分析与处理

本文介绍了武汉川崎制造型号为KT-72B1(60 kN,1450/401 r/min,1300 mm)侧推装置的基本构造原理,列举了侧推装置在日常使用过程中的2项控制系统常规故障,并就故障现象、报警指示逐层分析,阐述了设备出现故障时快速解决问题的分析方法和思路。

船舶艏侧推器推力减缩试验与数值计算研究

论文以艏侧推桨为研究对象,用研制的专用动力仪在循环水槽中对艏侧推器螺旋桨进行了敞水试验和带船模艏侧推器的水动力性能试验。采用有限体积法,通过求解非定常RANS方程对艏侧推器螺旋桨敞水以及艏侧推器槽道流场进行了数值模拟,得到了螺旋桨的敞水性征曲线和船舶不同迎流角下艏侧推器的推力系数。将艏侧推器螺旋桨敞水性征曲线以及艏侧推器推力系数结果与试验结果对比,对比结果表明数值模拟能够较好地计算艏侧推器的水动力性能。由于康达效应和桨之间干扰的存在,艏侧推器存在推力减缩,某些流向角下艏侧推器的推力减缩幅度超过20%;此外,数值模拟也给出了康达效应的流场细节。论文结论可作为艏侧推器设计的重要参考基础,对指导工程实践具有重要参考价值。

平台工作船舱室噪声预报分析

基于统计能量法(SEA),采用VA One软件,建立某85 m平台工作船的SEA模型,进行不同工况下的舱室噪声预测,并与实测值进行比较。对比分析平台工作船在航行工况下不同主机负荷时的舱室噪声规律以及动力定位(DP)工况下侧推桨45%负荷时的舱室噪声规律;对比不同激励对舱室噪声的影响,并分析舱室噪声预测时应考虑的一些因素。通过对比不同工况下的噪声预测值与实测值发现,艏侧推桨是平台工作船最重要的噪声源,尤其是在侧推桨出现空泡情况下,噪声超标严重。分析结果可为该类型船舶的降噪措施提供参考。

船舶首侧推器适用的船速域

从侧推器在实践中的应用入手 ,通过对船舶在各船速域中单独使用首侧推器和单独使用舵设备进行船舶改向操纵时船舶转首角速度的定性分析 ,及从侧推力转船力矩和吸附效应两方面对船舶处于各船速域时首侧推器的使用效果进行分析 ,为深入研究首侧推器所适用的速度域问题 ,提供有力的帮助 .

基于振动测量的船舶首侧推振动特征及原因分析

为分析某船首侧推振动强烈原因,采用正负螺距交替增加方案,在锚泊状态下测量首侧推的振动数据。振动速度随着螺距角的增加而变大,当螺距小于70%时,振动速度在桨叶叶频处幅值最大,随着螺距继续增加,振动速度幅值转移至低于叶频区域。首侧推桨叶进流均匀度与桨叶空泡是引起振动的主要原因。因首侧推导臂增加了桨叶负螺距时进流的不均匀度,造成负螺距时振动强度大于正螺距;数值模拟结果显示,70%螺距时,桨叶叶梢区域存在明显空泡,随着螺距的增加,空泡逐渐向叶背区域扩展。根据振动测试分析结果,新设计船舶应优化设计进流条件,增加进流的均匀度。适当选取额定推力较大的侧推型号,以减小电机最大功率的桨叶螺距,降低空泡激励的振动。

基于PLC技术的船舶艏侧推控制系统

船舶艏侧推装置主要有采用螺旋桨变距控制和定螺距桨的电机正、反转三速控制两种,其缺点是智能程度低,线路复杂,耗能高。该研究针对定螺距桨的船舶艏侧推装置,利用变频技术实现变频电机的调速控制,利用PLC技术实现设备的远程智能控制,不仅简化设备,降低成本,减少维护工作量,而且提高的控制性能,改善工作动态过程,减少艏侧推引起的电网冲击、节能。论文论述了变频控制的设计及其重要参数设计和调试,根据负载特性给出相应的控制规律,还从现场总线角度分析控制系统的实现并给出PLC程序设计的说明。

提高船舶微电网艏侧推进器运行能效的控制策略

考虑到船舶电力艏侧推进器频繁快速起停对船舶电力系统(船舶微电网)燃油利用效率和系统稳定性的影响,提出在艏侧推进器直流母线增加储能装置,为艏侧推进器驱动装置供电。该方案可有效降低柴油发电机容量,提高燃油利用效率,降低艏侧推进器起动突增功率对船舶电网电压频率扰动的影响。同时由于艏侧推进器电机制动时可做发电机运行,储能装置可替代消耗电阻吸收快速制动电机产生的电能。设计了一种三相交错并联运行的DC-DC变换器的电压自适应PI控制器,该方案增加变换器的带载能力,并分析了控制器参数的选择范围。仿真结果表明,该控制器在艏侧推进器频繁起动过程中可有效抑制直流母线电压的暂升和暂降,且增加直流变换器的带载能力。

全方位推进器与首侧推器综合作用对船舶操纵性能的影响

以船模自由自航模试验为基础,对采用全方位推进器和首侧推器的船舶特殊操纵性能进行了试验研究,对其原地掉头、纯横移、斜移等操纵方式进行了探索和研究。同时,通过测量首侧推器作用力随航速变化规律,分析了首侧推器在该类船舶上的应用情况,供设计者参考。

基于PSCAD/EMTDC的船舶艏侧推起动性能的仿真与分析

本文采用PSCAD/EMTDC软件对船舶艏侧推装置的起动过程进行仿真,针对艏侧推装置起动时产生的瞬时冲击电流对船舶电网产生的影响进行详细分析,并给出一些优化措施,减轻冲击电流对船舶电网供电质量的影响。

船舶艏侧推器脉动压力数值计算

以艏侧推桨为研究对象,采用有限体积法,通过求解非定常RANS(Reynolds-Averaged Navier-Stokes)方程对槽道流场进行了数值模拟得到槽道壁的脉动压力,为结构减振优化设计提供初始数据输入.数值模拟得到的脉动压力与试验结果吻合良好,压力脉动集中在桨叶梢附近小块区域.通过对比不同来流方向的脉动压力,发现船舶正前方和正后方来流时,压力脉动值分别出现极小值和极大值,压力脉动情况与流场复杂性相关,水流越顺畅,压力脉动值越小,反之亦然.数值模拟得到的槽道内及螺旋桨叶片上完整的压力云图可为结构优化设计提供重要参考数据,具有工程实用价值.

艏侧推流激振动噪声的数值模拟探索

艏侧推工作时产生的高强度噪声对在附近舱室工作或休息的船员的活动造成严重的干扰.针对某海辅船的艏侧推流激管壁振动噪声问题,采用在工程上广泛应用的CFD、CSD和CA商业软件,进行了流体流动诱导侧推管道振动噪声场的数值模拟探讨.首先采用LES方法对船体外绕流和艏侧推管道内流的流场进行模拟计算,提取流体作用在侧推管道壁面的脉动压力作为艏侧推流激振动噪声的激励源;再使用有限元方法计算管壁的结构振动响应;最后,以结构振动响应作为噪声源边界,采用边界元方法数值计算管壁振动的辐射噪声.

某型艏侧推装置典型故障处理及改进措施

通过对艏侧推装置在工作中出现的典型故障进行分析与处理,揭示了艏侧推变距负荷异常、振动、密封漏油及反馈装置链接杆卡滞等异常问题的发生机理,提出了相应的解决与改进措施,对艏侧推装置的后续优化与改进具有重要的指导意义。

关于来流对槽道推进器流体动力性能影响的研究

作为主动操纵装置的船艏侧推器，其侧推效率受船速的影响会有很大的变化。为能有效地进行操纵控制，本文从理论和实验两方面人手，研究了艏侧推器受船速影响的流体动力性能，并在一定的速度范围内，获得了一种理论估算方法。

艏侧推装置及其应用研究

介绍船舶艏侧推装置的基本原理及应用,重点介绍了可调距桨艏侧推装置的组成部分,接口,操纵模式及系统的控制方式。本文对船舶操纵及控制方案中艏侧推的选型,艏侧推装置监控系统的设计具有参考价值。

船舶侧推大功率电动机启动方式与轴带发电机的关联探讨

讨论船舶大功率电动机的启动方式和轴带发电机的关联问题,包含轴带发电机的容量决定以及与船舶母排的联接方式,重点对电压斜坡法软启动方式以及G-M系统软启动方式进行分析,从船厂初期建造成本以及船舶运营中的维护简便性考虑,选择G-M系统启动方式。

航速、横流对艏侧推侧向力的影响

文章以艏侧推为研究对象,在浅水拖曳水池试验室测试设备的基础上,开发了一套安装在拖车上可用于研究航速、横流流速对艏侧推水动力性能影响的试验装置,并模拟某工程船的实际使用工况,在浅水池中进行了模型试验研究与机理分析。试验结果分析表明,康达效应的作用导致船体在出流口一侧产生负压,艏侧推产生的侧向力随着航速的增加呈现递减的趋势,在4kn航速下,艏侧推产生的推力为零航速下的54.9%;艏侧推产生的侧向力随着横流流速的增加呈现递减的趋势,这主要是因为一方面横流对船体的作用力增大,另一反面槽道进出口两边压力差发生改变导致的。横流流速与推力方向相反时,3kn横流流速工况下,艏侧推产生的推力为无横流工况下的67.4%;横流流速与推力方向相同时,3kn横流流速工况下艏侧推产生的推力为无横流工况下的53.2%。研究结果为工程船在作业过程中更好地使用艏侧推提供数据支撑。

海上油田溢油回收船动力定位能力与艏部推进器配置优化

对溢油回收船艏部推进器初始配置方案进行动力定位能力计算,分析其定位能力不足的原因,确定优化的技术思路;对艏部推进器的功率大小、数量、型式以及分组进行研究,得到依次递进的优化方案,提高了该船的动力定位能力,并在满足360°范围内定位能力要求的前提下降低了艏部推进器的功率配置。