无人帆船翼帆桅杆根部应力影响因素及其影响规律研究

为研究翼帆桅杆根部应力的影响因素及其影响规律,基于等效原理提出了桅杆根部应力的数值计算模型,并通过有限元计算验证了所提模型的准确性。基于所建模型推导发现,对桅杆根部应力造成影响的参数共包含4个外部参数(无人帆船横摇周期、横摇幅值、横摇角度、翼帆偏转角度)和3个翼帆本体参数(翼帆重心高度、翼帆质量、偏心距离)。基于所建模型分析了上述因素对桅杆根部应力的影响规律,发现应力值与横摇周期成递减的负二次幂函数关系,与横摇幅值、翼帆重心高度、偏心距离和翼帆质量成正比,应力值随偏转角度的变化曲线与正弦曲线相吻合,并且在一个横摇周期内应力值曲线呈现正弦波形。最后,针对应力集中于桅杆根部的情况,提出了一种设置加强筋以优化结构的方法,并通过有限元计算和转台晃动实验分析的方法进行了验证,发现所提方法可以有效减小翼帆桅杆工作过程中根部的应力值。

船舶翼帆回转速度的非线性补偿控制

针对翼帆回转控制实验中出现的起动升速、制动降速过程转速曲线的非线性特征,建立翼帆转速与调速阀电流关系的数学模型及其逆函数模型。基于翼帆回转液压实验台的阀控调速开式液压系统,采用非线性前馈补偿控制和实验研究方法对调速阀电流进行补偿控制。实验结果表明:该补偿方法能够得到线性度较高的升速、降速曲线,同时也能够提高转帆精度,是翼帆回转前馈补偿控制研究的关键步骤,为翼帆回转控制器设计和翼帆的实船应用奠定基础。

翼帆回转实验台液压系统实验特性研究

根据翼帆空气动力学特性和受力分析结果,设计并搭建翼帆回转液压实验台。将不同类型的控制信号和控制时间分别施加于电磁调速阀,从而对系统进行控制信号起动、制动的实验研究。为了使翼帆能够安全、精确地回转,以可靠性和稳定性为评价标准,最终确定最佳控制信号和控制时间,为翼帆回转实验台控制器设计奠定实验研究基础,同时为翼帆回转机构及其液压驱动系统设计和实船应用提供理论基础。

翼帆回转液压系统非线性补偿控制实验特性研究

翼帆回转液压系统工作应具备稳定性,在所搭建的翼帆回转液压实验台上,翼帆回转可以通过对该液压系统中的比例调速阀缓慢开启、关闭动作进行缓慢起动、制动,在对比例调速阀非线性补偿控制的基础上,将不同类型的起动、制动控制信号分别施加于比例调速阀,以可靠性和稳定性为评价标准,最终确定最佳控制信号,为翼帆回转实验台控制器设计奠定基础,同时为翼帆回转系统设计和实船应用提供实验研究基础。

某新型无人帆船的结构设计及翼帆气动性能分析

为了满足无人帆船在进行海洋调查时航时长、范围大和寿命高的要求,本文设计了一款新型无人帆船。通过SolidWorks软件建立无人帆船的三维模型,并采用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)对翼帆的气动性能进行分析。在考虑帆船航行实际工作状态的前提下,通过比较柔性帆、刚性帆和翼型对称截面与非对称截面的性能,确定了主帆为NACA 0021,尾翼为NACA 0018翼型的对称刚性帆,以提高帆船的气动性能。同时,采用与飞机升降舵类似结构的尾翼控制翼帆与来流的攻角,极大地降低了控帆的难度与功耗。为分析翼帆的气动性能,选用SST k-ω模型在Fluent中进行模拟分析。研究结果表明,翼帆的升力系数较大,空气流动平稳,并未出现涡流区,同时,翼帆表面压力呈现平滑的过渡现象,使气流可以平稳的从主帆表面分离,满足设计要求。该研究对使用无人帆船探索海洋具有重要意义。

无人帆船的翼帆气动性能研究

为了促进无人帆船在海洋调查等方面的应用,对一种无人帆船的刚性翼帆进行了气动性能研究。首先,对翼帆模型进行参数化建模,运用Fluent软件的SST模型对其进行CFD分析,得出襟翼位置、展弦比、锥度比和倾斜角对翼帆气动性能的影响规律。其襟翼距离主帆较近时会减小翼帆的升力系数,襟翼上下位置对翼帆的升力系数不产生影响;主帆采用大展弦比会提高翼帆气动性能,其次,采用锥形主帆,当锥度比τ=0.45时,可以降低主帆重心和根部的弯曲载荷,同时翼帆仍具有较好的气动性能;随着主帆倾斜角度的增加,翼帆气动中心降低、升力系数减小。

湖区拖网渔船装置翼帆的实验

本文是1988年9月至11月在我省东洞庭湖进行拖网渔船装置翼帆节能效果的实验总结。一、试验准备情况1.选择实验船:选定两艘具有代表性的渔船作为本试验的实验船,分别为1号船和2号船,两实验船的主要技术参数如下:1号船主机功率12马力。

双翼帆式自航模型快艇

双翼帆式自航帆船模型快艇是用较硬的、类似于模型飞机机翼的翼帆来代替软性的普通船帆，再借助风力产牛的空气动力，推动件水面航行的一种顺向行程的模型快艇。它具有空、海模型相结合的特点。流体动力学的独特性能，在该艇的航行速度和航线稳定方面被明显地表现出来。由于它不需要安装动力机械和遥控设备。

两项技术革新

两项技术革新把帆船上的织物制的帆用活动的直立的翼来替代可以改进其性能。这就是为什么在一些双体赛艇上使用这种翼帆的原因。现在这项技术正在提供给普通水手使用：英国沃克翼帆系统公司研制出一种外形是４３英尺，有３个船身的［三体船］。巡航快艇的船员可以无须离开...

装帆船舶航线优化方法

对安装翼型硬帆船舶航线优化方法进行研究.以节能功率为航线优化设计的目标函数,综合考虑航海地理、海洋风况等因素,提出一种装帆船舶航线优化方法.以新加坡-台湾航线为例,对参考航线与现有航线进行计算分析,提出一条节能功率最大的优化航线.结果表明,安装风帆船舶在本文提出优化航线上航行时可比现有航线节省功率3.23%.