波浪滑翔器辅助螺旋桨推进技术研究

为提高在特定条件下的航行速度,以“先锋Ⅲ号”波浪滑翔器为研究对象,在水下牵引机尾部增加螺旋桨推进器以获得辅助推进动力。首先,介绍整体的结构组成和辅助推进系统的工作原理;其次,建立水下牵引机和螺旋桨推进器的数值模型,利用CFD分析水翼在不同攻角和螺旋桨启、闭时对推力和航速的影响;最后,开展静水池和海上航行试验,将仿真结果与试验数据进行对比分析。结果表明,静水航行时,水翼在0°攻角且螺旋桨转速为288 r/min,仿真预报航速为0.47 m/s,总推力4.88 kgf,与水池试验测得航速0.4 m/s接近;3级海况时,水翼在5°、10°攻角仿真,启动螺旋桨,航速分别提高0.37 m/s和0.24 m/s,与海上试验平均0.34 m/s的航速增量数据接近。验证了数值模型的可靠性,可为波浪滑翔器辅助推进技术的深入发展提供参考。

螺旋桨推进轴系摩擦自激扭转振动研究

螺旋桨推进轴系中,转子扭转振动和轴颈-轴承非线性摩擦的耦合可诱发自激振动。为研究轴系摩擦自激扭振的形成机制和基本规律,采用速度依赖型的Stribeck摩擦模型描述轴承-轴颈的动摩擦特性,通过拉格朗日方程和主振型叠加法建立了推进轴系摩擦自激扭振的非线性动力学模型。其后利用多尺度法分析了自激扭振发生的临界参数条件和基本规律,运用数值积分方法进行了动力学响应计算,并研究了主要物理参数对轴系摩擦自激扭振产生条件的影响。研究方法和结果可为推进轴系系统设计提供必要的理论参考。

摩擦激励下螺旋桨推进轴系自激振动特性分析

水润滑轴承摩擦诱导的螺旋桨推进轴系振动是造成舰艇艉部高频振动噪声的重要诱因。针对摩擦诱导的螺旋桨推进轴系非线性自激振动特性进行研究。基于拉格朗日方程和模态叠加方法建立摩擦激励下螺旋桨推进轴系的非线性动力学方程,轴承—轴颈的动摩擦特性采用速度依赖型的Stribeck摩擦模型进行描述,同时考虑非线性摩擦、扭转振动和横向振动的耦合作用。运用Newmark-β和Newton-Raphson迭代相结合的方法求解系统非线性动力学响应。分析结果表明,在摩擦激励自激振动作用下系统动力学特性均被激发,系统的弯扭耦合振动特性易诱发螺旋桨推进轴系产生摩擦自激振动现象。

四旋翼无人机双螺旋桨推进跟踪最优控制仿真

双螺旋桨推进跟踪系统在四旋翼无人机悬吊的动态环境中,要求根据上位机实时控制指令调整空间位置,保证双螺旋桨推进系统在空间中始终保持精准的位置输出。如何降低外界的随机扰动对系统的影响,同时保证系统的动态跟随性能是设计的一大难点。为了解决上述问题,提出了一种利用干扰观测的最优控制器方法。采用极点配置法设计干扰推力观测器实时观测出外部干扰推力。通过前馈补偿的方式降低干扰推力对系统的影响。为了平衡系统误差和输入的控制量,设计最优控制器来保证整体反馈系统的鲁棒稳定性。通过对设计的控制器进行仿真验证,表明优化后的系统受到扰动时有更小的超调和恢复时间,说明带有干扰观测器的最优控制器能够有效地补偿外部扰动,提高推进系统的位置响应精度及抗干扰能力。

类空化效应下的水下螺旋桨推进器推力预测

类空化效应是由于水下螺旋桨推进器近水面高速旋转时,在螺旋桨与水面之间形成漩涡,从而将空气吸入桨内导致推进器效率极大降低,引起推力损失和噪声的现象。螺旋桨推进器作为大多数水下机器人的唯一动力源,类空化效应的产生将极大影响机器人运动控制的稳定性。提出了一种基于高斯过程的水下螺旋桨推进器推力预测方法,可以实现类空化效应下的高精度推力预测。介绍了类空化效应并揭示类空化效应的产生机理。建立了基于贝叶斯估计的推进器推力模型,对未出现空化效应时的推进器推力进行准确预测。在此基础上,提出了基于高斯过程的推进器推力预测模型,利用基于贝叶斯估计的推力预测模型与基于高斯过程的类空化误差补偿,实现对类空化效应下的推力预测。通过试验验证了基于高斯过程的类空化预测模型的精确性与有效性,为水下机器人近水面的高精度运动控制奠定基础。

推进式螺旋桨飞行中桨叶温度测量与尾气防冰性能评估

为研究推进式布局螺旋桨表面温度分布特性,评估发动机尾气防冰功能,对螺旋桨进行了飞行中的温度测量试验,在桨叶上布置了Pt100热电阻和K型热电偶,通过无线近距遥测系统实现信号传输,测量螺旋桨在不同高度和发动机状态飞行时的表面温度。结果表明桨叶前缘尾气显著影响区温度随半径增加先升高后降低,桨叶最大厚度处温度则随半径增大呈先降低后升高趋势;飞行高度增加会导致桨叶温度显著下降,在同一高度内增大燃气发生器转速可引起桨叶温度小幅升高。根据相关标准和文献得到桨叶表面临界结冰判据,表明在5km螺旋桨防冰功能有效,在7km部分位置存在结冰风险,在8.5km防冰功能完全失效。

“航空螺旋桨设计研究进展”专栏简介

螺旋桨作为飞机最初始的动力装置,在历史进程中得到了长足而深入的发展。由于螺旋桨推进具有效率高且短距起降性能好等优点,目前世界上仍有许多中大型运输机采用螺旋桨推进装置。随着化石能源的日益枯竭和人们对环境污染问题的日益关注,相对于喷气式推进装置,高推进效率、低燃油消耗的螺旋桨推进装置受到越来越多的重视,迎来了新的发展机遇。

飞行器螺旋桨电推进动力测试系统设计研究

针对飞行器螺旋桨电推进系统性能指标的空中测试问题,介绍了电推进系统的结构和动力测试原理,并设计了动力测试系统,介绍了动力测试系统的技术方案、硬件结构和软件结构。研究为空中验证电推进系统的技术指标提供了有效的途径和基础。

船用螺旋桨的推陈出新

近年来,丹麦、西班牙、荷兰等几个西欧国家的科研人员开发出几款新型螺旋桨。与目前商船上广泛使用的常规螺旋桨相比具有下列两个明显优点: 首先,新型螺旋桨推进效率高。

大型船可调桨推进装置机动工况分析不容忽视

论述主柴油机螺旋桨(FPP、CPP)推进特性的同时,结合螺旋桨推力系数(KP)、扭矩系数(Km)、随螺旋桨进程比,(λp)的变化情况,指出λp在大于某一定值后,螺旋桨将出现负推力和负转矩,这称为螺旋桨的水涡轮工况。此现象多发生在船舶机动作业的紧急换向工况中,对于CPP船若控制不慎,可能引发主机飞车或使船舶实际换向时间太长,两者都将延误船舶紧急避碰时机。现推荐一种"能耗法"的控制方法,可以有效地缩短船舶紧急换向实际时间,避免海难事故,保障航行安全。

平流层飞艇电推进系统研究

介绍了一种平流层飞艇电推进系统的组成及工作原理,对飞艇电推进系统进行了研究与分析,提出了合理的飞艇电推进系统设计思路及方法。通过对设计的电推进系统的试验测试、仿真,验证了以稀土永磁无刷直流电动机为动力的螺旋桨电驱动技术的可行性,满足了空气螺旋桨提出的要求,为空中验证电推进系统的技术指标提供了有效的研究途径和研究基础。

某轮式战车水上推进器的选型分析

对水上推进器的选型作了分析，着重对采用螺旋浆推进器的整车的快速性和操纵性进行了论述，为研制新型装甲输送车产品提供了依据。

喷水式推进特快货船

美国弗吉尼亚州的亚里山德 里亚大西洋快船公司计划本世纪末造一批喷水式推进器货船。该船用巨大的汽轮机为动力,喷水式推进器推动着244公尺的大船,能用35～40节的速度横过大西洋,时间可从8天减少到3天半。

船舶绿色 节能领域国际标准“中国方案”

2022年12月24日,中国船舶(21.510,-0.16,-0.74%)集团公司第七〇二所表示,由该所牵头并联合中国船舶集团综合技术经济研究院等国内多家优势单位共同完成的ISO23453:2022《船舶与海洋技术船舶定距螺旋桨用的消涡鳍设计和制造指南》国际标准已正式发布。这标志着我国在船舶绿色节能领域国际标准制定方面取得重大突破。相关专家介绍,近年来,国际海事组织(IMO)对船舶能效提出了越来越严格的要求。船舶螺旋桨在运行过程中,桨后方的毂涡消耗了一定的能量,降低螺旋桨推进效率。

儿童多功能水下助游器

LEFEET Seagull是一款多功能水下助游器,为儿童水中娱乐活动赋能。它采用双螺旋桨推进系统,非接触式开关控制,可更换电池和模块化设计,以支持在水中的各种用途。通过不同的配件可以实现三种应用模式:手柄模式、浮板模式、充气模式。

基于Hamilton函数方法的船舶发电机组综合协调控制

推进负载对船舶电网的暂态稳定性影响是船电系统的主要特征之一,船舶电力系统的稳定性研究也因此比陆上电力系统更具有挑战性.本文基于Hamilton能量理论控制方法,研究了具有螺旋桨推进负载的船舶电力系统的励磁与调速的综合协调控制问题.在充分分析了柴油发电机组及其螺旋桨负载的非线性耦合模型的结构基础上,通过构造Hamilton能量函数,给出保持系统稳定的综合协调控制律.特别地,不同于已有的结果,该控制律清晰地给出了螺旋桨转速对控制器性能影响的函数关系.仿真表明,在分别给系统突加螺旋桨负载的情况下,该控制器能有效地抑制负载对系统性能的影响,验证了控制器的鲁棒性.

船舶柴油机-调距桨控制系统的设计及仿真研究

推进系统是船舶的动力来源,决定了船舶的动力特性,随着海洋运输行业的迅猛发展,对船舶推进技术的要求也变得越来越高。为了提升船舶的动力特性,适应复杂的航行环境和货物负载,柴油机-可调螺距螺旋桨推进装置被成功研发出来,并获得了较大的装机量。柴油机-可调螺距螺旋桨推进装置可以根据船舶的负载、速度、载荷等工况调节螺旋桨的螺距角,改善推进作用力、推进效率和机动性,具有重要的市场应用价值。本文介绍了柴油机-可调螺距螺旋桨推进装置的结构与数学模型,设计了柴油机-可调螺距螺旋桨推进装置的控制系统,并采用AMESim软件对该控制系统进行仿真试验。

新型船舶发展的两大主题——船速和滚装船效率

目前，两种新船——乘客／汽车渡船和滚装船的市场确实有些萧条，但许多的设计人员仍在不断地努力开发新的最佳设计。实际上，最近哥本哈根(Copenhagen)的船舶建造顾问Knud E Hansen在(造船工程师）中谈到，去年南欧和北欧船舶界在各种船舶概念的开发方面异常活跃。