轮缘驱动无轴推进器冷却方案设计与多物理场耦合计算

针对轮缘驱动无轴推进器中集成化永磁电机的散热问题,设计了自然循环的海水冷方案,即在无轴推进器桨叶的前、后端开槽,并与电机定、转子间的气隙连通,形成闭合的、与推进器进出流方向相反的自然水循环通道,冷却通道的流量由推进器桨叶前后截面的压力差、气隙的高度等参数决定。文章基于有限元方法计算了永磁推进电机的电磁性能,并采用有限体积法对轮缘驱动式集成化永磁电机推进器的冷却方案进行了电磁场、温度场与流场的耦合计算,校验了集成化永磁推进电机冷却方案的有效性。

船舶无轴推进器中旋转型水润滑橡胶支撑轴承最大位移量研究

旋转型水润滑橡胶支撑轴承运行时的固有跳动现象,会使永磁电机的电磁气隙产生随动变化,导致动偏心问题。为了减少这种动偏心现象对推进器振动噪声的不良影响,将旋转型水润滑橡胶轴承跳动所导致的最大位移量限定在电磁气隙的5%以内,提出了一种设计和验证方法。文章以某型船舶无轴推进器中旋转型水润滑橡胶支撑轴承最大位移量0.4 mm为主要设计目标,通过有限元仿真计算得出在极端干摩擦工况下最大位移量为0.36 mm,搭建新型实验平台,试验验证测得最大位移量为0.28 mm。仿真值与结果表明设计轴承达到设计指标,文中设计方法有效可靠,为设计旋转型水润滑橡胶轴承提供了科学依据。

水润滑可倾瓦推力轴承设计与性能分析

针对无轴轮缘驱动推进器对高承载、长寿命、低噪音水润滑推力轴承的需求,设计了一种阶梯橡胶垫支撑的水润滑可倾瓦推力轴承;应用流-固双向直接耦合分析方法,建立了轴承性能计算模型,研究了橡胶垫基体厚度、阶梯厚度、阶梯厚度比、阶梯宽度比和瓦面材料对推力盘轴向位移、最大水膜压力与水膜厚度的影响。研究结果表明:在载荷不变的情况下,推力盘轴向位移和橡胶垫最大应力与橡胶垫厚度和橡胶垫阶梯宽度比成正比;阶梯厚度比由2/2变成3/6时,最大水膜压力由1.10 MPa提高到1.32 MPa,平均水膜厚度由9.4μm增大到14.0μm,增幅分别为20.00%和48.94%,平均水膜厚度随最大水膜压力的增大而增大;橡胶垫阶梯厚度比为2/4,阶梯宽度比为16/20~20/16时,轴承综合性能较为理想;增大推力瓦面材料的弹性模量,有利于提高轴承的润滑性能,橡胶垫最佳阶梯宽度比随之增大。