當(dāng)代船舶對推進(jìn)器的要求越來越高,尤其是特種船舶,如郵輪,破冰船等。為了滿足船舶的要求,研發(fā)出各種各樣的推進(jìn)器,吊艙推進(jìn)器作為一種特種推進(jìn)器應(yīng)運(yùn)而生。我國研究機(jī)構(gòu)也非常重視吊艙推進(jìn)器相關(guān)技術(shù)的開發(fā),但是由于技術(shù)的封鎖以及我國對吊艙推進(jìn)器的開發(fā)時(shí)間較晚,與世界上先進(jìn)國家相比,我國對于吊艙推進(jìn)器研究與開發(fā)的技術(shù)還很落后。為了解決這種現(xiàn)狀,首先要設(shè)計(jì)出一套成熟的吊艙推進(jìn)器水動(dòng)力性能試驗(yàn)方法,水動(dòng)力性能試驗(yàn)方法包括吊艙推進(jìn)器的敞水試驗(yàn),由吊艙推進(jìn)器模型外推實(shí)尺度吊艙推進(jìn)器的水動(dòng)力性能以及將吊艙推進(jìn)器作為推進(jìn)系統(tǒng)的船舶自航試驗(yàn)。我國也進(jìn)行了一些類型的吊艙推進(jìn)器敞水試驗(yàn),但是研究L型吊艙推進(jìn)器敞水性能的試驗(yàn)研究非常少,對于支架與艙體夾角為60度的吊艙推進(jìn)器研究就更少,針對國內(nèi)研究的情況,本文將3D打印技術(shù)應(yīng)用于吊艙推進(jìn)器外殼的制作,運(yùn)用自主研發(fā)設(shè)計(jì)的吊艙推進(jìn)器敞水動(dòng)力儀,PIV精細(xì)流場測量裝置以及CFD數(shù)值仿真技術(shù)對吊艙推進(jìn)器敞水性能進(jìn)行研究。本文在設(shè)計(jì)吊艙推進(jìn)器敞水動(dòng)力儀以及其他設(shè)備時(shí)充分考慮ITTC規(guī)程,均是在滿足ITTC規(guī)程的前提下進(jìn)行設(shè)計(jì)與加工。使用敞水動(dòng)力儀對L型吊艙推進(jìn)器進(jìn)行相關(guān)的敞水試... 

【文章來源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

吊艙推進(jìn)器結(jié)構(gòu)

運(yùn)用傳統(tǒng)敞水動(dòng)力儀就可以實(shí)現(xiàn)，L型吊艙推進(jìn)器常規(guī)水動(dòng)力性能試驗(yàn)包括直航，斜航以及操舵的水動(dòng)力性能試驗(yàn)。本研究根據(jù)L型吊艙推進(jìn)器的形式，ITTC規(guī)程以及試驗(yàn)中要求的工況，自主設(shè)計(jì)一套L型吊艙推進(jìn)器敞水動(dòng)力儀。該動(dòng)力儀主要包括三個(gè)部分，操舵裝置，偏轉(zhuǎn)角測量裝置，吊艙單元測量天平。該敞水動(dòng)力儀不僅能夠進(jìn)行L型吊艙推進(jìn)器斜航試驗(yàn)，而且能夠進(jìn)行L型吊艙推進(jìn)器操舵試驗(yàn)。在進(jìn)行操舵試驗(yàn)時(shí)，能夠控制L型吊艙推進(jìn)器的操舵速率。如圖2.1所示為本研究所用的L型吊艙推進(jìn)器操舵裝置。操舵所用電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及角度傳感器圖2.1L型吊艙推進(jìn)器操舵裝置2.2.2L型吊艙推進(jìn)器外殼因?yàn)榈跖撏七M(jìn)器模型的尺寸小，艙體表面曲率大，殼體內(nèi)部的軸承支座以及走線孔的布置非常復(fù)雜，運(yùn)用傳統(tǒng)的機(jī)械方法特別難以實(shí)現(xiàn)，并且支架與艙體進(jìn)行焊接時(shí)，還會(huì)出現(xiàn)形變，從而難以保證艙體與支架角度的精準(zhǔn)。本試驗(yàn)運(yùn)用3D打印技術(shù)來對艙體的外殼進(jìn)行加工，但是3D打印的材料強(qiáng)度不能滿足試驗(yàn)的要求，所以在3D打印的外殼上糊上玻璃鋼來加強(qiáng)3D打印殼體的強(qiáng)度。環(huán)氧樹脂與固化劑的比例影響著玻璃鋼的脆性與強(qiáng)度，經(jīng)過多次試驗(yàn)，最后選定質(zhì)量比為4:1.5的劑量。3D打印之前考慮到玻璃纖維布與玻璃鋼膠都會(huì)有厚度，如果3D打印的殼體按照1:1的比例進(jìn)行打印，最后的試驗(yàn)?zāi)Ｐ团c設(shè)計(jì)的模型存在很大的誤差，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，，每層玻璃鋼的厚度為0.5mm,在設(shè)計(jì)3D打印的殼體時(shí)，就將玻璃鋼的厚度與后來進(jìn)行處理時(shí)的余量計(jì)算出來，以便最后得到與設(shè)計(jì)模型一樣的尺寸。糊完玻璃鋼后對艙體表面進(jìn)行光滑處理，通常是在玻璃鋼表面抹上原子灰，然后進(jìn)行打磨處理，打磨3遍之后，艙體表面的光滑度達(dá)到要求。最后在外殼表面噴涂漆料。經(jīng)過玻璃鋼蒙皮12

之后的L型吊艙推進(jìn)器外殼以及L型吊艙推進(jìn)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2.2所示。3D打印外殼3D打印內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖圖2.2L型吊艙推進(jìn)器3D打印殼體2.2.3傳動(dòng)軸系本試驗(yàn)中吊艙推進(jìn)器艙體與支架之間的夾角為60度，夾角處采用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為傳動(dòng)角度為60度的斜齒輪，斜齒輪屬于非標(biāo)準(zhǔn)件，所以本試驗(yàn)中采用的機(jī)械齒輪為自行設(shè)計(jì)的齒輪，齒輪模型原型設(shè)計(jì)采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪為基準(zhǔn)進(jìn)行修改，其中60度齒輪齒面強(qiáng)度及面積需特殊計(jì)算處理，表2.1為設(shè)計(jì)齒輪的基本參數(shù)。設(shè)計(jì)完成之后交付非標(biāo)齒輪廠進(jìn)行加工，為了保證齒輪的強(qiáng)度以及齒輪表面光滑度，加工過程中進(jìn)行表面淬火，電鍍層處理。斜齒輪與軸系之間的組合完成L型吊艙推進(jìn)器傳動(dòng)的主體結(jié)構(gòu)。表2.1傳動(dòng)齒輪基本參數(shù)名稱參數(shù)模數(shù)M2傳動(dòng)比1:1齒數(shù)20齒輪角度60°2.2.4驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇本研究在進(jìn)行試驗(yàn)之前，首先建立三維模型并進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算，根據(jù)計(jì)算的結(jié)果以及軸系傳動(dòng)過程中的損耗來選擇電機(jī)的型號(hào)。最后本研究中選擇電機(jī)的額定功率為3000W，最高轉(zhuǎn)速為1200r/min,電機(jī)能夠提供7NM的扭矩。2.2.5測量裝置的選擇本本研究的測量天平分為兩部分進(jìn)行測量，其中一個(gè)天平測量L型吊艙推進(jìn)器螺旋槳的推力與扭矩，另一個(gè)天平為三分力天平，用來測量L型吊艙推進(jìn)器整體的推力，側(cè)向力以及操舵力矩。兩部分測量天平均是根據(jù)數(shù)值計(jì)算的結(jié)果來選定測量天平的量程。測量螺哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文13

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：2930536