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)計出一套成熟的吊艙推進(jìn)器水動力性能試驗方法,水動力性能試驗方法包括吊艙推進(jìn)器的敞水試驗,由吊艙推進(jìn)器模型外推實尺度吊艙推進(jìn)器的水動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。我國也進(jìn)行了一些類型的吊艙推進(jìn)器敞水試驗,但是研究L型吊艙推進(jìn)器敞水性能的試驗研究非常少,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,運用自主研發(fā)設(shè)計的吊艙推進(jìn)器敞水動力儀,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)計吊艙推進(jìn)器敞水動力儀以及其他設(shè)備時充分考慮ITTC規(guī)程,均是在滿足ITTC規(guī)程的前提下進(jìn)行設(shè)計與加工。使用敞水動力儀對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)位級別】：碩士

【部分圖文】：

吊艙推進(jìn)器結(jié)構(gòu)

運用傳統(tǒng)敞水動力儀就可以實現(xiàn)，L型吊艙推進(jìn)器常規(guī)水動力性能試驗包括直航，斜航以及操舵的水動力性能試驗。本研究根據(jù)L型吊艙推進(jìn)器的形式，ITTC規(guī)程以及試驗中要求的工況，自主設(shè)計一套L型吊艙推進(jìn)器敞水動力儀。該動力儀主要包括三個部分，操舵裝置，偏轉(zhuǎn)角測量裝置，吊艙單元測量天平。該敞水動力儀不僅能夠進(jìn)行L型吊艙推進(jìn)器斜航試驗，而且能夠進(jìn)行L型吊艙推進(jìn)器操舵試驗。在進(jìn)行操舵試驗時，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)器外殼因為吊艙推進(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，運用傳統(tǒng)的機(jī)械方法特別難以實現(xiàn)，并且支架與艙體進(jìn)行焊接時，還會出現(xiàn)形變，從而難以保證艙體與支架角度的精準(zhǔn)。本試驗運用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，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?zāi)Ｐ团c設(shè)計的模型存在很大的誤差，根據(jù)經(jīng)驗，，每層玻璃鋼的厚度為0.5mm,在設(shè)計3D打印的殼體時，就將玻璃鋼的厚度與后來進(jìn)行處理時的余量計算出來，以便最后得到與設(shè)計模型一樣的尺寸。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傳動軸系本試驗中吊艙推進(jìn)器艙體與支架之間的夾角為60度，夾角處采用的傳動機(jī)構(gòu)為傳動角度為60度的斜齒輪，斜齒輪屬于非標(biāo)準(zhǔn)件，所以本試驗中采用的機(jī)械齒輪為自行設(shè)計的齒輪，齒輪模型原型設(shè)計采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪為基準(zhǔn)進(jìn)行修改，其中60度齒輪齒面強(qiáng)度及面積需特殊計算處理，表2.1為設(shè)計齒輪的基本參數(shù)。設(shè)計完成之后交付非標(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)器傳動的主體結(jié)構(gòu)。表2.1傳動齒輪基本參數(shù)名稱參數(shù)模數(shù)M2傳動比1:1齒數(shù)20齒輪角度60°2.2.4驅(qū)動電機(jī)的選擇本研究在進(jìn)行試驗之前，首先建立三維模型并進(jìn)行數(shù)值模擬計算，根據(jù)計算的結(jié)果以及軸系傳動過程中的損耗來選擇電機(jī)的型號。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，其中一個天平測量L型吊艙推進(jìn)器螺旋槳的推力與扭矩，另一個天平為三分力天平，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)】：
期刊論文
[1]大型循環(huán)水槽吊艙推進(jìn)器空泡性能試驗研究[J]. 黃紅波,吳穎昕,王建芳,樊曉冰.  船舶力學(xué). 2017(04)
[2]全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器多偏轉(zhuǎn)角工況水動力性能研究[J]. 張文璨,董國祥,陳偉民.  上海船舶運輸科學(xué)研究所學(xué)報. 2017(01)
[3]混合式CRP-POD推進(jìn)系統(tǒng)操船工況水動力性能研究[J]. 任�？�,陳霞萍,陳昌運.  中國造船. 2017(01)
[4]裝備吊艙式電力推進(jìn)器郵船標(biāo)準(zhǔn)操縱用語[J]. 蔡斌,蔡飛飛.  中國航海. 2017(01)
[5]舵角工況下吊艙推進(jìn)器性能試驗研究[J]. 沈興榮,孫群,衛(wèi)燕清,吳永順,王海波.  中國造船. 2016(03)
[6]推進(jìn)器水動力性能數(shù)值預(yù)報自動化平臺PreFluP開發(fā)[J]. 劉登成,韋喜忠,洪方文,唐登海.  船舶力學(xué). 2016(07)
[7]吊艙推進(jìn)器的發(fā)展趨勢及關(guān)鍵技術(shù)分析[J]. 韓旗.  機(jī)電設(shè)備. 2016(03)
[8]基于CFD預(yù)報雙槳式吊艙推進(jìn)器水動力性能[J]. 祝志超,熊鷹.  艦船科學(xué)技術(shù). 2016(05)
[9]直航和回轉(zhuǎn)工況下吊艙推進(jìn)器水動力性能數(shù)值計算方法研究[J]. 王展智,熊鷹,孫海濤,王睿.  推進(jìn)技術(shù). 2016(03)
[10]主要設(shè)計參數(shù)對混合式CRP推進(jìn)器敞水性能的影響[J]. 王展智,熊鷹,王睿.  哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報. 2016(01)

博士論文
[1]船舶吊艙推進(jìn)電機(jī)無模型自適應(yīng)矢量控制策略研究[D]. 姚文龍.大連海事大學(xué) 2015
[2]吊艙推進(jìn)器推進(jìn)及空泡性能的數(shù)值模擬[D]. 解學(xué)參.哈爾濱工程大學(xué) 2009

碩士論文
[1]吊艙回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)的設(shè)計與仿真研究[D]. 黃喆.大連海事大學(xué) 2015
[2]船舶吊艙式電力推進(jìn)系統(tǒng)船機(jī)槳匹配研究[D]. 秦業(yè)志.集美大學(xué) 2015
[3]吊艙推進(jìn)器敞水推進(jìn)性能研究[D]. 邢健.大連理工大學(xué) 2014
[4]混合式CRP吊艙推進(jìn)器的水動力性能研究[D]. 汪小翔.哈爾濱工程大學(xué) 2013
[5]吊艙推進(jìn)器水動力性能數(shù)值研究[D]. 董小倩.上海交通大學(xué) 2013
[6]IMP推進(jìn)器導(dǎo)管優(yōu)化及槳葉強(qiáng)度校核方法研究[D]. 郭婷.武漢理工大學(xué) 2012
[7]吊艙電力推進(jìn)交流傳動系統(tǒng)的設(shè)計[D]. 鄭暉.武漢理工大學(xué) 2011
[8]三維PIV系統(tǒng)的雙目融合技術(shù)研究[D]. 馬樂.大連理工大學(xué) 2009
[9]船尾伴流對吊艙推進(jìn)器水動力性能的影響[D]. 丁幗嵐.哈爾濱工程大學(xué) 2007
[10]吊艙電力推進(jìn)裝置及其螺旋槳設(shè)計研究[D]. 張慶文.大連理工大學(xué) 2006



本文編號：2930536