本文關(guān)鍵詞：船舶調(diào)距槳裝置動(dòng)態(tài)加載試驗(yàn)系統(tǒng)研究

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【摘要】：調(diào)距槳裝置具有良好的工作特性,可以有效提高船舶的機(jī)動(dòng)性、經(jīng)濟(jì)性和操縱性,其市場應(yīng)用范圍從軍艦到商船和民用船舶均已覆蓋。調(diào)距槳裝置動(dòng)態(tài)加載試驗(yàn)系統(tǒng)作為檢驗(yàn)調(diào)距槳裝置性能及可靠性的主要設(shè)備之一,可以在很大程度上提升我國調(diào)距槳裝置的研究和開發(fā)能力。本文研究的課題來源于某調(diào)距槳裝置試驗(yàn)臺(tái)研發(fā)項(xiàng)目,針對調(diào)距槳裝置動(dòng)態(tài)加載試驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則和若干關(guān)鍵技術(shù)問題進(jìn)行了分析和研究。研究涉及到的關(guān)鍵技術(shù)問題主要包括調(diào)距槳裝置離心加載方法研究、單車和并車驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)與仿真以及試驗(yàn)臺(tái)測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)。全文具體研究內(nèi)容如下：(1)介紹了調(diào)距槳裝置組成、槳轂結(jié)構(gòu)及推進(jìn)系統(tǒng),并對調(diào)距槳靜態(tài)加載方法和動(dòng)態(tài)加載方法進(jìn)行了分析。根據(jù)被試件的試驗(yàn)要求,提出了船舶調(diào)距槳裝置動(dòng)態(tài)加載試驗(yàn)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案。此外,對于試驗(yàn)臺(tái)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和測控系統(tǒng),分別給出了設(shè)計(jì)原則。其中對于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),給出了設(shè)計(jì)要求和選型方法；對于測控系統(tǒng),提出了操作面板+試驗(yàn)軟件的分級(jí)模式。(2)通過對調(diào)距槳槳葉在水中受力的分析,給出了槳葉所受外載荷的計(jì)算方法。通過對離心加載裝置結(jié)構(gòu)和受力模型進(jìn)行理論分析,提出了離心力扭矩和離心力彎矩的具體計(jì)算方法。同時(shí)對滿足調(diào)距槳裝置加載試驗(yàn)載荷模擬要求的離心加載裝置的各個(gè)尺寸參數(shù)進(jìn)行計(jì)算,并進(jìn)行干涉校核。根據(jù)計(jì)算所得的尺寸參數(shù),對離心加載裝置進(jìn)行三維建模,再利用有限元仿真軟件ANSYS模擬調(diào)距槳?jiǎng)討B(tài)加載的工況,通過仿真分析對離心加載方法的效果進(jìn)行評(píng)估。(3)介紹了試驗(yàn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要組成部分的參數(shù)及原理,包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、并車齒輪箱和滑動(dòng)軸承。提出利用變頻器主從控制功能實(shí)現(xiàn)雙電機(jī)并車驅(qū)動(dòng),并對單車和并車兩種驅(qū)動(dòng)模式的控制原理進(jìn)行了分析。利用系統(tǒng)仿真軟件Simulink對驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主要組成部分進(jìn)行建模,給出了各個(gè)模型的搭建原理,并對整個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行仿真。仿真工況包括單車和并車驅(qū)動(dòng)穩(wěn)距運(yùn)行、單車和并車驅(qū)動(dòng)調(diào)距運(yùn)行,并對仿真結(jié)果進(jìn)行分析。(4)根據(jù)試驗(yàn)系統(tǒng)整體功能的要求,結(jié)合離心加載的特點(diǎn)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的組成,對試驗(yàn)臺(tái)測控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì),包括電控系統(tǒng)、數(shù)采系統(tǒng)和操作軟件。對于電控系統(tǒng),提出了主系統(tǒng)+子系統(tǒng)的分布式設(shè)計(jì)方法；對于數(shù)采系統(tǒng),提出了應(yīng)變測點(diǎn)位置及多路應(yīng)變測量裝置的設(shè)計(jì)原理；對于操作軟件,介紹了功能模塊組成及監(jiān)控程序的設(shè)計(jì)原理。介紹了試驗(yàn)流程,并以穩(wěn)距運(yùn)行和調(diào)距運(yùn)行試驗(yàn)中兩個(gè)典型試驗(yàn)為例,給出了試驗(yàn)結(jié)果。通過分析試驗(yàn)數(shù)據(jù),對試驗(yàn)系統(tǒng)的性能進(jìn)行評(píng)估。
【關(guān)鍵詞】：調(diào)距槳裝置 動(dòng)態(tài)加載 離心加載裝置 并車驅(qū)動(dòng) 有限元仿真 Simulink仿真 應(yīng)變測量
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U664.3
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 第1章 緒論13-21
• 1.1 研究背景及意義13-15
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-17
• 1.2.1 國外調(diào)距槳研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.2 國內(nèi)調(diào)距槳研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3 本文研究目標(biāo)、研究內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問題17-20
• 1.3.1 本文研究目標(biāo)17-18
• 1.3.2 擬解決的關(guān)鍵問題18
• 1.3.3 本文研究內(nèi)容18-20
• 1.4 本章小結(jié)20-21
• 第2章 調(diào)距槳裝置動(dòng)態(tài)加載試驗(yàn)系統(tǒng)方案分析21-35
• 2.1 調(diào)距槳裝置概述21-25
• 2.1.1 調(diào)距槳裝置組成21-22
• 2.1.2 調(diào)距槳槳轂結(jié)構(gòu)22-23
• 2.1.3 調(diào)距槳推進(jìn)系統(tǒng)23-25
• 2.2 調(diào)距槳裝置陸上加載試驗(yàn)方法25-27
• 2.2.1 靜態(tài)加載試驗(yàn)方法25-26
• 2.2.2 動(dòng)態(tài)加載試驗(yàn)方法26-27
• 2.3 試驗(yàn)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案27-29
• 2.4 試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則29-34
• 2.4.1 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則29-31
• 2.4.2 測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則31-34
• 2.5 本章小結(jié)34-35
• 第3章 調(diào)距槳裝置離心加載方法研究35-57
• 3.1 槳葉受力分析35-39
• 3.1.1 水動(dòng)力彎矩和水動(dòng)力扭矩36-38
• 3.1.2 離心力扭矩38-39
• 3.1.3 轉(zhuǎn)葉力矩39
• 3.2 調(diào)距槳裝置離心加載原理39-43
• 3.2.1 離心加載裝置受力分析39-41
• 3.2.2 離心力扭矩41-42
• 3.2.3 離心力彎矩42-43
• 3.3 離心加載裝置分析與設(shè)計(jì)43-48
• 3.3.1 槳葉載荷計(jì)算43-44
• 3.3.2 離心加載裝置參數(shù)計(jì)算44-46
• 3.3.3 離心加載裝置干涉校核46-48
• 3.4 離心加載方法有限元分析驗(yàn)證48-55
• 3.4.1 有限元分析理論48-49
• 3.4.2 槳彀及離心加載裝置模型49-51
• 3.4.3 離心加載裝置有限元仿真51-53
• 3.4.4 仿真結(jié)果分析53-55
• 3.5 本章小結(jié)55-57
• 第4章 試驗(yàn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真57-83
• 4.1 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組成及原理57-66
• 4.1.1 驅(qū)動(dòng)電機(jī)及變頻系統(tǒng)57-59
• 4.1.2 并車齒輪箱59-61
• 4.1.3 滑動(dòng)軸承61-64
• 4.1.4 調(diào)距槳裝置轉(zhuǎn)動(dòng)慣量64-66
• 4.2 驅(qū)動(dòng)模式及控制原理66-70
• 4.2.1 單車驅(qū)動(dòng)模式66-67
• 4.2.2 并車驅(qū)動(dòng)模式67-70
• 4.3 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)Simulink建模70-75
• 4.3.1 系統(tǒng)建模仿真理論70
• 4.3.2 驅(qū)動(dòng)電機(jī)及控制器建模70-72
• 4.3.3 并車齒輪箱及滑動(dòng)軸承建模72-73
• 4.3.4 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)整體建模73-75
• 4.4 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不同工況仿真分析75-80
• 4.4.1 單車驅(qū)動(dòng)穩(wěn)距運(yùn)行75-77
• 4.4.2 并車驅(qū)動(dòng)穩(wěn)距運(yùn)行77-79
• 4.4.3 單車驅(qū)動(dòng)調(diào)距運(yùn)行79-80
• 4.4.4 并車驅(qū)動(dòng)調(diào)距運(yùn)行80
• 4.5 本章小結(jié)80-83
• 第5章 試驗(yàn)臺(tái)測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)及試驗(yàn)結(jié)果分析83-103
• 5.1 試驗(yàn)臺(tái)電控系統(tǒng)83-86
• 5.1.1 電控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)83-85
• 5.1.2 電控子系統(tǒng)85
• 5.1.3 電控主系統(tǒng)85-86
• 5.2 試驗(yàn)臺(tái)數(shù)采系統(tǒng)86-90
• 5.2.1 應(yīng)變片及測點(diǎn)位置87-88
• 5.2.2 直角應(yīng)變花測量原理88-89
• 5.2.3 多路應(yīng)變測量裝置89-90
• 5.3 試驗(yàn)臺(tái)操作軟件90-94
• 5.3.1 操作軟件功能模塊90-91
• 5.3.2 操作軟件設(shè)計(jì)原理91-94
• 5.4 調(diào)距槳加載試驗(yàn)流程94-97
• 5.4.1 穩(wěn)距運(yùn)行試驗(yàn)95
• 5.4.2 調(diào)距運(yùn)行試驗(yàn)95-97
• 5.5 試驗(yàn)結(jié)果與分析97-101
• 5.5.1 穩(wěn)距試驗(yàn)分析97-99
• 5.5.2 調(diào)距試驗(yàn)分析99-101
• 5.6 本文小結(jié)101-103
• 第6章 總結(jié)與展望103-107
• 6.1 全文總結(jié)103-104
• 6.2 研究展望104-107
• 參考文獻(xiàn)107-110

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