文獻(xiàn)綜述 船用推進(jìn)器

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1、本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)文獻(xiàn)綜述題目：船用推進(jìn)器方向控制裝置設(shè)計(jì)學(xué)院：機(jī)械工程學(xué)院專業(yè)：機(jī)械工程及自動(dòng)化班級(jí)：2008級(jí)1班學(xué)號(hào)：200802070121學(xué)生姓名：萬(wàn)家傲指導(dǎo)老師：歐長(zhǎng)勁提交日期：2012年2月22日浙江工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文文獻(xiàn)綜述船用推進(jìn)器方向控制裝置設(shè)計(jì)1研究的背景及意義水上資源是人類的財(cái)富，人類的發(fā)展離不開(kāi)對(duì)水資源的利用，最直接的就是捕捉水生食物，那么漁船就誕生了，如美國(guó)研究出得一種踏板控制方向的漁船【1】，大大方便漁民，提高了生產(chǎn)率。但是對(duì)水資源的利用，可不僅僅是捕魚(yú)這么一說(shuō)，比如說(shuō)運(yùn)輸、能源開(kāi)采

2、等等，總之水上資源是無(wú)比巨大的，人類對(duì)他的使用只是很小的一部分，還需要繼續(xù)去發(fā)掘，去開(kāi)拓。就我國(guó)而言，我國(guó)也是一個(gè)水資源大國(guó)，長(zhǎng)江、黃河、雅魯藏布江......但是我國(guó)極淺水河流眾多，這些河流的彎多流急，有些地段河道坡度較大，由于內(nèi)河航道窄、彎道多、吃水淺，這就要求航行船舶應(yīng)具有良好的操縱性來(lái)保證航行安全。普通螺旋槳船舶在這些地區(qū)的推進(jìn)效率較低，操縱性能不佳，導(dǎo)致上灘能力不強(qiáng)，流急彎多處不易操縱，給水路運(yùn)輸帶來(lái)了極大的困難。這些地區(qū)水路運(yùn)輸?shù)目陀^現(xiàn)實(shí)迫切需要開(kāi)發(fā)一種適合這些地區(qū)的性能較好的船用推進(jìn)裝置。因此，直翼

3、推進(jìn)器在內(nèi)河運(yùn)輸船舶上的應(yīng)用具有廣闊的前景[2]。目前，螺旋槳是海洋工程裝備中普遍使用的船舶推進(jìn)器。裝備螺旋槳推進(jìn)器的船舶在低速航行時(shí)，控制性能下降明顯，其原因是船舵產(chǎn)生的橫向力的大小與船速有關(guān)。在船舶經(jīng)過(guò)海峽或者返回港口，與其它的船舶靠近的時(shí)候都是低速航行，此時(shí)船舵產(chǎn)生的橫向力變小，導(dǎo)致船舶控制力不足。直翼擺線推進(jìn)器彌補(bǔ)了螺旋槳的不足，無(wú)需船舵就能夠在方向上快速改變推進(jìn)力方向和大小，在任意航速下船舶都具有良好的控制力[3]。2直翼推進(jìn)器相關(guān)技術(shù)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況優(yōu)異的操控性能使得直翼擺線推進(jìn)器非常適合配備在特種船

4、舶上，例如反魚(yú)雷艦艇、滅火船、拖船、動(dòng)力定位系統(tǒng)等。直翼線推進(jìn)器相比于噴水推進(jìn)器、全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器、螺旋槳等推進(jìn)器，具有操縱靈活方便、動(dòng)態(tài)拖力大、抗風(fēng)浪能力強(qiáng)、設(shè)備故障率低、維修成本低等優(yōu)點(diǎn)[4]。直翼擺線推進(jìn)器應(yīng)用于動(dòng)力定位系統(tǒng)，推進(jìn)器數(shù)量大幅減少，有效降低系統(tǒng)成本與能耗。但是國(guó)內(nèi)關(guān)于它的研究卻很匱乏，或者說(shuō)沒(méi)有完整的一套系統(tǒng)。(a)拖船(b)擺渡船7浙江工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文文獻(xiàn)綜述（c）反魚(yú)雷艦艇（d）浮吊圖lVoithSchneiderPropeller的各種應(yīng)用國(guó)外的擺線推進(jìn)器理論與實(shí)驗(yàn)研究以德國(guó)、美國(guó)、日本取得

5、的成果最為突出。德國(guó)Voith公司的VoithSchneiderPropeller擺線推進(jìn)器結(jié)構(gòu)，具有出眾的操控性能。VSP結(jié)構(gòu)緊湊，控制方便，甚至有人認(rèn)為它已經(jīng)發(fā)展到了極限，無(wú)法再繼續(xù)改進(jìn)。但近年來(lái)，Voith公司推出的六葉片VSP應(yīng)用了現(xiàn)代設(shè)計(jì)工具，如CFD、FEM，對(duì)機(jī)構(gòu)的流體力學(xué)性能和機(jī)械結(jié)構(gòu)均進(jìn)行了優(yōu)化，采用六桿曲柄連桿機(jī)構(gòu),設(shè)計(jì)了有更高效率的葉片外形，進(jìn)一步提高了VSP的性能[4]。國(guó)內(nèi)對(duì)直翼擺線推進(jìn)器的研究起步較晚，研究主要集中在哈爾濱工程大學(xué)1980年朱典明教授改進(jìn)了Taniguch的計(jì)算方法，計(jì)

6、入了推進(jìn)器葉片的曲線軌跡和葉片旋轉(zhuǎn)的影響，提出誘導(dǎo)拱度的概念，同時(shí)放棄了一些線性假設(shè)以改進(jìn)計(jì)算的精度[5]。馬慶位以朱典明的計(jì)算方法為基礎(chǔ)，放棄了動(dòng)量定理法，力求用漩渦理論計(jì)算葉片軌跡圓處的誘導(dǎo)速度，獲得誘導(dǎo)速度后即可應(yīng)用葉剖面升力和阻力計(jì)算公式求的直翼擺線推進(jìn)器的水動(dòng)力性能[6]。蘇玉民的碩士學(xué)位論文中采用了升力線方法計(jì)算直翼擺線推進(jìn)器葉片展弦比對(duì)其性能的影響，他將葉片用一根升力線代替，升力線布置在葉片軸處，其基本方法與機(jī)翼升力線方法相同[7]。哈爾濱工程大學(xué)的張洪雨教授在他的博士學(xué)位論文中設(shè)計(jì)了采用偏心盤(pán)一滑

7、塊一連桿機(jī)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)測(cè)量裝置，給出了計(jì)算直翼擺線推進(jìn)器水動(dòng)力性能的經(jīng)驗(yàn)公式，建立了以直翼擺線推進(jìn)器為推進(jìn)系統(tǒng)的潛器模型，提出了葉片可以從尾流面中穿過(guò)而不影響尾流面連續(xù)性的假設(shè)，并在此假設(shè)前提下建立了直翼擺線推進(jìn)器的水動(dòng)力計(jì)算方法。目前直翼推進(jìn)器多采用廣義擺線機(jī)構(gòu)和改善的擺線機(jī)構(gòu)，但由于其機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜以及受機(jī)構(gòu)本身的運(yùn)動(dòng)限制，槳葉擺動(dòng)規(guī)律不能很好地滿足水動(dòng)力的要求，限制了其推進(jìn)性能，特別是推進(jìn)效率的進(jìn)一步提高。這也是直翼推進(jìn)器難以推廣應(yīng)用的主要原因之一[8]。3船用方向控制裝置的相關(guān)分析3.1四種常用特種推

8、進(jìn)器槽道推進(jìn)器、z形推進(jìn)器、直翼推進(jìn)器、方向推力推進(jìn)器。下面簡(jiǎn)述它們的特點(diǎn)：7浙江工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文文獻(xiàn)綜述a.槽道推進(jìn)器:這種推進(jìn)器最早在本世紀(jì)五十年代首先作為水面船舶的推進(jìn)器而被應(yīng)用。它的使用大大改善了大噸位船舶進(jìn)、出港低速航行時(shí)的操縱性能。槽道推進(jìn)器作為一種反應(yīng)式推進(jìn)器是靠改變流體動(dòng)量而獲得推力的。槽道推進(jìn)器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全可靠、操作方便的優(yōu)點(diǎn)，但推進(jìn)效率不高是這類