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全方向推进器非定常水动力性能的面元预报方法

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中国造船 2007年第1期48卷 24-29页

作者：常欣黄胜贡毅敏哈尔滨工程大学船舶工程学院黑龙江哈尔滨150001

研究了全方向推进器非定常水动力性能的面元预报方法,基于螺旋桨面元法建立了全方向推进器的非定常水动力性能计算的数学模型,对全方向推进器的非定常水动力性能进行了数值预报。采用了关于扰动速度势的基本积分微分方程,并采用双曲面... 详细信息

研究了全方向推进器非定常水动力性能的面元预报方法,基于螺旋桨面元法建立了全方向推进器的非定常水动力性能计算的数学模型,对全方向推进器的非定常水动力性能进行了数值预报。采用了关于扰动速度势的基本积分微分方程,并采用双曲面元以消除面元间的缝隙。用Newton-Raphson迭代过程在桨叶随边满足压力Kutta条件。在计算面元的影响系数时,应用Morino导出的解析计算公式加快了数值计算的速度。为避免数值求导中的奇异性,用Yanagizawa方法求得物体表面上的速度分布。本文计算结果与日本水池模型试验结果、升力线方法计算结果及升力面方法计算结果进行了对比。

关键词：船舶舰船工程全方向推进器面元法速度势尾涡收缩非定常

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装有全方向推进器的潜艇的运动仿真

哈尔滨工程大学学报 2006年第3期27卷 367-371页

作者：贡毅敏常欣黄胜哈尔滨工程大学船舶工程学院黑龙江哈尔滨150001

为研究全方向推进器在潜艇上的应用,对水下潜器进行了受力的分析.给出水下潜器六自由度运动的操纵性方程.为了简化程序中的运算,将水下潜器的6个自由度的运动方程通过Matlab解算转换为矩阵形式.考虑了水下潜器的运动环境的的影响.分别... 详细信息

为研究全方向推进器在潜艇上的应用,对水下潜器进行了受力的分析.给出水下潜器六自由度运动的操纵性方程.为了简化程序中的运算,将水下潜器的6个自由度的运动方程通过Matlab解算转换为矩阵形式.考虑了水下潜器的运动环境的的影响.分别分析了尾部安装1个全方向推进器和首尾各安装1个全方向推进器时所产生的推力.完成2种情况下的水下潜器六自由度的运动仿真系统.该仿真系统采用一种普遍实用的数学模型,考虑了非线性的水动力,精度较高,适用于一般类型的水下潜器,对研究全方向推进器水动力性能及其在水下潜器上的应用有很大现实意义.

关键词：全方向推进器水下潜器运动仿真数学模型

非均匀来流中全方向推进器非定常水动力性能的研究

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哈尔滨工程大学学报 2008年第3期29卷 222-225页

作者：常欣邹经湘黄胜郭春雨哈尔滨工业大学航天学院黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工程大学船舶工程学院黑龙江哈尔滨150001

为进行安装全方向推进器的潜器运动仿真,研究了非均匀来流中全方向推进器水动力性能的面元预报方法,预报了不同轴向非均匀来流情况下全方向推进器水动力性能.基于螺旋桨面元法理论建立了非均匀来流中全方向推进器水动力性能计算的数学模... 详细信息

为进行安装全方向推进器的潜器运动仿真,研究了非均匀来流中全方向推进器水动力性能的面元预报方法,预报了不同轴向非均匀来流情况下全方向推进器水动力性能.基于螺旋桨面元法理论建立了非均匀来流中全方向推进器水动力性能计算的数学模型,对非均匀来流中全方向推进器的非定常水动力性能进行了数值预报.采用了关于扰动速度势的基本积分微分方程;并且采用双曲面元以消除面元间的缝隙,在桨叶随边满足压力库塔条件.在计算面元的影响系数时,应用了Morino导出的解析公式.为避免数值求导中的奇异性,用Yanagizawa方法求得物体表面上的速度分布.预报了非均匀来流中全方向推进器的非定常水动力性能,并与均匀来流中全方向推进器的非定常水动力性能作了对比.计算结果表明在某些轴向非均匀来流情况下,全方向推进器水动力性能要好于轴向均匀来流时的水动力性能.

关键词：全方向推进器面元法非定常非均匀来流

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全方向推进器叶片调距机构设计

船海工程 2007年第3期36卷 20-23页

作者：常欣邹经湘郭春雨黄胜哈尔滨工业大学力学博士后流动站哈尔滨150001 哈尔滨工程大学船舶工程学院哈尔滨150001

参照摆线推进器的叶片螺距控制机构原理以及日本川崎重工圆盘连杆调距机构原理,设计了一种新型的全方向推进器的叶片调距机构,并分别给出了工作原理和装配图,介绍了叶片调距机构的实现方法。通过进行两种调距机构的性能、造价等因素的比... 详细信息

参照摆线推进器的叶片螺距控制机构原理以及日本川崎重工圆盘连杆调距机构原理,设计了一种新型的全方向推进器的叶片调距机构,并分别给出了工作原理和装配图,介绍了叶片调距机构的实现方法。通过进行两种调距机构的性能、造价等因素的比较,选择了圆型连杆机构作为试验模型的调距机构。

关键词：全方向推进器试验模型调距机构圆盘连杆

全方向推进器的水动力性能计算与试验设计研究

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全方向推进器的水动力性能计算与试验设计研究

作者：冯永军哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

作为一种新型的推进系统，一种在运动中螺距角可以周期性变化以提供不同方向推力的螺旋桨，即全方向推进器正在研究开发当中。该推进器的设计基于一种全新的构思，它最大特点是在桨叶旋转的过程中，通过控制叶片螺距角的周期性变化，从... 详细信息

作为一种新型的推进系统，一种在运动中螺距角可以周期性变化以提供不同方向推力的螺旋桨，即全方向推进器正在研究开发当中。该推进器的设计基于一种全新的构思，它最大特点是在桨叶旋转的过程中，通过控制叶片螺距角的周期性变化，从而能够产生前后、上下、左右六个方向推力。该种推进器有广阔的工程实用前景。潜器是海洋开发与研究的重要工具之一，它的发展要求本身更加轻量化、小型化，同时还要满足其操纵性能的要求;全方向推进器便是基于上述要求应运而生。使用这种螺旋桨可以减少推进器的数目，这将对改善潜器内部的布置和减轻潜器本身重量有利。它将在海洋工程领域里得到广泛应用。本论文的工作主要有两个部分：理论计算部分和试验设计部分。在理论计算部分，本文首先给出了全方向推进器的工作原理，然后基于常规螺旋桨升力面理论、势流理论和格林定理建立了定常和非定常状态下全方向推进器纵向、横向运动的水动力性能计算的数学模型，并利用有限基本解法、非定常涡格法和Hess-smith方法分别对考虑和不考虑桨毂影响时的全方向推进器纵向、横向运动水动力性能进行了数值预报。在不同的使用要求下，全方向推进器的桨叶纵倾角采用不同的角度。为了考察纵倾角对全方向推进器的水动力性能的影响，本论文分别计算了纵倾角为0度、15度、30度、45度的全方向推进器的水动力性能，并对这些结果进行了比较、分析，最后得出相应的结论。在试验设计部分，本文给出了全方向推进器敞水试验的具体思路，有关设备、装置，需要测量的主要数据，处理数据所要用到的主要公式等。本文提供的预报方法可以作为理论设计和工程实用的基础，试验设计也可以应用到相应的试验中去。

关键词：全方向推进器升力面理论横向运动纵倾角试验设计

全方向推进器水动力试验平台控制系统设计及实验研究

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全方向推进器水动力试验平台控制系统设计及实验研究

作者：贺伟哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

潜器是海洋开发与研究的重要工具之一,它的发展要求本身更加轻量化、小型化,同时还要满足其操作性能的要求,全方向推进器便是基于上述要求应运而生的。全方向推进器由一组从船体伸向水中并绕垂直船体的轴线作圆周运动的叶片组成,该组叶... 详细信息

潜器是海洋开发与研究的重要工具之一,它的发展要求本身更加轻量化、小型化,同时还要满足其操作性能的要求,全方向推进器便是基于上述要求应运而生的。全方向推进器由一组从船体伸向水中并绕垂直船体的轴线作圆周运动的叶片组成,该组叶片在绕圆周轨迹公转的同时,还绕自身的固定轴自转。使用这种装置可以减少推进器的数目,这将对改善潜器内部的布置和减轻潜器本身重量有利。本论文研究的全方向推进器主要是为了研究水动力实验而设计的。该全方向推进器由主动圆盘、主动圆盘驱动装置、叶片、叶片驱动装置和支架等部分组成。主要设计了全方向推进器水动力试验平台的控制系统,并对该控制系统进行了实验研究。全方向推进器水动力试验平台的控制系统采用集中控制方法实现。叶片控制系统以ATMega128L和FPGA(现场可编程逻辑器件)为控制核心,主要由ATMegal128L高性能单片机、功率放大模块、存储模块、通信模块、FPGA模块等组成。3-5个叶片采用直流电机驱动,设计了以功率放大器件IRFP450为核心的功率放大模块来实现叶片的驱动。根据全方向推进器叶片的摆线规律,推算叶片运动与主动圆盘位置的关系,并将叶片的运动规律存储在Flash中,实时提取应用。开发了基于uC/OS-Ⅱ嵌入式操作系统的软件,实现了3-5个叶片的位置伺服控制。基于伺服控制理论研究,利用dSPACE/Simulink实时仿真平台进行了叶片伺服驱动系统的半物理实时仿真。将叶片传动系统引入控制回路,将实现叶片位置伺服控制算法模型转化为Simulink与RTI联系的仿真模型,从而构成了半物理仿真系统,应用ControlDesk实时测试显示工具对叶片伺服控制参数进行了实时调节。此后,将全方向推进器应用于船舶水池实验室的现场实验中,获取全方向推进器运动的实际运动数据,对比理论的运动数据,验证系统的可行性。

关键词：全方向推进器叶片 ATmega128L dSPACE 位置伺服控制

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潜器全方向推进器的研究

船舶工程 2006年第6期28卷 24-27页

作者：贡毅敏常欣黄胜哈尔滨工程大学船舶工程学院哈尔滨150001

概述了全方向推进器工作的基本原理以及研究开发全方向推进器的意义;介绍了国内外针对全方向推进器的研究的现状以及哈尔滨工程大学在全方向推进器的研究方面所作的工作;给出了哈工大的定常和非定常状态下的理论计算结果,以及与日本三... 详细信息

概述了全方向推进器工作的基本原理以及研究开发全方向推进器的意义;介绍了国内外针对全方向推进器的研究的现状以及哈尔滨工程大学在全方向推进器的研究方面所作的工作;给出了哈工大的定常和非定常状态下的理论计算结果,以及与日本三菱重工的试验值所作的比较;提出了两种新型全方向推进器调距机构的试验模型.

关键词：舰船全方向推进器定常非定常试验模型调距机构

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潜器全方向推进器的机构设计及其性能研究

潜器全方向推进器的机构设计及其性能研究

作者：常欣哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

潜器是海洋开发与研究的重要工具之一，它的发展要求其本身更加轻量化、小型化，同时还要满足其操纵性能的要求;全方向推进器便是基于上述要求应运而生。通过使用这种螺旋桨可以减少推进器的数目，从而改善潜器内部的布置并减轻潜器本... 详细信息

潜器是海洋开发与研究的重要工具之一，它的发展要求其本身更加轻量化、小型化，同时还要满足其操纵性能的要求;全方向推进器便是基于上述要求应运而生。通过使用这种螺旋桨可以减少推进器的数目，从而改善潜器内部的布置并减轻潜器本身重量。它将在海洋工程领域里得到广泛应用。全方向推进器是一种在运动过程中螺距角可以变化的螺旋桨，该推进器是一种全新的设计，它最大特点是通过叶片螺距角在桨叶旋转的过程中周期性的改变，产生前后、上下、左右六个方向的推力，并可以容易的对海洋机器人的微小运动作出反应。该种推进器有广阔的工程实用前景。本论文的工作主要有两个部分：机构设计部分和理论计算部分。在机构设计部分，本文首先确定了全方位推进器的桨叶及桨毂的主尺度以及其他的相关的参数，然后设计出一套可行的与摆线推进器工作原理相仿的调距机构用来对全方位推进器的工作状态进行控制，该机构与日本的全方向推进器的连杆圆盘机构完全不同。在理论计算部分，本文首先基于常规螺旋桨升力面理论、势流理论和格林定理建立了定常和非定常状态下全方向推进器水动力性能计算的数学模型，然后利用有限基本解法、非定常涡格法和赫斯—史密斯方法对全方向推进器定常和非定常状态下的数学模型进行了数值离散，接下来针对前面所设计的全方位推进器进行了数值预报。本文所设计的全方位推进器是为下一步进行试验研究而准备的，在此基础上可以进行模型加工并开展试验研究。

关键词：全方向推进器升力面理论非定常机构设计

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全方向推进器横向运动的水动力性能研究

哈尔滨工程大学学报 2001年第6期22卷 1-3,15页

作者：王乐胜哈尔滨工程大学船舶工程学院黑龙江哈尔滨150001

基于常规螺旋桨升力面理论和势流理论、格林定理建立了全方向推进器横向运动的非定常水动力性能计算的数学模型 ,然后利用有限基本解法和非定常涡格法分别对全方向推进器横向运动水动力性能进行了数值预报 .计算结果和日本水池模型试验... 详细信息

基于常规螺旋桨升力面理论和势流理论、格林定理建立了全方向推进器横向运动的非定常水动力性能计算的数学模型 ,然后利用有限基本解法和非定常涡格法分别对全方向推进器横向运动水动力性能进行了数值预报 .计算结果和日本水池模型试验结果、升力线方法计算结果对比表明 ,本文提供的理论预报方法的计算值和试验值吻合良好 .

关键词：全方向推进器横向运动升力面理论非定常潜水器水动力性能