船舶液压推进系统设计及效率研究

论文摘要

近年来,随着船舶向大型化、高速化方向发展时,主机的功率也越来越大,这给主机的设计与制造带来很大困难,同时主机增大使得船舱的有效空间越来越小,多主机并联工作模式随之出现。目前有船舶推进方式主要是采用机械推进和电力推进,机械推进方式虽然在传动效率上占有一定优势,但是其有机动性差,功率重量比小,机舱布置不合理等缺点;电力推进虽然机动性高,但是其功率重量比小,大功率调速问题没有得到解决。液压驱动因具有驱动功率大、适应重负荷、调速性和安全性好、便于集中控制、液压动力源可以一机多用等优点,因此提出船舶液压推进。船舶液压推进技术是将液压技术应用于船舶推进系统中,通过液压泵将主机(船舶柴油机)输出的机械能转变为液压油的压力能,经功率综合油路,分别驱动螺旋桨、舵机、船舶侧推装置以及其它辅助装置。本文在对船舶液压推进系统原理分析的基础上,对船舶液压推进的液压系统进行设计,从调速方式、油路循环方式、油源选择系统散热分析等方面对船舶液压推进的液压推进系统进行了分析和研究,并对泵、马达、螺旋桨、柴油机等各元件进行了选型和计算。从理论上分析了影响系统的主要参数,随后基于Matlab/Simulink对系统的动态性能进行了仿真分析。系统效率问题是船舶液压推进技术的关键问题之一,文中基于Matlab/Simulink对系统的效率进行了建模与仿真,分析了各主要参数对系统效率的影响,为系统进行改进设计提供了有力的依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的来源
• 1.2 课题的研究背景及意义
• 1.2.1 船舶现有的推进方式
• 1.2.2 课题的研究意义
• 1.3 船舶液压推进国内外发展现状
• 1.3.1 国内发展简况
• 1.3.2 国外发展简况
• 1.4 液压驱动与电力驱动的比较
• 1.5 船舶液压推进
• 1.5.1 船舶液压推进的优点
• 1.5.2 船舶液压推进的缺点
• 1.6 论文研究的主要内容
• 第2章 船舶液压推进系统的设计及计算
• 2.1 基本结构和工作原理
• 2.2 液压传动系统设计
• 2.2.1 调速方式
• 2.2.2 油路循环方式
• 2.2.3 动力源形式
• 2.2.4 拟定液压系统图
• 2.3 系统参数计算及元件选择
• 2.3.1 螺旋桨选型计算
• 2.3.2 马达选型计算
• 2.3.3 泵的选型计算
• 2.3.4 柴油机的选型计算
• 2.4 液压系统发热散热计算
• 2.5 滤油器的选择
• 2.6 系统安全
• 2.7 本章小结
• 第3章 系统建模
• 3.1 液压建模概念及理论
• 3.1.1 物理模型
• 3.1.2 数学模型
• 3.2 液压系统建模方法
• 3.2.1 解析法建模
• 3.2.2 状态空间法建模
• 3.2.3 功率键合图法
• 3.3 建模
• 3.3.1 泵流量方程
• 3.3.2 马达流量方程
• 3.3.3 高压腔流量连续性方程
• 3.3.4 马达平衡方程
• 3.3.5 溢流阀模型
• 3.3.6 螺旋桨动力学模型
• 3.3.7 船舶运动方程
• 3.4 本章小结
• 第4章 船舶液压推进系统仿真及结果分析
• 4.1 系统仿真的分类
• 4.2 仿真工具
• 4.3 船舶推进装置仿真技术的发展
• 4.4 仿真技术在液压领域的应用
• 4.5 系统仿真模型
• 4.6 系统中各主要参数对系统动态影响分析
• 4.6.1 油液体积弹性模量对系统的影响
• 4.6.2 油液温度对系统的影响
• 4.6.3 转动惯量对系统的影响
• 4.6.4 船舶载重量对系统的影响
• 4.6.5 海水密度对系统的影响
• 4.7 本章小结
• 第5章 船舶液压推进效率仿真研究
• 5.1 系统体积弹性模量对效率的影响
• 5.2 系统泄露系数对效率的影响
• 5.3 温度对系统效率的影响
• 5.4 系统转动惯量对效率的影响
• 5.5 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 全文工作总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间公开发表的论文
• 致谢
• 研究生履历