全方向推进器的设计及其在潜艇上的应用研究

论文摘要

全方向推进器是一种新型的推进装置，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可以产生任意方向的力。全方向推进器可以替代槽道推进器，从而使潜器或潜艇更加轻量化、小型化，改善潜器或潜艇内部的布置，同时还满足其操纵性能的要求。本文应用面元法理论对全方向推进器进行了水动力性能的预报。基于已有的定常和非定常状态下全方向推进器水动力性能计算的面元法理论模型，对尾涡模型进行了改进，应用了尾涡强度衰减和翼梢涡影响的研究成果，对全方向推进器定常和非定常状态下的水动力性能进行了数值预报，并将理论计算的结果与改进前计算结果以及日本水池试验的结果作了比较，结果吻合良好；本文实现了全方向推进器的叶片调距机构的设计，并且确定了全方向推进器的主要涉及参数，进而完成了全方向推进器的试验模型的设计工作，给出了完整的设计图纸，；本文进行了全方向推进器的模型试验的初步设计，确定了模型试验的步骤和需要记录的数据；本文针对在潜艇上应用全方向推进器展开了探讨，分析了在潜艇上应用全方向推进器后其推进操纵性能、阻力性能、稳性以及节能等变化，研究了在潜艇上应用全方向推进器的可行性，并给出了相应的结论。本文所设计加工的全方位推进器调距机构及试验模型是为下一步进行试验研究而准备的，在此基础上可以开展试验研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 全方向推进器的研究进展
• 1.3 全方向推进器的工作原理
• 1.4 面元法概述
• 1.5 论文工作内容及意义
• 第2章 全方向推进器水动力性能理论计算
• 2.1 坐标系的建立
• 2.2 定常时全方向推进器水动力性能计算
• 2.2.1 数学模型
• 2.2.2 尾涡模型
• 2.2.3 数值离散
• 2.3 非定常时全方向推进器水动力性能计算
• 2.3.1 数学模型
• 2.3.2 数值离散
• 2.4 计算结果及分析
• 2.5 本章小结
• 第3章 全方向推进器的模型设计
• 3.1 全方向推进器的主要参数的取定
• 3.2 叶片调距机构的设计
• 3.2.1 叶片调距机构的原理
• 3.2.2 叶片调距机构的实现
• 3.2.3 试验模型的设计
• 3.2.4 试验模型的设计使用说明
• 3.3 本章小结
• 第4章 全方向推进器的模型试验设计
• 4.1 国外试验研究的现状
• 4.1.1 三菱重工水池试验
• 4.1.2 川崎重工的试验
• 4.1.3 船舶技术研究所的模型试验
• 4.2 试验目的与内容
• 4.2.1 试验目的
• 4.2.2 试验内容
• 4.3 试验模型及设备
• 4.4 需要测量的数据及试验过程
• 4.4.1 需要测量的数据
• 4.4.2 试验过程
• 4.5 计算所用公式
• 4.6 本章小结
• 第5章 全方向推进器在潜艇上应用的探讨
• 5.1 潜艇概述
• 5.2 美国潜艇螺旋桨问题的研究与改进
• 5.2.1 潜器运动的仿真方程
• 5.2.2 美国在潜艇上应用全方位推进器的尝试
• 5.3 潜艇应用全方向推进器的探讨
• 5.3.1 安装全方位推进器的推进操纵性能
• 5.3.2 安装全方向推进器后的阻力性能
• 5.3.3 安装全方向推进器后的稳性
• 5.3.4 其他方面的考虑
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 个人简历