潜器全方向推进器的研究

论文题目: 潜器全方向推进器的研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 船舶与海洋结构物设计制造

作者: 常欣

导师: 黄胜

关键词: 全方向推进器,面元法,非定常,调距机构,试验模型

文献来源: 哈尔滨工程大学

发表年度: 2005

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，从而使潜器更加轻量化、小型化，改善潜器内部的布置，同时还满足其操纵性能的要求。它将在海洋工程领域里得到广泛应用。本文首先基于常规螺旋桨面元法理论、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，对全方位推进器的定常、非定常水动力性能进行了数值预报。本文的计算结果与升力线方法、升力面方法的计算结果以及日本水池试验的结果对比表明，本文的计算结果与试验值吻合良好。本文分析了盘面比、叶数、整体螺距角、周期螺距角、纵倾角、叶剖面形状等主要参数的变化对全方向推进器水动力性能的影响。研究了采用不同形状的桨毂和不同形状的尾涡对全方向推进器水动力性能的影响，并给出了相应的计算比较结果。本文将摆线原理应用于全方向推进器的叶片调距机构的设计，给出了工作原理并据此设计出一种新型的偏心盘调距机构，并给出了与之相应的全方向推进器的试验模型；本文根据圆盘连杆机构的工作原理设计了一套圆盘连杆调距机构，并设计了使用该机构的全方向推进器的试验模型。本文所设计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，在此基础上可以进行模型加工并开展试验研究。

论文目录:

摘要

Abstract

第1章绪论

1.1 概述

1.2 全方向推进器的工作原理

1.3 全方向推进器的研究进展

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模型

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的数学模型

2.3 非定常时全方向推进器水动力性能计算的数学模型

2.4 尾涡面模型的确立

2.5 计算桨毂影响的数学模型

2.6 本章小结

第3章全方向推进器水动力性能的计算

3.1 定常情况下的水动力性能计算

3.1.1 面元的划分

3.1.2 尾涡模型的离散

3.1.3 基本方程的数值求解

3.1.4 水动力的计算

3.2 非定常情况下的水动力性能计算

3.2.1 叶片螺距角的变化规律

3.2.2 单元块的划分

3.2.3 尾涡模型的离散

3.2.4 基本方程离散及求解过程

3.3 库塔条件的处理

3.4 影响函数的计算

3.5 物体表面速度的确定

3.6 本章小结

第4章全方向推进器主要参数及桨毂和尾涡形状对其水动力性能的影响

4.1 主要参数对水动力性能的影响

4.2 桨毂形状对水动力性能的影响

4.2.1 桨毂的几何形状及其面元划分

4.2.2 基本方程的数值求解

4.3 尾涡形状对全方向推进器水动力性能的影响

4.3.1 线性尾涡模型

4.3.2 圆锥尾涡模型

4.3.3 改进型圆锥尾涡模型

4.4 本章小结

第5章装有全方向推进器的潜器的运动仿真

5.1 潜器运动的仿真方程

5.1.1 潜器运动的一般方程

5.1.2 水动力表达式

5.1.3 环境的影响

5.2 安装全方向推进器时的推力分析

5.2.1 尾部安装一个全方向推进器时的推力

5.2.2 首尾各安装一个全方向推进器时的推力

5.3 仿真图形程序设计

5.3.1 二维图形的绘制

5.3.2 二维图形的变换

5.4 仿真结果

5.5 本章小结

第6章全方向推进器的试验设计

6.1 国外试验研究的现状

6.1.1 三菱重工的试验

6.1.2 川岐重工的试验

6.1.3 船舶技术研究所的试验

6.2 试验设计

6.2.1 试验的内容

6.2.2 试验模型

6.2.3 全方向推进器的主要有关参数的取定

6.2.4 需要测量的数据

6.2.5 计算所用公式

6.3 全方向推进器的调距机构的设计

6.3.1 按摆线规律变化的调距机构

6.3.2 圆盘连杆机构

6.3.3 两种调距机构的比较

6.4 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

发布时间: 2007-08-21

参考文献

[1].全方向推进器的设计及其在潜艇上的应用研究[D]. 贡毅敏.哈尔滨工程大学2006

潜器全方向推进器的研究

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