船舶双柴油机-调距浆推进系统的建模与仿真

摘要

本文对于船舶柴油机-调距桨的单机推进系统和双机推进系统的建模与仿真进行系统的研究。
　　 文中选取MAK9M25柴油机作为建模对象,分别对单机推进系统和双机推进系统进行了研究。第一,运用模块化的建模思想,将整个单机单桨推进系统划分为组合控制环节、主机子系统、调速机子系统、船桨子系统等几个部分,分别对其进行数学建模,并建立各子系统之间的物理联系,使之成为一个完整的单机单桨推进系统,通过车令信号的控制对其进行仿真；
　　 第二,讨论了双机推进系统的两种工作情形——双机单桨的并车控制推进和双机双桨共同推进,并以所建的单机单桨推进系统模型为基础,分别对两种推进系统进行数学建模和仿真,由于在实际的联合动力推进装置中,一般由四台主机驱动两具螺旋桨,然而两根轴具有高度的对称性,因此在文中双机建模的过程中,为了提高模型的运算速度,仅取其中一根轴进行研究,前者对其在并车过程中的转速、负荷分配等进行了重点研究,而后者则重点研究了双桨船在回转过程中,其内侧螺旋桨和外侧螺旋桨的负荷分配情况；
　　 第三,运用Matlab进行图形用户界面的设计,在GUIDE的设计环境中,建立了一个基于仿真结果的简单管理应用界面,从而方便查看双机推进系统的不同工作情形。
　　 仿真计算结果表明,在所建立的单机单桨推进系统中,柴油机的转速、螺距角、船速等变化都能很好的跟随车令信号的变化,为双机推进系统的建模与仿真作了良好的铺垫；在双机单桨的并车控制仿真中,当由巡航状态变为加速状态,并入另一台相同型号的主机时,两台主机的负荷会发生均分,最终达到相等；而双机双桨船回转仿真计算表明,内桨负荷始终要大于外桨负荷。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2 国内外研究与发展动态

1.2.1 国外研究发展动态

1.2.2 国内研究发展动态

1.3 论文的主要研究内容

第2章 中速机-调距桨单机单桨推进系统的建模与仿真

2.1 推进系统仿真模型的整体分析

2.2 柴油机子系统模型

2.2.1 柴油机本体

2.2.2 扫气箱与排气管

2.2.3 涡轮增压器

2.2.4 中冷器

2.2.5 调速器

2.2.6 后传动装置

2.3 船桨子系统模型

2.3.1 调距桨

2.3.2 船体本身动态特性

2.4 螺距控制子系统

2.5 负荷控制子系统

2.6 组合控制环节

2.7 单机单桨推进系统的仿真结果

2.7.1 推进系统的Matlab/Simulink仿真模型

2.7.2 仿真结果

2.8 本章小结

第3章 双机推进系统的建模与仿真

3.1 柴-柴联合动力装置概述

3.2 并车时负荷分配原理

3.3 双机并车控制方法介绍

3.3.1 并列调速器并车控制

3.3.2 主从调速器并车控制

3.3.3 单调速器并车控制方式

3.4 联合动力装置仿真模型的建立

3.4.1 综合协调控制子模块

3.4.2 离合器控制子模块

3.4.3 并车齿轮箱

3.5 双机并车推进系统仿真结果分析

3.5.1 单机运行的仿真结果

3.5.2 双机并车运行的仿真结果

3.5.3 双机切换工作的仿真结果

3.6 本章小结

第4章 双机双桨船舶推进系统的工作特性研究

4.1 船舶柴油机的工作特性

4.2 螺旋桨的推进特性

4.3 双机单桨的配合特性

4.4 单机双桨的配合特性

4.5 双机机双桨的配合特性

4.6 双桨推进装置的转弯工况

4.6.1 转弯时双桨的负荷变化情况

4.6.2 内、外桨负荷变化的原因分析

4.7 转弯时双桨的负荷仿真结果

4.8 本章小结

第5章 船舶推进仿真分析管理应用界面的设计

5.1 图形用户界面GUIDE设计简介

5.2 图形应用界面的建立

5.3 本章小结

结论

参考文献

致谢