喷水推进

摘要： 高速艇船体刚度小、激振力大且激振频率高,靠近主要激振源的尾部结构振动需要重点关注。本文针对某喷水推进高速艇,对其尾部区域甲板、船底板、泵舱壁和尾封板等局部结构采用规范经验公式对局部结构的板、板格固有频率进行计算,采用计及附连水质量的有限元模型对各尾部局部结构的板架固有频率进行计算,并将计算结果与轴频和叶频激励频率进行频率储备校核。对频率储备不满足要求的局部结构,建立包含喷水推进器流道结构的全船有限元模型,基于喷水推进器的激励力进行振动响应计算和校核评估,对采用喷水推进的高速艇的船体振动评估和船体设计具有参考意义。

摘要： 为提高水陆两栖车水上航行时的操纵性与稳定性,提出一种新型矢量喷口装置。喷口装置有俯仰与旋转两个运动自由度,可以控制喷水推进器喷射水流的方向,生成方向可控的三维矢量推力。根据水陆两栖车喷水推进理论,完成满足某型轮式两栖车航行动力需求与平台约束的喷水泵基本参数设计。依据计算的水泵出口直径完成与喷水泵一体化的矢量喷口结构与控制方案设计。对设计的矢量喷水推进器,利用Fluent软件计算其在不同航速、转速、俯仰角和旋转角下的推力矢量。对比分析了非矢量推进两栖车、单矢量推进两栖车和双矢量推进两栖车的操纵机理。分析矢量推进器对两栖车耐波性的影响,建立了两栖车耐波性动力学方程与矢量推进器横纵摇力矩方程,进而提出矢量推进两栖车横纵摇稳定控制策略。仿真结果表明:总推力随着俯仰角度变化较小,轴向推力随着俯仰角度增大而减小,俯仰推力(偏航推力)随着俯仰角度增大而增大。对比分析发现相比于非矢量推进两栖车,矢量推进两栖车在横向平移、斜向平移、原地转向以及推进器效率方面具有明显优势。设计的矢量喷水推进器产生的推力不仅可以为水陆两栖车提供纵向驱动力,还可以产生横向力、横摆以及纵倾力矩,为提高未来无人两栖平台航行的操纵性与稳定性提供新方案。

摘要： 针对水陆两栖机器人推力不稳和环境扰动造成的姿态不稳定问题,设计了一种新型的将轮驱动与喷水推进进行复合的可倾转复合推进装置。将该可倾转复合推进装置应用在H构型两栖机器人中,基于推力倾转角分离控制策略和自抗扰控制原理设计了姿态自稳定控制器,并在耦合自由度上采用异步调节机制。使用Simulink/ADAMS联合仿真平台进行姿态稳定仿真验证,并确定了具有较好效果的控制器参数;物理样机运行实验表明,H型两栖机器人可以完成预设运动,姿态自稳定控制器能够将该机器人水下运行时的姿态抖动抑制在5°以内。

摘要： 基于仿生学原理开展喷水推进泵内部空化流动特性研究。采用数值模拟与模型泵试验相结合的方法,将仿生翼型与两种经典的NACA4410翼型、791翼型进行比较,探寻不同翼型喷水推进泵叶轮的水力特性。结果表明:仿生翼型泵汽蚀余量最小,叶片上气泡量和气泡覆盖面积最少,抗空化性能最好。仿生翼型模型叶轮试验测试结果与数值模拟结果相对误差较小,满足数值模拟计算误差要求。说明仿生翼型在喷水推进泵模型优化上具有一定应用价值,对后续的研究具有重要的指导意义。

摘要： 针对船舶推进领域"喷水推进"与"泵喷推进"两概念混淆的现状,本文从两者的起源及发展历程出发,在系统分析两者结构型式的基础上,根据流体力学控制体原理及喷水推进泵理论剖析了两者的水动力原理及核心部件的做功机理。针对控制体的外流场问题,运用翼型升力理论及叶片泵理论推导演绎了外置式喷水推进与泵喷推进外流场对推进系统总推力的作用,阐明了两者原理相同、核心功能转化部件均为喷水推进泵,论证了泵喷推进为喷水推进在水下航行体领域应用时的特定称谓,是喷水推进技术在水下航行体领域的发展。

摘要： 应用STAR-CCM+软件,结合RANS方法并引入Lighthill声类比方程,针对某高速艇配备的混流式推进泵,调节船舶吃水深度,研究不同浸没深度的喷射流尾迹场及其噪声特性。文中建立了系泊状态下船泵一体化流场数值模拟方法及喷射流尾迹场噪声计算方法,通过流场模拟掌握了喷射流浸没深度对尾迹的影响规律,得到水下喷射比水面喷射能量耗散较少、尾迹流动特征较弱和完全浸没后水动力噪声随着浸没深度增加而变小等重要结论,对发展喷水推进乃至船舶综合隐身技术均有重要指导意义。

摘要： 喷水推进舰艇因具备快速性和高机动性等特点而备受国内外研究人员的关注,本文以T-CRAFT登陆模型艇为研究对象,在RANS计算框架下采用VOF方法和SST k-ω湍流模型对喷水推进舰艇的自航运动进行了数值计算研究,通过与静水阻力及单独喷泵试验结果进行对比,验证了该数值计算方法具有较高的计算精度。同时,开展了设计航速下“艇泵一体”的数值模拟,分析了喷水推进舰艇在设计航速下不同时刻波形云图及流场演化过程,对比分析了艇拖曳和自航下的阻力与姿态变化。研究结果表明:艇尾兴波左右两侧对称均匀,相比拖曳艇体自航阻力增加,纵倾角增加,吃水增加,艇体流线和喷口处流线整体均匀,在转子处存在微小漩涡;水流从转子入口流至喷口速度不均匀系数降低86%,在喷口处呈现较均匀状态,从叶片进口边到叶片出口边,叶片载荷先增大后减小。进一步分析表明,中间流线相对位置0.6~0.8处载荷较大,说明相比前半段叶片,后半段做功能力更强。

摘要： 针对大型复杂流道结构的制造与安装难题,结合分析传统工艺方案,提出分段制造及分步安装新工艺,对分段制造及分步安装工艺,流道出口段以及嵌补段的内场制造及上船台安装,流道装焊精度及变形控制等提出具体的工艺要求,将该工艺在某艇的建造中进行应用,提高了流道制造和安装的精度和效率,取得了良好的效益。

摘要： 面向一型喷水推进器为动力定位执行机构的单体喷水推进船舶,开展了船舶仿真模型建立、推力分配及进一步动力定位相关控制算法设计与仿真模拟。针对传统的定步长Kalman滤波提出了改进方案,同时考虑到单体喷水推进船舶的特殊性,对推力分配算法进行了优化,并基于荷载前馈的PD控制算法开展了不同工况下的仿真试验。试验结果表明,所提出的喷水推进推力分配算法能够有效控制一型单体喷水推进船舶实现定点、定艏向、移位、转艏等动力定位典型功能,并具备一定抗外部干扰能力。

摘要： [目的]船舶骑浪/横甩是国际海事组织(IMO)新纳入船舶第二代完整稳性衡准中的5种稳性失效模式之一.针对当前规范仅适用于螺旋桨推进船的局限性,研究喷水推进船骑浪失稳的问题,为后续进一步完善规范奠定基础.[方法]基于喷水推进装置的力学模型和船舶在随浪中的一维纵荡运动方程,建立船舶骑浪运动的数学模型,利用四阶Runge-Kutta法求解模型,实现船舶时域运动仿真.以一艘高速穿浪内倾船型为例,系统性开展时域数值计算,以得出此类型船舶发生骑浪现象时的工况特点.[结果]通过数值仿真,得出了目标船舶在第二代完整稳性衡准要求的波浪工况范围内的预报结果:Fr=0.4时,有80.9％的工况发生骑浪;Fr=0.3时,骑浪发生比例降至59.4％.[结论]研究成果既可为喷水推进船的骑浪/横甩稳性评估提供理论模型和数值分析的手段,也可用于对此类型船舶进行稳性安全评估.

摘要： 本文设计了一种新型水下清污机器人系统进行导管架平台清污作业,从而降低人员工作强度、提高工作效率.该机器人采用双抱臂结构作为工作定位系统,以解决传统真空吸附易失效的问题.利用清污作业的高压水射流用于喷水推进系统,降低了传统水下机器人的高压输电要求.在考虑水下机器人的非线性水动力分析结果基础上,建立了该系统的运动分析计算模型,并基于模型反馈线性化,分别建立了PID和LQR控制策略下的位姿控制系统.通过数值模拟分析了在海流作用条件下,无推力约束条件、有推力约束条件以及系统建模误差下,两种控制器的控制效果.结果表明相比传统PID控制器,反馈线性化LQR控制器能更好地实现控制目标.

摘要： 为研究喷水推进船模自航试验中进流口处速度分布规律,采用三维水下PW设备对进流口横截面进行试验测量,重点探讨PIV试验计算得出边界层影响系数结果与基于经验公式计算结果的异同,分析不同转速时进流口处流场细节及速度分布规律.结果表明:喷水推进器转速对进流口处速度分布规律存在影响,不同工况下同一横截面处流场细节差别明显,不过最终计算得出的边界层影响系数差别不大;多个工况下,PIV试验测量结果计算得出的边界层影响系数均小于采用经验公式得出的计算结果,但是试验得出的速度分布规律与经验公式中采用的假定速度分布具备一致性.

摘要： 采用RNG k-ε模型以及混合物均相流模型对喷水推进泵进行了数值模拟计算,研究喷水推进泵内部的三维空化流动.通过对比分析喷水推进泵段和泵装置的数值模拟结果可知:空化初生时,空泡主要集中在叶片吸力面靠近轮缘的进水侧;添加流道后会改变叶轮进口流态,导致叶轮空化区域分布不均匀;流道的唇部、上下弯曲连接段时发生空化的潜在危险区域;泵段处于临界气蚀点时,泵装置的性能变化剧烈.

摘要： 采用三维雷诺平均N-S方程和S-A湍流模型对不同动叶叶顶间隙的喷水推进轴流泵流场和性能进行数值仿真.计算中选取的相对叶顶间隙δ(叶顶间隙尺寸与叶轮直径之比)分别为0.1％、0.3％、0.5％、0.7％.计算结果表明,随着叶顶间隙尺寸的增大,泵级水力性能降低;相对叶顶间隙增大到0.7％时,小流量工况下泵级的效率和扬程下降加快,设计工况下的叶顶进口处形成泄漏涡,泄漏损失增大.此外,随着叶顶间隙尺寸的增加,动叶进口狭窄的高压区得到改善,泵级角区分离减小,但泵级的水力性能却降低。

摘要： 喷水推进控制的穿浪双体船可实现比较复杂的航行操纵运动。本文采用面元法和公式估算法计算了穿浪双体船的附加质量和水动力导数，建立了喷水推进穿浪双体船的操纵运动模型，并用该模型对喷水推进的穿浪双体船的操纵运动进行了较为全面的仿真，同时将仿真结果与实船操纵运动进行比较，验证了该模型的可行性和正确性。

摘要： 喷水推进控制的穿浪双体船可实现比较复杂的航行操纵运动.本文采用面元法和公式估算法计算了穿浪双体船的附加质量和水动力导数,建立了喷水推进穿浪双体船的操纵运动模型,并用该模型对喷水推进的穿浪双体船的操纵运动进行了较为全面的仿真,同时将仿真结果与实船操纵运动进行比较,验证了该模型的可行性和正确性.

摘要： 针对欠驱动无人艇开展了其基础运动控制策略设计的研究。首先详细地介绍了喷水推进无人艇的运动控制系统的构成,并根据喷水推进器推进原理的特点,可得出该无人艇系统是欠驱动的、快变的非线性耦合系统;然后根据人类小脑的运动协调功能,提出基于倒车斗、喷嘴转角和发动机转速协调控制的仿人智能控制策略,实现了对无人艇的完全运动控制,提高了其操纵性和灵活性;并根据该思想设计了无人艇的基础运动控制系统的软件体系结构。最后进行了无人艇在各种航行状态下的运动控制仿真试验,仿真结果表明了该仿人智能运动控制策略的有效性。

摘要： 随着水下机器人推进技术的不断发展,新型推进方式正逐渐替代传统推进方式.介绍了传统导管式螺旋桨固定方向推进方式和新型的喷水推进、矢量推进、仿生推进技术,分析了新型推进方式的优势,以及未来水下机器人推进技术的发展趋势.

摘要： 随着舰船推进技术发展，许多新型的推进系统逐渐应用在一些环保、高速、高性能的豪华游艇上。本文主要介绍了目前市场上出现的应用在豪华游艇上的新型推进系统，包括高性能弦内推进系统、表面桨推进系统、喷水推进系统和混合动力推进系统。分析了各种推进系统的特点，以及市场上主要产品和供货商情况，并且举例列举了各种推进系统在世界知名豪华游艇上的应用。最后通过总结分析了国内外豪华游艇推进系统的发展趋势。

摘要： 直线电机是电能与直线运动机械能之间的一种能量转换装置,全文从直线电机的理论说起,介绍了直线电机的类型.之后对直线电机在电磁发射领域的应用进行了讨论,其中详细介绍了美国海军开发的舰载飞机电磁弹射系统(EMALS).然后讨论了直线电机在军事上的另一个应用——舰艇的喷水推进装置,文中对交流磁流体推进器和直线泵喷推进器两种结构形式进行了介绍.最后展望了直线电机技术在军事装备中的应用前景。

摘要： 本公开提供了一种喷水推进装置的进流管道和喷水推进装置，属于水下推进器技术领域。该喷水推进装置的进流管道包括：管道本体，具有相连的第一管段和第二管段，所述第一管段用于与船底板连接；艉法兰，轴向活动套装在所述第二管段外，所述艉法兰的内壁面与所述第二管段的外壁面动密封，所述艉法兰用于与船艉板相连。本公开能避免船艉板承受较大推力，改善船艉板容易变形的问题，同时保证船艉板和进流管道之间的密封性。

摘要： 本发明公开了一种矢量喷水推进器及矢量喷水推进方法，属于船舶及两栖车辆水上推进技术领域，解决了现有喷水推进船舶及两栖车辆无法有效控制车体或船体姿态的问题。本发明的矢量喷水推进器主要包括：进水外壳、出水外壳、推进器支架、喷水推进器内胆、及设于推进器支架上的油缸总成。球形的推进器内胆能够在外壳中转动，内胆上固定安装两个相对垂直的球头支架，通过控制油缸总成活塞杆的伸缩推动喷水推进器内胆在外壳中转动，调整内胆上的喷水管的左右角度和俯仰角度，控制矢量喷水推进器的喷水角度。本发明能够改变尾喷水射流的角度获得不同方向的矢量推进力，进而能够针对环境扰动及波浪调整姿态，提高了两栖车辆或船舶的耐波性和航行稳定性。

摘要： 本发明公开了一种用于喷水推进装置的油缸，包括：油缸包括：缸筒、活塞杆、第一端盖、第二端盖和锁紧机构，缸筒具有从缸筒的一端的端面向缸筒的另一端的端面延伸的油液流道。活塞杆插装在缸筒内，活塞杆的一端突出于缸筒的一端的端面，活塞杆的活塞将缸筒的内部空间划分为第一油腔和第二油腔，第一油腔与油液流道连通。第一端盖套装在活塞杆的一端并压装在缸筒的一端的端面上。第二端盖位于缸筒的另一端并压装在缸筒的另一端的端面上，第二端盖的端面上具有用于与油液流道连通的第一油口和用于与第二油腔连通的第二油口。锁紧机构用于将缸筒和第二端盖固定在喷水推进装置的艉板上。本发明能简化输送油液的管路的布置，并低油液泄漏的风险。

摘要： 本公开提供了一种喷水推进装置的进流管道和喷水推进装置，属于水下推进器技术领域。该喷水推进装置的进流管道包括：管道本体，具有相连的第一管段和第二管段，所述第一管段用于与船底板连接；艉法兰，轴向活动套装在所述第二管段外，所述艉法兰的内壁面与所述第二管段的外壁面动密封，所述艉法兰用于与船艉板相连。本公开能避免船艉板承受较大推力，改善船艉板容易变形的问题，同时保证船艉板和进流管道之间的密封性。

摘要： 本发明提供凸节设计方法、叶片、喷水推进泵及喷水推进系统，基于三维空间叶片流面形状数据构建模型，精确计算得到与原有叶片按照最优延展方式平顺光滑连接、且具有特殊导边的凸节形状，有效提升喷水推进系统的隐身性和安全性。凸节设计方法包括：步骤1、确定原有叶片的叶片导边轴面控制方程和凸节的导边轴面控制方程；步骤2、确定原有叶片不同叶高剖面导边位置的安放角控制方程和叶片骨线包角控制方程；步骤3、确定凸节在不同叶高下的剖面流向长度及相应包角；进而得到该剖面的包角计算表达式，计算相应叶高下剖面流向长度和包角；按照上述方法，依次计算凸节在不同叶高下的剖面流向长度和包角，即可获得凸节的形状结构。

摘要： 本发明公开了一种喷水推进装置，其特征在于，包括进水区域，叶轮区域，和密封舱室，导流区域，喷射区域和驱动轴，所述驱动轴穿过进水区域固定在密封舱室中，所述叶轮区域邻接所述进水区域，所述喷射区域设置有水嘴。本发明所述的喷水推进器结构简单，而且体积比较小，占用的面积很小，因此，在应用的时候较为灵活，也体现了绿色环保的概念；所述的喷水推进器模块化设计，专门设计了与船舶安装结构拆卸方便，效率高；所述的喷水推进器内部轴承设计了高稳定性的机械密封结构，可靠性高；所述的喷水推进器的喷射嘴与导流部分螺纹连接，操作方便，可靠性高；所述的喷水推进器专用的进出水嘴设计，与注塑喷射嘴一体成型，可靠性高。

摘要： 本发明公开了一种矢量喷水推进器及矢量喷水推进方法，属于船舶及两栖车辆水上推进技术领域，解决了现有喷水推进船舶及两栖车辆无法有效控制车体或船体姿态的问题。本发明的矢量喷水推进器主要包括：进水外壳、出水外壳、推进器支架、喷水推进器内胆、及设于推进器支架上的油缸总成。球形的推进器内胆能够在外壳中转动，内胆上固定安装两个相对垂直的球头支架，通过控制油缸总成活塞杆的伸缩推动喷水推进器内胆在外壳中转动，调整内胆上的喷水管的左右角度和俯仰角度，控制矢量喷水推进器的喷水角度。本发明能够改变尾喷水射流的角度获得不同方向的矢量推进力，进而能够针对环境扰动及波浪调整姿态，提高了两栖车辆或船舶的耐波性和航行稳定性。

摘要： 本发明公开了一种用于喷水推进装置的油缸，包括：油缸包括：缸筒、活塞杆、第一端盖、第二端盖和锁紧机构，缸筒具有从缸筒的一端的端面向缸筒的另一端的端面延伸的油液流道。活塞杆插装在缸筒内，活塞杆的一端突出于缸筒的一端的端面，活塞杆的活塞将缸筒的内部空间划分为第一油腔和第二油腔，第一油腔与油液流道连通。第一端盖套装在活塞杆的一端并压装在缸筒的一端的端面上。第二端盖位于缸筒的另一端并压装在缸筒的另一端的端面上，第二端盖的端面上具有用于与油液流道连通的第一油口和用于与第二油腔连通的第二油口。锁紧机构用于将缸筒和第二端盖固定在喷水推进装置的艉板上。本发明能简化输送油液的管路的布置，并低油液泄漏的风险。

摘要： 本发明涉及一种用于船舶的喷水推进系统(1)，该喷水推进系统包括：进水区域(2)；叶轮区域(3)，该叶轮区域邻接进水区域，并且在该叶轮区域中安装有单级叶轮(4)；以及出口喷嘴(5)，该出口喷嘴邻接叶轮区域，该喷水推进系统具有驱动马达(6)，该驱动马达至少间接连接至叶轮(4)的叶轮驱动轴(7)。根据本发明，该叶轮具有仅一个单个叶片(8)。

摘要： 本实用新型的喷水推进器冷却装置包括驱动电机和由所述驱动电机驱动的喷水泵，所述喷水泵包括进水口、出水口、设置在所述进水口和所述出水口之间的由所述驱动电机驱动的叶轮，所述叶轮转动带动水从所述进水口向所述出水口喷出形成反向的推动力，所述喷水推进器冷却装置还包括将喷水泵内的水导向所述驱动电机的导流装置，所述导流装置将少量的水导流并喷淋到所述驱动电机的外表面以冷却所述驱动电机。上述结构在使用中，通过导流装置不断向驱动电机外表面导流并喷淋少量的水，使得驱动电机可以随时冷却，避免电机过热而影响产品的可靠性能。