喷水推进器

摘要： [目的]研究喷水推进器进口流道主参数对其性能的影响,为喷水推进器设计提供依据。[方法]基于STAR-CCM+商业软件,通过定常雷诺平均NS方程(RANS),数值模拟分析不同进速比(IVR)工况下喷水推进器进口流道轴线高度和进流角度对其水动力性能的影响,并根据国际拖曳水池会议(ITTC)的不确定度分析规程进行数值不确定度分析。采用六面体结构化网格对计算域进行离散,采用Realizable k-ε两层湍流模型对控制方程进行封闭,离散格式为二阶。压力-速度耦合计算选用压力耦合方程组的半隐式算法(SIMPLE)。[结果]结果显示,数值的不确定度小于4%,表明所采用的网格收敛性良好,数值结果可靠。[结论]研究表明,当IVR=0.7~1.1时,进口流道效率较高;对于IVR较大的工况,应减小进流角;对于IVR较小的工况,则应适当增加轴线高度,以改善出口流动的不均匀度。

摘要： 封面图片来自本期论文“H型倾转推进两栖机器人水下姿态自抗扰控制”,是山东大学(威海)陈原教授课题组设计的H型倾转推进两栖机器人示意图。该机器人由陆地驱动轮、机身和喷水推进器组成,通过轮腿复用能够完成陆地轮驱动、陆地喷管爬行以及水下浮游3种水陆运动模式。陆上运动分为轮驱动的平缓路面运动以及喷管旋转驱动的越障运动;水下运动时叶轮旋转提供向前推力,由喷管旋转改变驱动力大小和行进的方向。根据自抗扰控制原理设计了推力调节下的姿态控制器,可以补偿机器人构型变化引起的扰动与外界扰动,该控制器在给定的干扰下,能够将姿态误差维持在5°以内。

摘要： 随着喷水推动技术和喷水推进器制作技术的发展,越来越多船舶采用喷水式推进方式。基于Ansys仿真软件,对进水流道、叶轮和导轮、喷泵喷嘴以及船舶倒车机构进行设计原理分析和仿真研究。结果表明,进水流道、叶轮和导轮、喷泵喷嘴以及船舶倒车机构对高速喷水动力推进器性能具有显著影响,优化结构尺寸能够提高喷水推进器性能。结合不同控制方法设计航向航速控制器,在航向航速稳定控制的基础上,提高船舶的适航性,为该类船舶的控制系统设计提供理论依据。

摘要： 为了解航速对船用喷水推进器内部流动特性的影响,以轴流式喷水推进器为研究对象,基于ANSYS-CFX软件,采用N-S基本方程和标准k-ε湍流模型,对以额定转速5500 r/min以及不同航速条件下的喷水推进器进行全流域定常数值模拟,得到了不同航速下喷水推进器叶轮叶片在不同切面上的压力载荷情况,各个过流部件上的湍动能变化规律以及内部不同截面上速度流线分布特征.计算结果表明:0.1span,0.5span和0.9span这3个不同切面上的压力载荷随航速变化规律基本一致,在叶片进口边压力达到峰值,在叶片出口边压力均略有下降.湍动能随着航速增加,总体呈增长趋势.各航速下的湍动能最大值主要分布在轮缘处.进水流道内部流动受驱动轴旋转和弯管曲率变化影响,出现带有旋涡的不均匀流动,旋涡受航速影响,低航速时旋涡集中于进水流道下壁面,高航速时旋涡集中于进水流道上壁面,在高航速时,旋涡会发生融合现象.

摘要： 基于某艇的推进性能需求,以喷水推进器设计工况为分析对象,采用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法,建立计算模型,研究叶轮叶顶间隙、流道格栅密度、艇底水底间距、双泵轴间距等工程应用因素对推进性能的影响,可为某艇喷水推进器的设计、安装与使用等提供合理依据。

摘要： 为探究不同喷口形状的喷水推进器推进性能,以一台轴流式喷水推进器为研究对象,应用计算流体力学的方法针对3种不同形状(平面形、凸面形和凹面形)喷口的喷水推进器进行定常数值模拟,对比分析额定转速与高转速时其不同形状喷口内部流动特征和喷水推进器推力性能,从而寻找最优推力性能的喷口形状.计算结果表明:叶轮转速在不断变化时,平面形喷口的推力性能始终大于另外2种形状喷口的喷水推进器性能;在高于额定转速时,空化发生会影响叶轮做功能力,从而降低喷水推进器推力性能;在额定转速时,平面形和凹面形喷口推力性能较好,但平面形喷口最高轴向速度分布较多;高转速时,平面形喷口受空化影响最小,能够持续提供稳定的动力.研究结果揭示了不同喷口形状对不同转速下喷水推进器的适用性以及喷水推进效能,可为喷水推进器性能优化及设计提供一定的理论依据.

摘要： 为解决喷水推进器在复杂海况下转舵装置难以控制的问题,在常规比例-积分-微分(proportion-integration-differentiation,PID)控制的基础上引入模糊自适应控制,并建立了转舵装置控制系统仿真模型,以实验室现有喷水推进装置为基础,设计搭建了以施耐德可编程逻辑控制器(programmable logic controller,PLC)为控制核心的试验平台,仿真和试验表明,相对于常规PID控制方法,模糊自适应PID控制策略具有动态响应速度快、超调量较小和抗干扰性能强的优势。

摘要： 为了研究喷水推进器在来流含气条件下的空化特性,以轴流式喷水推进器为研究对象,通过CREO软件对喷水推进器过流部件和船底流体水域进行三维建模并装配,对其进行结构网格划分,应用计算流体力学软件CFX对喷水推进器在不同来流含气条件下的空化流场进行了定常和非定常数值计算,同时结合喷水推进器推力性能试验,对比分析了来流含气条件对喷水推进器空化特性的影响.计算结果表明,在来流含气条件下发生空化时,增加进口含气率在一定程度上可以提高喷水推进器抗空化性能并能减缓流场流动的不稳定性.

摘要： 为提高喷水推进器的水动力性能,对喷水推进器的流道与喷口进行了基于数值计算的优化研究.对一台喷水推进泵模型进行了敞水性能数值计算,验证了数值计算方法的准确性和有效性.对喷水推进器流道以及喷口进行参数化的几何重构和优化计算,考察流道与喷口参数对推进性能的影响.研究结果表明:在设计航速下,优化后的喷水推进器的转矩基本没变,推力和效率分别提高了2.53％和2.45％;在全航速范围,推力和效率平均分别提高了2.45％和2.49％.喷口变化对喷水推进器性能的影响大于流道变化对其的影响.适当增加流道倾角和降低导流帽倾角可提高推进性能.降低导流帽的倾角还可减弱导叶处的流动分离,改善导叶附近的流场.

摘要： 为分析轴流式喷水推进器启动过程的瞬态特性和自吸性能,提高启动过程轴流式喷水推进器的推进性能,开展了推进器启动过程的数值计算研究.在雷诺时均Navier-Stokes方程框架下采用SST k-ω湍流模型、Zwart空化模型和Free Surface模型对轴流式喷水推进器的启动过程进行数值计算,分析启动时间和水线高度对喷水推进器启动过程的瞬态特性影响;基于推进泵的试验数据对稳态数值计算方法进行验证,数值结果与试验数据吻合良好.研究结果表明:喷水推进器启动过程存在明显的瞬态特性,流量、扬程都迟滞于转速到达稳定状态,并且启动时间越短,滞后程度越严重;当转速达到0.6倍设计转速时,叶片前缘吸力面开始发生空化,无量纲空穴面积随着转速的增加而增加;在达到相同转速时,启动时间越长,无量纲空穴面积越小,叶片做功能力越强;以泵轴中心线为零基准线,当水线高度大于等于0.15倍叶轮直径时,喷水推进器可以在较短时间内将内部气体完全排出,水线高度越小,扬程和流量滞后越严重.

摘要： 舰船在使用过程中发生喷水推进器轴断裂,使其失去动力.本文利用扫描电镜,金相显微镜,万能材料试验机等仪器设备,对该驱动轴进行化学成分、力学性能、断口等检验分析.结果表明:该轴断裂模式为旋转弯曲疲劳断裂,非金属夹杂物在倒角处裸露是其断裂的主要原因.

摘要： 船舶噪声性能是船舶发展的关键技术,国外船舶特别是特种船舶减噪设计已形成一个发展趋势,推进装置是船舶主要噪声源,开展推进装置噪声性能研究是船舶减噪设计的重要组成部分.文中主要通过对喷水推进器与螺旋桨进行噪声对比试验来研究喷水推进器与螺旋桨噪声性能优劣.

摘要： 按ITTC给出的规程,运用动量通量法来预报喷水推进器功率过程中,需要测量"获流区"进口面速度以确定该处的动量通量.本文以带喷水推进器进口流道的船体为对象,采用CFD软件进行流场计算,提出了一种确定喷水推进器外其上游获流区进口位置、形状、范围的方法.获流区动量通量计算值与由PIV试验得到的值吻合良好.

摘要： 喷水推进器单相射流辐射噪声是其主要的噪声源之一.针对射流产生的噪声问题,应用Smagorinsky涡粘性模型、二阶精度的有限体积法和FW-H方程,首先对水下单相射流的流场和辐射噪声进行了数值计算.结合相关试验数据,对计算方法的有效性进行了验证.其次,在此基础上,分析了喷水推进器实际应用环境下单相射流与水下单相射流的异同,初步总结出基于数值计算的喷水推进器单相射流辐射噪声分析方法.

摘要： 喷水推进是未来隐身舰船推进方式的发展趋势,研究喷水推进器辐射噪声特性具有实际价值和重要的前瞻性.喷水推进器噪声是泵叶轮旋转产生的宽带调制噪声,其调制特性和舰船螺旋桨噪声具有一定相似性.本文以实录舰船噪声为声源,进行管道传声的类比实验,研究管道对宽带调制噪声的作用,实验数据的功率谱和DEMON谱分析表明,管道(喷水推进器的流道)对宽带调制噪声的DEMON线谱的影响较小,而对其功率谱影响较大.所获结果可为喷水推进器噪声机理分析和特性的深入研究提供一定的经验和借鉴.

摘要： 为了对某型两栖车辆喷水推进器喷管内舵转向装置结构的刚、强度问题进行分析,基于三维流场理论对转向工况下的喷水推进器喷管内舵压力场载荷进行了计算,建立了相应的喷管内舵结构刚、强度有限元分析模型,基于单向流固耦合技术和全局守恒插值算法,实现了压力场载荷从三维流场网格节点到结构网格节点间的插值变换.最终得到了喷管内舵结构的应力分布云图和变形云图.结果分析表明,该两栖车辆喷管内舵转向装置满足刚、强度要求.该建模和分析方法可以有效的指导喷管内舵装置的设计和优化工作.

摘要： 为了对某型两栖车辆喷水推进器喷管内舵转向装置结构的刚、强度问题进行分析,基于三维流场理论对转向工况下的喷水推进器喷管内舵压力场载荷进行计算,建立了相应的喷管内舵结构刚、强度有限元分析模型,基于单向流固耦合技术和全局守恒插值算法,实现压力场载荷从三维流场网格节点到结构网格节点间的插值变换,最终得到喷管内舵结构的应力分布云图和变形云图.结果表明,该两栖车辆喷管内舵转向装置满足刚、强度要求.该建模和分析方法可以有效指导喷管内舵装置的设计和优化工作.

摘要： 用黏性方法计算了喷水推进器的水动力特性。在质量守恒定理和动量守恒定理的基础上建立不可压缩流体的积分方程，以SIMPLE为基本算法，结合速度修正方程和压力修正方程，求解船舶尾部伴流场，采用基于二方程雷诺数时均方程方法研究喷水推进的湍流模型。用数值方法建立船体的三维数学模型，用混合网格布置方法提高计算精度。分析了船后不同轴向位置和不同半径处的速度场分布，包括轴相、切向伴流和径向半流，并对结果进行了讨论。

摘要： 本文为了提高其推进效率,从而使两栖车辆的水上航行性能有所改善,采用CFD数值模拟对泵级内部流场进行预测分析,根据得到的流场报告,基于减少泵级内部流场的旋涡运动,避免出口产生回流,削弱叶顶间隙泄漏涡,通过流场预测分析--叶片水力形状改进--数值模拟的循环工作,对泵级进行性能改进,改善了泵级内部的流场分布,提高了泵级的效率与能量特性。

摘要： 首先介绍了喷水推进技术在国际高性能船舶上的应用现状,分析了喷水推进应用的特点和主要的生产厂商.然后介绍了喷水推进在国际上的研究现状,从制造商、研究所和大学这三个领域列举了著名的喷水推进研究机构;从理论研究、试验研究和数值计算研究三个方面分析了国际喷水推进技术研究的进展.最后介绍了国内喷水推进技术应用状况和研究现状,比较了国内研究和应用水平与国际先进水平之间的差距,提出了加快国内喷水推进技术发展的一些建议.

摘要： 本发明使得生产具有减小了重量和尺寸参数的小型喷水式推进器成为可能。本发明的工程上的效果是：通过将喷嘴成形为槽来减小喷嘴的尺寸、采用限流板、和采用水润滑轴承。实现该布置的推进—转向复合装置包括：导管；具有桨毂导流帽的液压泵，它安装在具有轴承的轴上；具有成型撑架的矫流装置，成型撑架将叶轮的桨毂导流帽固定在喷嘴上；和反向—转向装置，其具有转向导流板。喷水式推进器的推进—转向复合装置适用于向前航行、反向和“停止”定位，以及在船只所有操作形式下的操纵。根据模型试验结果，该推进—转向复合装置的技术效果在增强推进特性方面占5-10%，反向—转向传动装置尺寸减小50-60%，推进器重量减小10-20%。

摘要： 本发明涉及一种由喷水式推进器推进的轮船的转向装置，包括绕着一个基本上垂直的轴(5)枢转的转向设备(6)，该基本上垂直的轴(5)具有第一中心线(C1)，至少一个用于转动所述转向设备(6)的液压缸(2；3)，该液压缸在其端部(2B；3B)之一直接或间接地铰接到轮船主体，连接到所述轴(5)的转动设备(4)，以与所述轴(5)离开一个距离地连接到所述液压缸的第二端(2A；3A)，布置成绕着一个基本上水平的轴(12)连接所述转向设备(6)的换向设备(7)，布置成对换向设备(7)起作用的附加液压缸(9)，附加液压缸(9)跟随转向设备(6)的运动，其特征在于所有的液压缸(2，3，9)都布置在一个位于所述垂直轴(5)的延长部分上方的受保护空间(1)内，该空间(1)可从轮船的内部接近以进行维护，和其中在转动设备(4)处的所述液压缸(9)关于转向设备(6)的布置被设置成：使得换向设备(7)的相对位置不受转向设备(6)的相对位置影响。

摘要： 本发明涉及造船业领域，旨在用于快速排水型船、汽艇和摩托艇。本发明使得生产一种具有减小了重量和尺寸参数的小型喷水式推进器成为可能。而且，本发明可以提高推进器的效率，使其更利于制造，并解决环保问题。可以实现所规定的目的工程上的效果是：通过将喷嘴成形为一个槽来减小喷嘴的尺寸、采用一个限流板、以及采用水润滑轴承。所提出的实现这一布置的推进－转向复合装置包括：一个导管；一个具有桨毂导流帽的液压泵，该液压泵安装在一个具有轴承的轴上；一个具有成型撑架的矫流装置，成型撑架将叶轮的桨毂导流帽固定在喷嘴上；以及一个反向－转向装置，其具有一个转向导流板。喷水式推进器的推进－转向复合装置适用于向前航行、反向和“停止”定位，以及在船只所有操作形式下的操纵。根据模型试验的结果，所述喷水式推进器的推进－转向复合装置的技术效果在增强推进特性方面占5－10％。同时，反向－转向传动装置的尺寸减小了50－60％，而推进器的重量减小了10－20％。

摘要： 本申请涉及一种喷水式一体水冷推进器及带有该推进器的电动冲浪板，喷水式一体水冷推进器包括推进器壳体、联轴器、推进器主轴、电机挡板，推进器壳体上安装推进器主轴，联轴器后部与推进器主轴前部连接，推进器壳体前部设置有用来安装电机的一体结构的电机挡板。所述推进器壳体上设置有水冷管水嘴。所述推进器壳体上设置有后注油孔、中注油孔，中注油孔前分别设置中注油孔前轴承、中注油孔前油封，中注油孔后分别设置有中注油孔后轴承、中注油孔后油封。本申请还包括一种电动冲浪板，电动冲浪板由上述喷水式一体水冷推进器与电机通过联轴器连接构成，电机固定在电机挡板上。本申请结构简洁，加工方便，成本低，重量轻，不容易损坏，使用寿命长。

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： 本发明公开了一种喷水推进船舶推进器流量测量系统及测量方法，包括：由数据采集系统以及数据分析系统构成；在推进器导叶体喷口收缩段各设置四个均布小孔，其上布置微型压力传感器，采集0截面处与n截面处的压力，利用微型压力传感器将压力信号转变为电信号，并通过二次仪表将信号转化后将其输入数据处理设备，由计算机按照伯努利方程和连续性方程编制的数据处理程序并结合修正系数进行相关计算，其中的修正系数由模型与实型的系泊工况试验标定所得。最终由计算机将结果输出，可以得到喷水推进船舶推进器流量数据。该系统实现了喷水推进器实船流量的实时测量，具有结构精巧、测量精度高的特点。

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： 本发明提供一种可变换推进方向的喷水推进器，包括：两个安装壳，两个所述安装壳之间固定连接；两个推进组件，两个所述推进组件分别固定安装于两个所述安装壳的内部；安装架，所述安装架的两侧分别转动连接于两个所述安装壳一端相离的一侧，所述安装架的顶部固定连接有电机，所述安装架的一侧固定连接有安装板。本发明提供的可变换推进方向的喷水推进器具有通过设置两组推进组件，配合交错带动件，可以交错带动两组推进组件中的排水板开合，从而可以一直保证有一组推进组件通过排水板将水流挤压排出，从而可以通过排水时水流的阻力推动船只前行，不会出现船只没有推力的间隙时间，提高船只的行驶速度与流畅度，提高船只的形式效率。

摘要： 本发明公开了一种喷水推进船舶推进器流量测量系统及测量方法，包括：由数据采集系统以及数据分析系统构成；在推进器导叶体喷口收缩段各设置四个均布小孔，其上布置微型压力传感器，采集0截面处与n截面处的压力，利用微型压力传感器将压力信号转变为电信号，并通过二次仪表将信号转化后将其输入数据处理设备，由计算机按照伯努利方程和连续性方程编制的数据处理程序并结合修正系数进行相关计算，其中的修正系数由模型与实型的系泊工况试验标定所得。最终由计算机将结果输出，可以得到喷水推进船舶推进器流量数据。该系统实现了喷水推进器实船流量的实时测量，具有结构精巧、测量精度高的特点。

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。