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《哈尔滨工程大学》 2002年
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全方向推进器的水动力性能计算与试验设计研究

冯永军  
【摘要】: 作为一种新型的推进系统,一种在运动中螺距角可以周期性变化以提供不同方向推力的螺旋桨,即全方向推进器正在研究开发当中。该推进器的设计基于一种全新的构思,它最大特点是在桨叶旋转的过程中,通过控制叶片螺距角的周期性变化,从而能够产生前后、上下、左右六个方向推力。该种推进器有广阔的工程实用前景。 潜器是海洋开发与研究的重要工具之一,它的发展要求本身更加轻量化、小型化,同时还要满足其操纵性能的要求;全方向推进器便是基于上述要求应运而生。使用这种螺旋桨可以减少推进器的数目,这将对改善潜器内部的布置和减轻潜器本身重量有利。它将在海洋工程领域里得到广泛应用。 本论文的工作主要有两个部分:理论计算部分和试验设计部分。 在理论计算部分,本文首先给出了全方向推进器的工作原理,然后基于常规螺旋桨升力面理论、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纵向、横向运动的水动力性能计算的数学模型,并利用有限基本解法、非定常涡格法和Hess-smith方法分别对考虑和不考虑桨毂影响时的全方向推进器纵向、横向运动水动力性能进行了数值预报。 在不同的使用要求下,全方向推进器的桨叶纵倾角采用不同的角度。为了考察纵倾角对全方向推进器的水动力性能的影响,本论文分别计算了纵倾角为0度、15度、30度、45度的全方向推进器的水动力性能,并对这些结果进行了比较、分析,最后得出相应的结论。 在试验设计部分,本文给出了全方向推进器敞水试验的具体思路,有关设备、装置,需要测量的主要数据,处理数据所要用到的主要公式等。 本文提供的预报方法可以作为理论设计和工程实用的基础,试验设计也可以应用到相应的试验中去。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:U664.3

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 贡毅敏;常欣;黄胜;;潜器全方向推进器的研究[J];船舶工程;2006年06期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 常欣;潜器全方向推进器的研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 王嘉男;海洋潜器全方位推进器主轴控制系统设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 徐东昊;潜器全方位推进器主轴控制系统研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
3 宋旭日;全方位推进器液压伺服系统研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
4 贺伟;全方向推进器水动力试验平台控制系统设计及实验研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
5 段瑞;摆线式推进器水动力性能试验研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
6 方世鹏;水下矢量推进螺旋桨装置设计与研究[D];国防科学技术大学;2008年
7 庄庆连;垂直轴潮流水轮机空化性能数值研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前4条
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3 王国强,胡寿根;螺旋桨性能和压力分布预估方法的改进[J];中国造船;1988年01期
4 王国强,徐立新,杨晨俊,玉岛正裕,小仓理一;螺旋桨性能预估的非线性涡格法[J];中国造船;1992年02期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 沈庆;潘小强;陈徐均;;由推进器尾流计算确定动力艇合理牵引间距研究[J];船舶工程;2006年03期
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4 刘艳;陈朝辉;倪少玲;;螺旋桨直径切割的试验研究和理论计算[J];船舶工程;2010年S2期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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2 李刚强;谢永和;王伟;李磊;;滚装船整船结构数值计算研究[A];纪念徐秉汉院士船舶与海洋结构力学学术会议论文集[C];2011年
3 吴有生;张效慈;司马灿;崔维成;林吉如;;我国船舶水弹性力学研究的部分进展[A];固体力学进展及应用——庆贺李敏华院士90华诞文集[C];2007年
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5 孙芦忠;严建国;许晶;;多用途浮箱技术及其相关应用[A];港口工程分会技术交流文集[C];2005年
6 常欣;黄胜;贡毅敏;;全方向推进器水动力性能的面元预报方法[A];第七届全国水动力学学术会议暨第十九届全国水动力学研讨会文集(下册)[C];2005年
7 朱海荣;朱仁传;缪国平;;波物相互作用的三维时域数值模拟[A];第二十一届全国水动力学研讨会暨第八届全国水动力学学术会议暨两岸船舶与海洋工程水动力学研讨会文集[C];2008年
8 周伟新;唐登海;洪方文;孙红星;辛公正;张志荣;张海明;;中国船舶科学研究中心推进器研究进展[A];第九届全国水动力学学术会议暨第二十二届全国水动力学研讨会论文集[C];2009年
9 孙树政;缪泉明;李积德;;基于黏流水动力计算的单体复合船型运动预报[A];第二十三届全国水动力学研讨会暨第十届全国水动力学学术会议文集[C];2011年
10 吴晞;张辉;施平安;;喷水推进穿浪双体船操纵运动仿真研究[A];2009特大型船舶操纵和船舶安全与管理论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王超;螺旋桨水动力性能、空泡及噪声性能的数值预报研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 解学参;吊舱推进器推进及空泡性能的数值模拟[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 徐刚;不规则波中浮体二阶水动力时域数值模拟[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 欧礼坚;船舶螺旋桨及推进装置故障诊断关键技术研究与应用[D];华南理工大学;2010年
5 陈庆任;近自由面三维振动翼水动力研究[D];华中科技大学;2011年
6 蔡昊鹏;基于面元法理论的船用螺旋桨设计方法研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
7 唐旭东;智能水下机器人水下管道检测与跟踪技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
8 耿瑞光;基于虚拟样机技术的气垫船推进轴系动力学特性研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
9 王兴刚;深海浮式结构物与其系泊缆索的耦合动力分析[D];大连理工大学;2011年
10 胡安康;沪东(HD)型船舶螺旋桨的研究与开发[D];哈尔滨工程大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 周斌;四桨两舵大型船舶螺旋桨的面元法设计研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 黄俊;海上浮式风力发电机组载荷及结构性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 李在鹏;半潜式海洋潮流电站系统性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 郭宇;LNG船运动与载荷计算方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 王伟飞;基于Rankine源法舰船有航速时域三维波浪载荷计算[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 时磊;半潜平台动力定位系统的评估及优化研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 徐强;立体视觉测量及半潜平台模型试验研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 张昊;半潜平台波浪绕射的三维时域计算[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 王彬;船舶多航态对减摇鳍电伺服系统影响研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 王嘉男;海洋潜器全方位推进器主轴控制系统设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 何海兴;王坚;;基于dSPACE半实物仿真平台的永磁同步电动机数学模型的实现[J];变流技术与电力牵引;2006年05期
2 贡毅敏;常欣;黄胜;;潜器全方向推进器的研究[J];船舶工程;2006年06期
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4 K.玛根斯,张春甫;Permasyn—永久磁铁励磁的潜艇推进用同步电动机[J];船电技术;1994年04期
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7 冯国良;严利;;一种新型PID控制算法及其仿真分析[J];重庆科技学院学报;2006年03期
8 陈永超;李汉强;;永磁同步电机矢量控制系统仿真[J];电机技术;2006年01期
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10 常丹华 ,陈智萍 ,王利刚;ACEX 1K系列CPLD配置方法探讨[J];今日电子;2003年02期
中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 陈荣;永磁同步电机伺服系统研究[D];南京航空航天大学;2005年
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3 汪鲁兵;竖轴潮流水轮机水动力性能理论与实验研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
4 陈鑫;通气空泡流研究[D];上海交通大学;2006年
5 王庆龙;交流电机矢量控制系统滑模变结构控制策略研究[D];合肥工业大学;2007年
6 贡毅敏;全方向推进器的设计及其在潜艇上的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
7 常欣;潜器全方向推进器的研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
8 苏健勇;基于磁链观测器的永磁同步电动机无传感器控制技术研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张桂湘;摆线式和蹼板式水轮机水动力性能计算方法研究[D];哈尔滨工程大学;2002年
2 常欣;潜器全方向推进器的机构设计及其性能研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
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4 苗成义;三自由度并联驱动转台工程设计及研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
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10 叶军军;基于模糊控制的永磁同步电机矢量控制系统的研究[D];武汉理工大学;2006年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 郭继宁;李新文;;船舶电力推进永磁同步电机矢量控制系统仿真研究[J];硅谷;2012年08期
2 汪军;杨俊;;水下矢量推进器系统的设计与分析[J];长沙大学学报;2013年05期
3 潘存云;郭克希;杨俊;高富东;;水下矢量推进器的动力学分析[J];机械设计与研究;2010年05期
4 方世鹏;潘存云;徐海军;;水下载运器矢量推进螺旋桨传动系统设计与分析[J];机械制造;2009年01期
5 康海贵;崔振磊;;竖轴水轮机空化对捕获功率的影响研究[J];可再生能源;2011年04期
6 常欣;邹经湘;郭春雨;黄胜;;螺距角和纵倾角对全方向推进器水动力性能的影响[J];船海工程;2010年02期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 常欣;李辉;黄胜;;基于Fluent的全方向推进器非定常水动力性能研究[A];黑龙江省造船工程学会2008年学术年会论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 贡毅敏;全方向推进器的设计及其在潜艇上的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王嘉男;海洋潜器全方位推进器主轴控制系统设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 李新文;船舶电力推进同步电机控制系统设计研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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4 施科益;基于步进电机的新型直翼摆线推进器研究[D];浙江大学;2011年
5 崔振磊;竖轴潮流水轮机空化对捕获功率的影响研究[D];大连理工大学;2011年
6 杨宝建;低压大电流永磁同步电机矢量控制的研究与实现[D];南京理工大学;2012年
7 杨括;太阳能水下机器人载体设计与分析[D];沈阳工业大学;2012年
8 衣大勇;基于摆线运动规律的全方向水下推进器机构设计与仿真[D];哈尔滨工程大学;2008年
9 贺伟;全方向推进器水动力试验平台控制系统设计及实验研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
10 祝发业;全方位推进器实验平台数据采集系统研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 王国强,张天峰;非线性涡格法计算带端部分离流的船舵流体动力性能[J];中国造船;1987年02期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 王诗洋;解学参;王超;周剑;黄胜;;参数选择对螺旋桨水动力性能的影响[J];船舶工程;2010年06期
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10 黄少锋;张志荣;赵峰;李百齐;;带自由面肥大船粘性绕流场的数值模拟[J];船舶力学;2008年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 赵海涛;沈家法;宁德志;韦燕机;;底绞摇板式波浪能发电装置水动力性能的频域解[A];中国可再生能源学会海洋能专业委员会第三届学术讨论会论文集[C];2010年
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3 匡晓峰;缪泉明;杨烁;何再明;;新型TLP平台水动力性能研究[A];纪念顾懋祥院士海洋工程学术研讨会论文集[C];2011年
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7 常煜;洪方文;张志荣;刘登成;;对转桨水动力性能的数值分析[A];2008年船舶水动力学学术会议暨中国船舶学术界进入ITTC30周年纪念会论文集[C];2008年
8 姚志崇;曹庆明;;槽道桨水动力性能数值分析[A];2008年船舶水动力学学术会议暨中国船舶学术界进入ITTC30周年纪念会论文集[C];2008年
9 黄胜;闯振菊;王超;易飞;;CFD法预报不同来流情况下吊舱推进器的水动力性能[A];黑龙江省造船工程学会2008年学术年会论文集[C];2008年
10 刘琳;肖龙飞;杨立军;;Truss Spar平台海上湿拖水动力性能模型实验研究[A];第十五届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(上)[C];2011年
中国重要报纸全文数据库 前6条
1 记者 张银炎 通讯员 韩龙;七○八所加快吊舱推进器实船应用步伐[N];中国船舶报;2010年
2 本报记者 司建楠;艰难的跨越[N];中国工业报;2011年
3 记者 张银炎;国内首个电推水动力试验取得阶段性成果[N];中国船舶报;2009年
4 记者 赵慧;工信部出台《船型开发科研项目指南》[N];中国船舶报;2009年
5 记者 张媖 通讯员 杨晶晶 赵岩;首艘迷你好望角型散货船交付[N];中国船舶报;2010年
6 记者 王孙;上海交大与中海油携手探索深水工程领域成效初显[N];中国船舶报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨亮;仿金枪鱼摆动尾鳍的水动力性能与推进机理研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 魏跃峰;浮式钻井生产储油轮(FDPSO)水动力性能及概念设计研究[D];上海交通大学;2012年
3 赵海涛;浮力摆式波浪能装置的水动力性能研究[D];浙江大学;2012年
4 胡健;螺旋桨空泡性能及低噪声螺旋桨设计研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
5 于凯;仿生推进器的水动力性能理论预报与实验研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
6 王兆立;仿胸鳍推进系统水动力性能理论与实验研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
7 张帆;深海立柱式平台概念设计及水动力性能研究[D];上海交通大学;2008年
8 覃新川;短翼水动力计算模型与多桨多舵水动力干扰研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
9 郭春雨;螺旋桨与舵附推力鳍相互干扰水动力性能数值计算[D];哈尔滨工程大学;2007年
10 沈海龙;船体与节能附体及螺旋桨的非定常干扰研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 沈海云;可调侧推器设计与水动力性能仿真研究[D];浙江大学;2012年
2 叶卫富;浅海养殖围网设施水动力性能的初步研究[D];浙江海洋学院;2012年
3 孙采微;深水钻井船水动力性能研究[D];上海交通大学;2013年
4 柳叶;特种舵水动力性能研究及桨舵系统数值模拟[D];大连理工大学;2012年
5 赵大刚;船—桨—舵—舵球式推力鳍系统水动力性能数值计算[D];哈尔滨工程大学;2012年
6 齐慧博;扭曲舵的水动力性能研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
7 严周广;基于CFD的船用侧推器水动力性能研究[D];江苏科技大学;2012年
8 毛申睿;叠叶螺旋桨的水动力性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 饶志强;泵喷推进器水动力性能数值模拟[D];上海交通大学;2012年
10 赵志娟;多筒式FDPSO概念设计及水动力性能研究[D];天津大学;2012年
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