轮机模拟器主动力装置模型研究

【摘要】： “轮机模拟器”是航海教育界对船舶机舱仿真培训系统的通称,是一种用于培训船舶轮机员的现代化航海教育和培训设施。由于国际航运业的发展和科学技术的不断提高,大型船舶及全自动化船舶的操作难度不断增加,对船舶管理人员的技术要求也越来越高。因此世界海事组织(IMO)在STCW公约中明确规定轮机员必须经过仿真模拟器的培训。 船舶主动力装置是现代船舶不可缺少的核心系统之一,也是“轮机模拟器”中必不可少的一部分。本文是新一代基于PC机的轮机模拟器研制工作的一部分,承担的主要任务是显示船舶主动力装置的工作参数和曲线,如p_z-V_z示功图、p_z-φ示功图、燃烧温度曲线T_z-φ、柴油机转速变化n-t图、涡轮增压器转速变化ntc-t图、排气温度变化T_e-t图、扫气压力变化T_s-t图、排气压力变化p_e-t图、扫气压力变化p_s-t图等。 本文以大连海事大学教学实习船“育鲲”轮为母型船,根据主动力装置系统的工作原理、热力学、动力学的基础上,利用容积法、经验公式和试验数据修正等综合建模方法,推导出包括MAN BW 6S35MC型柴油机、NA40型废气涡轮增压器和VBS980型螺旋桨的船舶主动力装置的数学模型。在数学模型的基础上,运用SIMULINK仿真软件对其进行了仿真,得出了柴油机不同负荷下的特性曲线,仿真结果和试验结果相比较,论证了模型的正确性和有效性。 最后,用Visual Studio.NET 2005作为开发环境,以可视化的计算机编程语言Visual C#为编程工具,利用GDI+技术创建控件库,完成了主动力装置仿真软件的界面设计。并运用C#数值算法对船舶主动力装置模型进行了仿真计算,最后的仿真计算结果表明,仿真数据和实船数据基本相同。经过分析研制和开化,该船舶主动力装置仿真软件能实时显示船舶主动力装置的主要参数的图形和参数,并且有友好的人机界面,完全能满足培训的要求。