多因素影響的船舶推進系統(tǒng)動態(tài)特性仿真與實驗研究.pdf

1、如今，船舶作為遠程運輸?shù)闹匾煌üぞ?，其可靠性、安全性和高效性日益受到重視。但由于船舶工作環(huán)境十分復(fù)雜，外界影響因素較多，使得船舶推進系統(tǒng)動態(tài)特性發(fā)生變化，進而無法可靠運行，因此研究多種因素影響下的船舶推進系統(tǒng)動態(tài)特性的變化情況具有重要意義。采用以船舶推進系統(tǒng)動力學模型為基礎(chǔ)的多軟件聯(lián)合仿真的方法，借助船舶軸系動態(tài)加載實驗臺進行驗證實驗，研究了推進系統(tǒng)動態(tài)特性仿真方法，重點分析船體變形/外部激勵/油膜約束對推進系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動和軸心軌跡的影

2、響。主要研究工作和結(jié)論如下：
　?。?）應(yīng)用多體動力學軟件ADAMS結(jié)合Ansys建立船舶推進系統(tǒng)多體動力學模型，研究船體變形對扭轉(zhuǎn)振動的影響，并進一步研究不同海況因素對船舶推進系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動的影響，結(jié)果表明：船體變形對船舶推進系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動影響明顯，且后部軸承（中間軸承及艉軸承）對位移更加敏感；而不同海況因素對船舶推進系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動產(chǎn)生不同的影響；當航速/浪高增大時，其扭振幅值明顯增大，而扭振在浪向角為90°時達到最大，浪向角為180

3、°或0°時振幅較小；
　?。?）應(yīng)用多體動力學軟件ADAMS結(jié)合Ansys針對外部激勵（主機激勵和螺旋槳激勵）對推進系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動的影響進行研究，結(jié)果表明：所有外部激勵都會導致扭轉(zhuǎn)振動的增大，其中：螺旋槳阻力扭矩對扭振影響最大，而軸向推力在低頻區(qū)域?qū)εふ裼绊懕容^明顯，氣缸燃燒壓力激勵對扭振的影響隨其與推進軸系距離的增加而降低；
　?。?）應(yīng)用多體動力學軟件ADAMS與Matlab聯(lián)合仿真的方法根據(jù)雷諾方程模擬油膜約束在船舶推進

4、系統(tǒng)中的作用，研究考慮油膜約束后軸承處軸心軌跡的變化，分析油膜的存在對仿真計算的影響，結(jié)果表明：油膜的存在可以有效避免軸與軸承之間的碰撞，軸心軌跡也更加平滑，避免不正常階躍，使得仿真過程更加符合實際情況；
　?。?）通過船舶軸系動態(tài)加載實驗臺進行實驗，利用中間軸承進行橫向/垂向位移加載模擬船體變形，利用艉軸承進行橫向/垂向位移加載和軸向推力加載模擬螺旋槳處的外部激勵，進而研究不同激勵下扭轉(zhuǎn)振動及軸心軌跡的變化情況，結(jié)果表明：船體變