多因素影響的船舶推進(jìn)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性仿真與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、如今，船舶作為遠(yuǎn)程運(yùn)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(jìn)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性發(fā)生變化，進(jìn)而無法可靠運(yùn)行，因此研究多種因素影響下的船舶推進(jìn)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的變化情況具有重要意義。采用以船舶推進(jìn)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)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(dòng)態(tài)加載實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，研究了推進(jìn)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性仿真方法，重點(diǎn)分析船體變形/外部激勵(lì)/油膜約束對(duì)推進(jìn)系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)和軸心軌跡的影

2、響。主要研究工作和結(jié)論如下：
　　（1）應(yīng)用多體動(dòng)力學(xué)軟件ADAMS結(jié)合Ansys建立船舶推進(jìn)系統(tǒng)多體動(dòng)力學(xué)模型，研究船體變形對(duì)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的影響，并進(jìn)一步研究不同海況因素對(duì)船舶推進(jìn)系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的影響，結(jié)果表明：船體變形對(duì)船舶推進(jìn)系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)影響明顯，且后部軸承（中間軸承及艉軸承）對(duì)位移更加敏感；而不同海況因素對(duì)船舶推進(jìn)系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)產(chǎn)生不同的影響；當(dāng)航速/浪高增大時(shí)，其扭振幅值明顯增大，而扭振在浪向角為90°時(shí)達(dá)到最大，浪向角為180

3、°或0°時(shí)振幅較??；
　?。?）應(yīng)用多體動(dòng)力學(xué)軟件ADAMS結(jié)合Ansys針對(duì)外部激勵(lì)（主機(jī)激勵(lì)和螺旋槳激勵(lì)）對(duì)推進(jìn)系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的影響進(jìn)行研究，結(jié)果表明：所有外部激勵(lì)都會(huì)導(dǎo)致扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的增大，其中：螺旋槳阻力扭矩對(duì)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(lì)對(duì)扭振的影響隨其與推進(jìn)軸系距離的增加而降低；
　?。?）應(yīng)用多體動(dòng)力學(xué)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(jìn)

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(duì)仿真計(jì)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(shí)際情況；
　　（4）通過船舶軸系動(dòng)態(tài)加載實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，利用中間軸承進(jìn)行橫向/垂向位移加載模擬船體變形，利用艉軸承進(jìn)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(lì)，進(jìn)而研究不同激勵(lì)下扭轉(zhuǎn)振動(dòng)及軸心軌跡的變化情況，結(jié)果表明：船體變