某艦推進(jìn)系統(tǒng)綜合性能的仿真研究.pdf

1、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是一門綜合性很強(qiáng)的技術(shù)學(xué)科和試驗(yàn)學(xué)科，它是利用系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行的試驗(yàn)，是預(yù)測(cè)和研究系統(tǒng)性能的有效手段，主要特點(diǎn)是投資少、見(jiàn)效快、無(wú)風(fēng)險(xiǎn)。 某艦是我國(guó)海軍正在研制的新型艦艇，其推進(jìn)系統(tǒng)主要由四臺(tái)PA6柴油機(jī)、四只液力偶合器、兩個(gè)減速齒輪箱、兩根調(diào)距槳和一套控制系統(tǒng)組成。由于該型軍艦在國(guó)內(nèi)首次采用CODAD型推進(jìn)方式；推進(jìn)主機(jī)及控制系統(tǒng)是國(guó)內(nèi)新研產(chǎn)品，還沒(méi)有裝船使用過(guò)；并車齒輪箱和調(diào)距槳分別從國(guó)外引進(jìn)；同時(shí)

2、該艦設(shè)計(jì)和建造周期短、使用工況多、技術(shù)要求高，所以需要先通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真來(lái)分析這個(gè)復(fù)雜的推進(jìn)系統(tǒng)的穩(wěn)、動(dòng)態(tài)的配合特性及控制系統(tǒng)的控制策略，以減少該新型艦艇的研制、實(shí)驗(yàn)費(fèi)用和風(fēng)險(xiǎn)，縮短實(shí)驗(yàn)周期，保證該艦安全、可靠、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。 從符合課題研究目的、又要經(jīng)濟(jì)性通用性好、便于升級(jí)提高的角度考慮，本課題的仿真模型使用MATLAB/SIMULINK6.0版建立。通過(guò)對(duì)該艦推進(jìn)系統(tǒng)的科學(xué)分析，依據(jù)國(guó)內(nèi)、外的設(shè)計(jì)單位和供貨公司的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或設(shè)計(jì)參

3、數(shù)，在原有的研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步修改和完善了該艦推進(jìn)系統(tǒng)在靜水、無(wú)風(fēng)浪條件工作一維直線運(yùn)動(dòng)的合理、正確的數(shù)學(xué)模型及仿真模型。 利用建立好的推進(jìn)系統(tǒng)仿真模型，經(jīng)多次運(yùn)算獲得各工況、不同螺距—轉(zhuǎn)速關(guān)系下，船—機(jī)—槳各主要參數(shù)的穩(wěn)態(tài)值，檢驗(yàn)了該艦的快速性和可靠性，并為動(dòng)態(tài)性能的研究提供了基礎(chǔ)。在穩(wěn)態(tài)性能仿真結(jié)果數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，本文進(jìn)一步建立了推進(jìn)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)化模型，通過(guò)計(jì)算，得到了機(jī)槳最優(yōu)匹配的經(jīng)濟(jì)性方案。優(yōu)化結(jié)果表明，低航速（≤20

4、節(jié)）時(shí)，無(wú)論從經(jīng)濟(jì)性，還是保護(hù)主機(jī)的角度講，采用雙機(jī)雙槳模式都是十分有利的。航速大于20節(jié)時(shí)，雙機(jī)雙槳模式不能滿足快速性的要求，航行模式切換到四機(jī)雙槳。航速大于24節(jié)時(shí)，每海里耗油量的增長(zhǎng)率較航速的增長(zhǎng)率大大提高，經(jīng)濟(jì)性迅速惡化，因此應(yīng)將該艦巡航速度限制在24節(jié)以下。 利用聯(lián)調(diào)好的推進(jìn)裝置和控制系統(tǒng)的仿真模型，本文研究了該艦在某典型工況（全速正車到全速倒車的急停工況）下的動(dòng)態(tài)性能。作為機(jī)動(dòng)性預(yù)測(cè)的一部分，本文比較了不同控制方案、