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舰船推进系统研究中的仿真技术

1 引言动力系统是舰艇的心脏 ,传统的设计方法主要是根据各设备的稳态性能来决定相互间的配合关系 ,通过联调试验进行调整 ,然后取较大的安全系数来保证其瞬态过程的安全。随着设计方法的进展 ,简单的稳态分析已远远不能满足系统设计的需要。尤其是新型的推进系统 ,不仅运行参数高 ,响应迅速 ,而且可控参数多 ,系统结构复杂多变。为此 ,必须深入研究推进系统的动态特性 ,作为推进系统设计 ,特别是控制系统优化设计的基础和前提。因而 ,推进系统仿真以其突出的优点日益受到轮机界的广泛重视。推进系统仿真 ,就是通过建立整个舰船推进系统和环境的数学模型 ,按不同的设计方案和要求在计算机上反复多次地模拟实船航行时遇到的和可能出现的各种工况 ,对整个推进系统进行计算机“联调”和“试航”。这种“联调”和“试航”无需复杂的设备和仪器 (仅需计算机即可 ) ,具有投资少、效益高、周期短、无风险、可重复等优点。本文以离线数字仿真角度出发 ,讨论仿真技术在舰船...  (本文共6页) 阅读全文>>

中国舰船研究院
中国舰船研究院

船舶电力推进系统能量回馈过程研究与分析

随着现代电力电子技的飞速发展,电力推进船舶凭借其机动性、空间布局灵活性、可靠性等优势逐渐成为船舶推进方式的发展方向。针对工程应用中常见的直推型电力推进系统,其制动过程受螺旋桨反转特性的作用,推进电动机将进入发电状态向变频器回馈电能,从而出现直流母线电压泵升现象。若回馈能量未得到及时处理可能引起变频器过压保护动作或造成主回路开关器件的损坏。同时,鉴于工程实践中处理回馈能量的主流方式是能耗制动,并按经验值来选取制动电阻,计算的不准确性可能导致制动单元过温保护或制动电阻使用率低。所以基于能耗制动的船舶能量回馈过程研究事关变频调速装置的安全运行和制动电阻的合理选取。目前国内外对电力推进系统能量回馈过程课题的研究还非常不足,深入开展该课题研究对完善我国船舶电力推进系统的理论体系和解决工程实际问题具有重要意义。本文首先对国内外电力推进系统及其能量回馈过程的研究现状进行简述,然后根据交流调速系统原理建立起基于矢量控制的推进变频调速系统数学模型...  (本文共103页) 本文目录 | 阅读全文>>

江苏科技大学
江苏科技大学

大型燃气轮机试验系统建模与仿真研究

燃气轮机由于其优秀的动力性能被广泛运用于军用舰船上。其具有功率大,经济性高,配置方式灵活多变的优点。对于燃气轮机动态特性的研究已成为一个新的前沿课题。由于用物理试验方法来研究燃气轮机的动态特性所需成本花费较大,资源消耗高。因此,建立一个大型燃气轮机试验仿真系统对于研究舰船上燃气轮机动力装置的推进特性具有重大的意义。本文的主要任务是进行大型燃气轮机试验系统在不同工况下的动态性能仿真。为燃气轮机试验系统的物理试验提供台架设计、选型及组建以及运行预测及控制等方面的决策依据,同时为试验研究补充必要的试验数据。通过分析舰船动力装置配置,在对试验系统结构了解的基础上,对大型燃气轮机试验系统进行了模块划分。其中在Simulink建立了燃气轮机的仿真模型,并车控制器仿真模型,在AMESim中建立了SSS离合器仿真模型,并车齿轮箱仿真模型、推进装置仿真模型和船体仿真模型。在对SSS离合器仿真模型建立过程中,结合AMESim软件特点对SSS离合器的...  (本文共95页) 本文目录 | 阅读全文>>

《造船技术》2001年05期
造船技术

舰船推进装置仿真技术的发展

1 引言  仿真 ,就是将被研究系统及其特征抽象成模型 ,通过对该系统模型的实验操作及实验结果的分析 ,探讨和推断对象本身所具有的性质及运动变化规律。舰船推进系统包括主机、传动设备、螺旋桨和船体 ,因而对于舰船推进装置的仿真也就是基于对这几部分的建模 ,然后进行仿真实验 ,根据仿真结果分析舰船动力装置的性能及控制规律。目前 ,推进系统及其自动控制的仿真是仿真技术在舰船动力装置中应用的一个主要方面。舰船推进装置运行工况变化范围大 ,可以从全速正车到全速倒车 ,本身具有非线性 ,因而无法简单地用线性理论去分析。由于运行工况的多变性 ,控制对象模型的多变性 ,以及优化指标的复杂性 ,最优控制困难很大。通过航行试验和台架试验 ,从理论上讲 ,也可以找出合理的控制策略 ,但周期长、耗费大 ,也无法作危及运行安全的实验 ,因而现代仿真技术在舰船推进装置中的应用成为必然。使用计算机仿真技术 ,周期短 ,投资少 ,改变实验方案容易 ,安全 ,重...  (本文共4页) 阅读全文>>

《船舶》2006年03期
船舶

仿真技术在舰船设计研究中应用

1引言仿真,就是将被研究系统及其特征抽象成模型,通过对该系统模型的实验操作及实验结果的分析,探讨和推断对象本身所具有的性质及运动变化规律。仿真技术经历了从20世纪的后50年的发展,已逐渐成长为一个年轻的学科。仿真技术的理论基础是相似论,它是从实践知识中产生的技术,能与其它非实践知识中产生的技术或者知识处理技术相结合,与计算机科学等年轻学科的发展具有相同的特点。仿真是基于模型的实验,作为理论分析、原型试验以外的第三种认识世界的科学手段,应用范围日益普及和扩大。例如,目前理工科院校研究生的论文,大多采用仿真技术来说明所设计的方法或系统的正确性和可实现性。2在舰船设计中的应用2.1仿真对象和模型舰船推进系统仿真的对象包括推进系统本身及其使用环境。前者包括发动机系统、推进轴系及减速齿轮箱螺旋桨系统、推进控制系统;后者包括船体、船桨干扰及海情等外界环境影响。舰船推进系统所包含的设备甚多且复杂,要建立100%可信度的系统模型是不可能的,也是...  (本文共3页) 阅读全文>>

权威出处: 《船舶》2006年03期
《船舶工程》2000年05期
船舶工程

舰船推进系统仿真中的柴油机数学模型

1 引言  柴油机推进是我国现代舰船最常用的推进型式。它在动力性和经济性方面有其独特的优点 ,但涡轮增压柴油机的瞬态性能较差。当柴油机在怠速空转时突然接排正车或倒车离合器 ,柴油机的转速会大幅度下降 ,甚至会失速停车 ;当柴油机带螺旋桨紧急加速时 ,循环喷油量急剧增加而造成燃油燃烧不完全 ,增压器还可能喘振等等。究其原因 ,是涡轮增压柴油机的惯性滞后 ,它包括由于气体的可压缩性和容积效应等造成的能量传递滞后和增压器本身的机械惯性滞后。在利用仿真技术研究舰船推进装置及其控制系统的动态性能时 ,必须考虑它们对整个系统动态性能的影响。涡轮增压柴油机作为推进系统的关键部件 ,它本身也是一个很复杂的系统 ,要建立它的精确仿真模型是很困难的。常规的方法是针对不同的研究目的 ,对柴油机的模型作不同程度的简化。在研究推进系统的动态性能时 ,我们仅关心柴油机外部性能参数的关系 ,如动态输出扭矩对油门齿条的响应 ,而忽略柴油机的内部热力过程。本文以...  (本文共6页) 阅读全文>>

《舰船电子工程》2009年07期
舰船电子工程

舰船推进装置虚拟训练技术研究

1引言随着现代舰船新技术的不断发展、新装备应用程度的不断提高,对舰员特别是机电部门操作使用和维护保养人员的要求越来越高[1]。在目前的机电部门人员培训中,由于装备结构原理复杂且造价昂贵,特别部分装备是通过进口的方式引进,难以在实装上完成对机电部门人员的培训或训练;而在实装上进行训练,需要许多实际装备的支持,在训练过程中有大量的工具、零件和材料的损耗,训练的成本较高,同时对于新装备,不能投入大量装备用于培训,其数量、机型和培训场地有限,受训人员的数量和操作时间难以保证,造成了训练工作的滞后[2]。因此,在充分研究CAD技术和虚拟现实技术等各种先进技术的基础上,尝试将各种先进技术运用到舰船推进装置训练中来,具有十分迫切的需求。本文通过建立舰船推进装置三维模型并根据建立的三维模型制作模型的拆卸动画、运动原理动画及虚拟拆装模型的方式使机电部门人员在不拆卸装备的情况下通过模型结构原理动画和对虚拟拆装模型的拆装训练达到熟悉并掌握装备结构原理...  (本文共4页) 阅读全文>>