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两栖船全回转舵桨设计及其水动力性能分析
| 论文题名： | 两栖船全回转舵桨设计及其水动力性能分析 |
| 关键词： | 两栖收草船;全回转舵桨;结构设计;液压驱动;推进效率 |
| 摘要： | 以河道、湖泊、湿地和滩涂的水草治理为应用背景，课题组拟研发一种水陆两栖收草船。目前常见的水草收割船水中推进方式为明轮或固定式螺旋桨推进。针对明轮驱动效率低，固定式螺旋桨转向需要依靠舵，水中转向不够灵活的问题，结合两栖收草船的特性，本文设计了一种液压驱动的全回转舵桨，目的是提高两栖收草船水中推进效率，使收草船转向更加灵活。 本文主要完成的工作如下： （1）两栖船水中推进系统的设计方案确定：总结分析了两栖船水中推进系统的国内外研究现状，针对两栖船的工作环境和应用需求，确定两栖收草船水中推进系统的设计方案。 （2）全回转舵桨推进方案设计：对比目前推进器的特点，确定两栖船全回转舵桨推进方案。明确两栖船水中推进的设计要求，完成两栖船全回转舵桨机械系统设计。根据传动原理确定传动机构，使用SolidWorks完成两栖船全回转舵桨的三维结构模型，并对船舶阻力进行初步计算，为液压系统设计提供依据。 （3）全回转舵桨液压系统及控制系统设计：完成液压单元和电控单元的设计与选型，确定控制方案，编写控制程序，实现对全回转舵桨控制。对液压系统中的液压泵进行功率测试，验证液压系统的可靠性。 （4）对全回转舵桨的转舵壳体、传动齿轮过载情况进行有限元强度分析：全回转螺旋桨回转壳体在承受反向推力时，结构强度足够，不会发生破环，保证转舵稳定。传动齿轮传递过载扭矩时不会发生齿面弯曲和变形，传动机构稳定可靠。 （5）基于CFD的两栖船全回转舵桨的水动力性能分析：通过简化两栖船船体模型，使用CFD软件STAR-CCM+进行实尺度仿真分析，计算两栖船满载工况下的航行阻力。通过两栖船自航分析计算，得到全回转推进装置的螺旋桨螺距比1.0774。计算30°舵角下的两栖船回转性能，两栖船最小回转半径11米，验证了两栖船全回转舵桨具有良好的回转特性。 （6）全回转舵桨空载模拟试验：螺旋桨敞水试验中通过转速传感器实时反馈的螺旋桨转速数据分析，螺旋桨转速误差5.3%；转舵试验中对比转向控制的目标转角与实际转角的偏差范围-2.1°~1.8°。 |
| 作者： | 王超 |
| 专业： | 农业工程 |
| 导师： | 尹建军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2020 |
| 正文语种： | 中文 |
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