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风帆辅助推进装置及控制系统的建模与仿真研究
| 论文题名： | 风帆辅助推进装置及控制系统的建模与仿真研究 |
| 关键词： | 风帆助推技术;辅助推进系统;主推进装置;控制系统;建模;帆翼;空气动力性能;回转支承装置;设计方法;外力干扰;偏航;控制精度;回转机构;电液比例;选型;温室气体排放;对比分析研究;污染物排放;起重机设计;仿真与分析 |
| 摘要： | 随着人类环保意识的增强，世界石油资源的日益匮乏、石油价格高涨，当前IMO对船舶温室气体排放和污染物排放的标准日益严格，节能减排呼声日益高涨，人们逐渐将目光转向清洁能源，由于风能具有分布广泛、无污染，因此风帆助推技术又重新回到人们视线中。不同以往的是现代风帆助推装置多为船舶提供辅助推进力，而并非作为主推进装置。文中以矩形帆翼为研究对象，对帆翼偏航回转控制系统进行了探索性的研究，以求为帆翼辅助推进系统的进一步开发提供一些思路和依据。 文中主要针对风帆的对比与选型、偏航回转装置的计算选型、偏航回转系统的设计及建模仿真等几个方面展开研究工作。首先，文中对主要风帆类型进行搜集和整理，对其基本原理、应用情况、存在的问题等进行了研究，并针对主要帆型的结构形式、空气动力性能、控制系统等要素对比分析研究，分析所选目标船的特点，选取了适合该船型的帆型--帆翼。其次从翼型理论的角度对帆翼的工作原理进行分析与研究，并对影响帆翼空气动力性能的主要因素，如平面形状、展弦比、剖面形状、拱度比等，进行了分析和研究，并对适合该船的帆翼的主要参数进行设计，并通过风洞试验分析帆翼的空气动力性能；再者参考船用起重设施回转机构的设计方法，结合帆翼的机构特点和工作规律，对所选帆翼的回转支承装置的载荷进行了计算，根据回转支承相关标准选择合适的回转支承--三排滚柱式回转支承，并参考船用起重机设计方法确定帆翼回转机构的各种负载情况；最后完成帆翼偏航回转控制系统的设计，该系统采用电液比例控制技术，完成了系统主要元件的选型，并根据电液比例控制系统，建立了其动态数学模型，并在Simulink中建立了仿真模型，并对系统性能进行仿真与分析。 通过对仿真结果的分析可知，系统在不考虑外力干扰的情况下，系统能够保持较高的控制精度；在考虑外力干扰的情况，帆角控制精度有所下降，但是仍能满足系统的要求。 |
| 作者： | 王立明 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 严新平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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