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风翼助航船舶推进系统操纵策略研究
| 论文题名： | 风翼助航船舶推进系统操纵策略研究 |
| 关键词： | 风翼助航船舶;船舶推进系统;操纵策略;匹配计算;定负荷控制 |
| 摘要： | 通过在现有船舶甲板上安装辅助硬质风翼，风翼作为船舶的辅助推进系统，推动船舶前进，在保证航速不变时，可以有效降低主机燃油消耗。然而在风翼助航船舶广泛推广使用之前，仍有很多技术难关需要攻克。其中，针对风翼和主机-螺旋桨构成的混合推进系统的操纵策略的研究极为重要，需要解决针对不同航行工况的混合推进系统的匹配运行问题。 首先，针对风翼助航船舶航行和受力特性，建立目标船三自由度分离模型（MMG模型），确定了风翼助航船舶各部分之间的数学关系。 其次，针对风翼模型完成其风洞试验，得到风翼的空气动力学性能，并对空气动力系数进行分析。根据风翼助航船舶可用风场的限制条件，基于绝对风场，采用图谱法和数学建模法完成风场可用区域的求解。计算得到基于船舶坐标系的风翼最佳回转角度，并采用降低最佳攻角的方法有效规避失速现象，对最佳回转角度进行修正。 再次，基于定航速控制模式和定负荷控制模式，对风翼助航船舶机桨配合操纵特性进行分析，并提出分航段定转速结合航速补偿修正的操纵模式，在理论上论述其可行性。 最后，分析计算不同航行工况下风翼助航船舶漂角和保向舵角及其增阻特性。基于MMG平衡模型计算不同航行工况对应的主机设定转速，最终针对目标船满载航行工况，制定了不同航速和风场条件下风翼助航船舶推进系统操纵控制策略，并计算得到基于风场的推进系统操纵表。 本文选择的目标风翼在较大的来风角度范围内均能提供较大推力，有较好的推进性能。根据制定的风翼助航船舶推进系统操纵策略，以目标船为例，计算得到航速分别为15Kn、12Kn、8Kn、4Kn时，对应各种风场条件下的主机设定转速和风翼转角。采用本操纵策略，能最大限度利用风翼辅助推力，同时解决了混合推进系统的匹配运行问题。 |
| 作者： | 冯宝辉 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 黄连忠 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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