船舶节能新技术开发与应用研究

随着船舶燃油价格的上涨,船舶节能技术得到了广泛的关注,本文主要介绍了国内外船舶节能新技术的研究和进展.本文重点介绍了主机动力系统、制冷系统、推进系统和油料系统等的综合节能技术措施.再借助管理系统的帮助,将能为国内的船舶节能的发展提供有利的推动.     

Effects of a turbocharger cut out system on vibration characteristics of a propulsion shafting system and a large low speed marine diesel engine

To cope with the long term recession in the shipping industry due to oversupply of ships and high oil prices and due to reinforcement of environmental regulations to reduce greenhouse gas emission from ships, large container vessels built recently have ultra-long stroke engines with high propulsion efficiency. For these, de-rated engine and tuning technologies are used to reduce fuel oil consumption. However, previously built vessels were optimized for high ship speed. In these case, lowering ship speed to reduce ship operating cost does not provide similar benefits. Therefore, engine manufacturers have developed a turbocharger cut-out system to reduce fuel oil consumption at low speed. This has the advantage of reducing fuel consumption at low speeds, but also has the characteristic of producing higher torsional exciting force than is typical in existing engines for low load ranges. In this paper, the performance and dynamic characteristics of a marine diesel engine were reviewed after applying a turbocharger cut-out system. Then the effects on the engine body vibration and the torsional vibration were examined for a corresponding propulsion shafting system in a Panamax container-vessel equipped with a turbocharger cut-out system optimized for slow steaming. As a result, the torsional vibratory stress in shafts was increased. This had a larger effect on the X-mode shape of the engine body vibration and on the upper structure vibration, when one of three turbochargers was cut out.     

两型直升机动力装置冷却通风系统地面特性对比与分析

本文对两型直升机动力装置冷却通风系统构型进行了介绍,选取不同状态下的试验数据计算了短舱内不同截面上的冷却比,得出了两型直升机动力装置冷却通风系统地面特性。通过对比可知,B型机的冷却通风系统设计更为合理,其可为今后直升机冷却通风系统的设计提供借鉴。     

船舶电气自动化系统的保障技术研究

船舶电气自动化系统的保障技术主要是指在特定时间与处所自身功能的有效发挥,相关人员应采取相应措施降低系统故障发生概率。基于此,本文就船舶电气自动化系统使用特点出发,阐述船舶电气自动化系统的发展现状,重点对船舶电气自动化保障技术进行分析,包括电磁干扰技术、电力推进技术、容错控制技术以及储备冗余处理技术,以供参考。     

印度4500t/h铁矿石装船机的设计

介绍上海振华重工为印度Gangavaram码头设计制造的1台铁矿石装船机,其装载船型、轨距、最大外伸距以及回转半径等都较大,是国内自行设计、制造的较大型装船设备,该设备的研制成功,可为类似大型装船机的设计提供参考。     

船舶柴油机技术发展现状与趋势探索

从后期船舶柴油发动机的发展方向和趋势来研究,本文提出了目前船舶柴油发动机的现状,并分析了国外相关的现有技术和问题,为中国成为造船大国,船舶动能伟大的目标,必须要实现符合船舶动力的技术独立研发,积极吸收先进技术,先进的概念,先进的经验,坚持自主创新和实践,研发了中国自主知识产权高性能船舶柴油发动机。     

水压人工肌肉驱动喷水矢量推进系统设计与试验

传统喷水矢量推进系统的驱动器存在密封困难、易腐蚀、使用寿命短、结构复杂等问题。为了解决这些问题,开发了水压人工肌肉驱动的喷水矢量推进系统。基于水压人工肌肉调节关节转角的驱动方式,对二自由度喷水矢量推进系统进行设计,并建立水压人工肌肉工作压力与喷嘴偏转角度的对应关系,先后进行了喷嘴矢量调节试验和水下自航试验。喷嘴矢量调节试验结果显示,当人工肌肉压差分别为0.310,0.614,0.898,1.158,1.386,1.584 MPa时,喷嘴实际偏转角度为13.56°,21.66°,33.24°,44.21°,52.80°,56.88°,试验结果与理论计算结果平均偏差为10.8%。水下自航试验表明,水压人工肌肉作为驱动器不仅能够满足喷嘴偏角矢量调节的要求,同时能够实现喷水矢量推进机器人的矢量运动,为研发能耗低、结构紧密的水下智能装备提供了新的思路。     

基于负载平衡的混合动力挖掘机功率匹配研究

液压挖掘机在工作时,工况变化剧烈,但在每个工作循环中输出功率是有规律可循的,通过对单工作循环能量的回收与利用,能够使柴油机工况稳定。采用二次调节技术对负载功率进行平衡,使柴油机稳定工作在燃油高效区。利用SimulationX对原机系统进行建模,包括液压系统、柴油机、多体动力学模型,并与试验数据进行对比,验证仿真模型;将油液混合动力系统应用到原机系统,并对主要参数进行匹配;在前馈与压力双控制方案下,对改进后的模型进行功率匹配研究。仿真试验结果研究发现:在前馈与压力双控制方案下,能够减小柴油机装机功率并使柴油机功率输出平稳,基本稳定在燃油高效区。     

大惯性摇摆台建模与半实物仿真

针对船舶横摇海试困难的情况,为测试高海情下的船体及内部设备可靠性,在实验室条件下搭建摇摆驱动试验台架,模拟海上航行船舶以特定频率和幅值长时间摇摆.提出了能量原理辅助角度反馈进行力矩规划控制策略的实现方案,以装载人机交互软件的控制台、装载实时控制系统的控制柜作为实物介入,液压执行机构、摇摆台滚筒、水流环境等数学模型模拟末端执行机构运动响应,设计并搭建了大惯性摇摆台控制系统半实物仿真平台,并分析仿真方案及控制策略的有效性和实用性.     

Multi-stage turbocharger system analysis method for high altitude UAV engine

A multi-stage turbocharger system analysis method has been presented for a hydrogen fueled internal combustion engine targeted for High altitude long endurance UAV (HALE UAV), of which cruising altitude is 60000 ft. To utilize an internal combustion engine as a propulsion system of a HALE UAV, proper inlet pressure boost system such as a series of turbochargers should be ready, which makes engine performance less sensitive to flight altitude. In this study, to boost rarefied intake air pressure up to 1.7 bar to avoid early ignition of hydrogen and to produce required power from engine, we used a boost system which consists of three-staged turbocharger accompanied by intercooler to reduce compressed air temperature. To analyze multi-stage turbocharger performance at the cruising altitude, we established an explicit one-dimensional analysis method by matching required power between compressors and turbines. Then adequate turbochargers were searched for from commercially available models based on performance analysis results. One-dimensional analysis was also applied from sea level to the cruising altitude to decide turbocharger operating lines were located within each turbocharger operating ranges.

     

回收船舶柴油机余热的有机朗肯循环系统热力学性能比较分析

利用有机朗肯循环(ORC)系统对某型号船舶柴油机(最大持续功率为996 kW)的余热进行回收,以系统净输出功为指标,对比分析5种不同结构形式的ORC系统的热力学性能,结果表明:回收柴油机排烟余热的基础ORC系统最大净输出功达49.83 kW;增设回热器进一步回收膨胀机出口工质废热后,系统最大净输出功达54.84 kW;...     

MEMS固体化学推进器设计与建模研究

研制了一种基于MEMS(微机电系统)技术的固体化学微推进器。给出了推进器的结构设计、工艺流程,以及推进剂加注方法。建立了推进器点火过程热传导模型,利用该模型分析了不同因素对点火延迟时间的影响。同时,通过建立推进器性能模型,进行了推进单元推力和冲量的预测,给出了仿真结果。结果表明:减小点火电阻衬底材料的密度、热导率和比热可以减小点火延迟时间和点火功率;在一定条件下,增大喷管出口与喉部面积比能够提高推进器真空推力和冲量;MEMS在推进系统中的应用,能够满足微小型卫星对星载推进系统小型化、微推力、高精度的要求。     

船舶主柴油机燃油波尔滤器的改进方案设计

船舶主柴油机是船舶安全航行的心脏,而燃油波尔滤器担负着燃油过滤与净化的重要任务,是为主柴油机提供可靠、洁净燃油的重要设备。本文主要针对目前燃油波尔滤器工作存在的诸多问题,介绍了燃油波尔滤器的结构及工作原理,分析了设备存在的不足;并通过流体力学相关计算和设备工作性能要求,提出了系统改进设计方案,从而为下一步船舶修理提供改造依据,最终达到提高设备工作稳定性和保障主柴油机安全运行的目的。     

一种船舶动力装置监控系统诊断仪的研制

针对船舶动力装置监控系统缺乏相应的诊断设备的问题,以监控系统的传感器、数据采集模块为对象,深入分析系统结构、采集信号类型以及诊断仪的功能需求,提出了船舶动力装置监控系统诊断仪的技术方案,并对硬件电路和软件设计流程进行了详细的分析和阐述。最后,完成了对诊断仪的测试,结果表明该诊断仪对船舶监控系统的诊断是可行且有效的。     

液力偶合器输入特性曲线变换及工程应用

研讨了液力偶合器输入特性曲线和其他5种形式特性曲线的变换方法和步骤,重点分析了这些特性曲线在舰船推进装置稳、动态特性研究和快速性计算中的各类应用。论述了开展本研究工作的目的,提出稳态、动态特性仿真法,快速性逆向计算法和快速性顺向计算法需要三种不同类型的特性曲线。由液力偶合器的输入特性,运用不同作图法,绘制出其他5种形式特性曲线。对归属为3种类型6种不同形式的特性曲线的工程应用和优缺点做了小结。     

文丘里管废气再循环系统对涡轮增压柴油机性能影响的研究

加装文丘里管的高压废气再循环(Exhaust gas re-circulation,EGR)进气系统,在兼顾柴油机经济性、动力性的前提下,研究该进气系统对NO_x排放的影响。根据一款柴油机的基本结构建立柴油机一维仿真计算模型和燃烧室的三维仿真计算模型。在对模型进行标定和对柴油机原机性能仿真计算的基础上,为进气系统引入文丘里管装置并对其结构参数进行优化设计。应用所建立的一维和三维柴油机模型,对文丘里管EGR系统柴油机的经济性、NO_x和Soot排放特性进行仿真计算研究,并对计算结果进行试验验证。研究结果表明,优化设计的文丘里管EGR系统可使柴油机在欧洲稳态循环(European steady state cycle,ESC)各工况下实现较为理想的EGR率,并在不明显影响柴油机燃油经济性的前提下,使NO_x排放量下降了约28.4%。文丘里管进气系统可以实现较为理想的高压EGR循环,在柴油机ESC工况下(怠速除外)能够达到较为理想的EGR率。     

浅析船舶机电设备状态监测和故障诊断

针对工程船舶动力机械运行特点,详述工程船舶动力机械状态监测和故障诊断研究的意义,介绍国内外常见船舶动力机械状态监测与故障诊断的方法和现状,并指出工程船舶动力机械状态监测和故障诊断技术的发展趋势和研究热点。     

电驱动挖掘机流量匹配系统动臂特性研究

以6 t液压挖掘机动臂为研究对象,提出伺服电机驱动定量泵的流量匹配控制系统。在SimulationX中搭建伺服电机仿真模型,通过与伺服电机响应特性试验结果对比,验证伺服电机模型的准确性;建立液压挖掘机动臂机械结构多体动力学与电液系统的联合仿真模型,仿真分析了不同控制方式下,动臂的运行特性和能耗特性。结果表明,与负载独立流量分配(LUDV)系统相比,采用伺服电机驱动定量泵流量匹配控制的动臂能耗降低约13.6%。     

某型支架搬运车发动机冷却系统的优化设计

通过对支架搬运车发动机冷却系统过热原因和发动机冷却方式的研究,在不影响发动机动力、整车性能的前提下,在节能环保的基础上,对散热器和风扇进行合理的优化匹配设计,并经冷却性能实验,使该车的平衡温度不超过水温传感器设定的103℃,解决该种车型冷却系统自身冷却能力不足、发动机高温的问题.     

发动机-变量泵功率匹配极限负荷控制

根据负荷多变工况条件下发动机一变量泵系统的节能要求，分析了发动机功率极限负荷的控制机理；运用转速传感控制原理，提出了变量泵随发动机功率变化进行功率匹配的动态调节方法；给出了发动机-电比例控制变量泵功率匹配控制方框图，推导出系统控制调节传递函数。实验证明：外负荷变化时变量泵吸收功率与发动机输出功率基本匹配，发动机无须功率储备就可以保持正常工作，节能效果明显。