[發(fā)明專利]一種噴水推進系統(tǒng)仿真的方法

無效

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• 申請日: 2011-11-14
• 公開（公告）號: CN102364483A
• 公開（公告）日: 2012-02-29
• 發(fā)明（設計）人: 朱婉璐;智鵬飛
• 申請（專利權）人: 哈爾濱功成科技創(chuàng)業(yè)投資有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及一種船舶噴水推進系統(tǒng)，基于MATLAB平臺以用戶界面形式對系統(tǒng)進行控制仿真。?

背景技術

目前船舶所應用的推進方式中，噴水推進是近20余年急速發(fā)展成熟起來的一種特殊的推進方式，它將水流從船底吸入，經(jīng)過推進泵增速后通過噴口向船后高速噴出，利用噴出水流的反作用力來推動船舶航行。由于噴水推進裝置采用的是不同于螺旋槳推進的“船體管道加推進水泵”特有方式，其部件間相互關系比較復雜，系統(tǒng)的工作特性與傳統(tǒng)螺旋槳推進裝置有較大的不同，人們對噴水推進理論和技術的認識和掌握遠遠不及螺旋槳推進技術深入。典型的噴水推進系統(tǒng)主要由原動機及傳動裝置、推進水泵、管道系統(tǒng)、操舵與倒航組合操縱設備等部分組成。在設計噴水推進船舶時，需要滿足主機、管道系統(tǒng)(包括水泵)和船體三方面的平衡，即主機的功率和扭矩要與推進泵吸收的功率和扭矩相平衡；水泵的揚程要在系統(tǒng)效率較佳的前提下，與管道系統(tǒng)及噴射損失相平衡；推進器系統(tǒng)的推力要和設計工況下的船體阻力和系統(tǒng)的附加阻力相平衡。而不象螺旋槳只需滿足螺旋槳吸收功率、扭矩和主機功率、扭矩相平衡，因此決定噴水推進主要參數(shù)要比決定螺旋槳參數(shù)更為復雜。目前我國關于噴水推進的研究重點仍然局限于噴泵本體的設計與改進，有關船機泵三者在各種工況條件下的仿真動態(tài)配合情況的研究在國內(nèi)較為少見。?

中國造船，1978年第1期刊登的“噴水推進主要參數(shù)的確定”，文中所提出的噴水推進參數(shù)確定的方法已成為現(xiàn)今設計噴水推進船舶的權威方法，但至今未有相應的程序出現(xiàn)令參數(shù)設計的方法簡便化。?

至于仿真方面，船舶工程，2004年第6期刊登的“基于MATLAB_SIMULINK的船舶噴水推進仿真研究”，建立了一種噴水推進系統(tǒng)的仿真模型，進行了幾種典型工況下的仿真，對系統(tǒng)的動態(tài)性能進行了研究。但并沒有前期的參數(shù)設計過程，只是對現(xiàn)有的系統(tǒng)進行分析。?

船舶工程，2006年第2期刊登的“船舶噴水推進系統(tǒng)數(shù)學建模及仿真研究”，建立了另一種噴水推進系統(tǒng)的仿真模型，同樣，在不同工況下進行了仿真以研究系統(tǒng)的動態(tài)性能。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要目的是實現(xiàn)船舶噴水推進系統(tǒng)的控制仿真，首先在得到給定船舶的尺寸參數(shù)和最大航速要求等前提條件的情況下，進行主機的選型和噴水推進泵主要參數(shù)的設計工作；然后，對噴水推進控制系統(tǒng)進行數(shù)學建模分析，利用MATLAB/Simulink仿真軟件構(gòu)建出完整?的噴水推進系統(tǒng)的總體模型，在設計工況下對整個噴水推進系統(tǒng)進行動態(tài)仿真，觀察其響應曲線；最后，利用MATLAB/GUI圖形界面設計工具，編寫用戶界面以便于實現(xiàn)噴水推進系統(tǒng)的參數(shù)計算以及實時觀測系統(tǒng)在不同工況下的響應曲線。?

結(jié)合附圖5，基于MATLAB平臺制作的噴水推進系統(tǒng)控制仿真用戶界面詳細說明本發(fā)明的實現(xiàn)步驟。?

第一步：將船舶的各項參數(shù)，即排水量、水線長、船寬、吃水以及設計最大航速輸入文本框，點擊參數(shù)設計，通過點擊參數(shù)設計的按鈕，計算得出噴水推進系統(tǒng)的參數(shù)顯示于右上側(cè)，并繪制船體阻力特性曲線于左下。?

其原理可闡述如下：?

按圖2所示，首先估計實船阻力。根據(jù)公式得實船的有效功率為：?

P=Δ23·V3Ce]]>

Ce=3.7(L+75V)]]>

式中C_e為海軍部系數(shù)，Δ為排水量(t)，P為有效功率(KW)，V為船舶航速(m/s)，L為船長(m)。?