基于轴功率测量的渔船动力装置优化配置研究
振弦原理在船舶轴功率测量中的应用研究的开题报告
振弦原理在船舶轴功率测量中的应用研究的开题报告一、研究背景船舶的轴功率测量是衡量船舶动力性能的重要指标之一。
目前，船舶轴功率的测量主要通过滑动耦合器、数字测力计和水轮法等测量方法进行，但是这些方法有着测量精度低、测量范围有限等一些问题。
另外，随着船舶运营的增加，测量设备的维护成本也将不断增加。
因此，研究一种新型的船舶轴功率测量方法具有非常重要的现实意义。
二、研究内容本文将重点研究振弦原理在船舶轴功率测量中的应用。
具体内容包括以下几点：1. 振弦原理的原理和特点。
对振弦原理的机理和基本运动形式进行阐述，并比较传统测量方法和振弦原理的优缺点。
2. 船舶轴功率测量中振弦原理的应用。
通过建立振弦原理与船舶轴功率之间的数学模型，实现船舶轴功率的测量。
3. 实验验证与分析。
通过相关实验验证振弦原理在船舶轴功率测量中的应用效果，并将实验结果与传统测量方法进行对比和分析。
三、研究意义本研究旨在探究一种新型的、优点明显的船舶轴功率测量方法，具有以下几点研究意义：1. 提高船舶轴功率测量的精度和准确性。
相对于传统的测量方法，振弦原理具有更高的测量精度和准确性。
2. 降低船舶轴功率测量的成本和维护难度。
振弦原理测量设备简单，维护成本低。
3. 为船舶轴功率测量方法的研究提供一种新思路。
该研究为未来发展出更加优越的轴功率测量方法提供了一些启示。
四、研究方法本文将采用实验方法和理论分析相结合的方法进行研究。
具体包括：1. 建立振弦原理与船舶轴功率之间的数学模型，并进行理论分析。
2. 设计并进行实验验证。
3. 对实验数据进行分析和比较，以得出结论。
五、论文结构本文将包括以下部分内容：1. 概述2. 振弦原理的理论基础3. 船舶轴功率测量中振弦原理的应用4. 实验设计与分析5. 结论与展望六、预期成果通过本研究，预期将得到以下几个成果：1. 更加深入的了解振弦原理的机理和基本运动形式。
2. 建立振弦原理与船舶轴功率之间的数学模型，并研究其应用于船舶轴功率测量的可行性。
基于轴功率测量的渔船动力装置优化配置研究
基于轴功率测量的渔船动力装置优化配置研究严谨;张娟;陈志明;侯玲【摘要】渔船船、机、桨不匹配现象较为普遍,不但降低了渔船的经济效率,而且给渔船的安全生产带来隐患.轴功率是反映船舶柴油机及其动力装置最重要的性能参数之一.通过对渔船主机轴功率进行实船测试,不仅可以发现主机的技术状况是否良好,而且可以判断船、机、桨的匹配情况,为船厂和用户提供可靠的试验数据,以便及时进行修理或调整,保证主机和整个船舶始终处于良好的技术状态.本文结合船舶轴功率-转速特性图,对实现渔船动力装置优化配置进行了理论分析,结论有利于选择最佳工况、提高整个动力装置的经济性.%It is very common that the hull-engine-propeller doesn' t match each other among fishing vessels, which will not only decrease economy but also bring danger during process. Shaft power is one of important performance parameters of diesel engine and power setting. By measuring shaft power foF fishing vessels, shipyard and ship-owner can not only find the technical condition of host engine but also judge matching of the hull-engine-propeller. The measurement data will be helpful in repairing and adjusting, which will ensure the host engine and the whole vessel keep nice condition. Combining with shaft power-speed characteristic map, optimization layout of power setting for fishing vessels is analyzed in theory. The research will be beneficial to choose the optimum condition and enhancing economics of the whole power setting.【期刊名称】《渔业现代化》【年(卷),期】2012(039)001【总页数】4页(P68-71)【关键词】渔船;轴功率;船机桨匹配;节能【作者】严谨;张娟;陈志明;侯玲【作者单位】广东海洋大学工程学院,广东湛江524088;广东海洋大学工程学院,广东湛江524088;广东海洋大学工程学院,广东湛江524088;广东海洋大学工程学院,广东湛江524088【正文语种】中文【中图分类】S972.7+1目前，相当数量的小型渔船存在着船、机、桨三者匹配不合理的情况，特别是群众渔业的小型渔船，据不完全统计，不匹配率高达40%以上［1］。
WHM6160MC756-5柴油机轴功率测试及节能优化
第３７卷 第２期江苏船舶Ｖｏｌ．３７ Ｎｏ．２ ２０２０年４月ＪＩＡＮＧＳＵＳＨＩＰＡｐｒ．２０２０ＷＨＭ６１６０ＭＣ７５６ ５柴油机轴功率测试及节能优化姜 彭，张 超，王攀峰（潍柴动力股份有限公司，山东潍坊２６１０００）摘 要：为了解当地客户对ＷＨＭ６１６０ＭＣ７５６ ５机型功率段使用情况、机桨匹配是否合理以及为该机型降油耗目标提出合理化建议，对越南义安装配ＷＨＭ６１６０ＭＣ７５６ ５柴油机的２３ｍ拖网渔船进行了实船扭矩测试，并结合主机万有特性曲线处理分析了采集的试验数据，提出了沿主机等功率曲线调整主机转速以改变该功率下燃油消耗率的方法。
经估算，每航次大约可以节油１１．９３Ｌ，为该机型适应义安市场的匹配开发提供了第一手资料。
关键词：柴油机；轴扭矩测试；分析优化；节油中图分类号：Ｕ６６４．３文献标志码：ＡＤＯＩ：１０．１９６４６／ｊ．ｃｎｋｉ．３２ １２３０．２０２０．０２．００９０ 引言越南近岸地区渔业资源丰富，渔船市场潜力巨大，吸引了各大主机厂商前来竞争。
不少品牌二手船机性价比高，在当地市场已占有相当大的份额，但也存在着可靠性差、油耗高、功率虚标等问题。
此外，油价的攀升促使船东越来越倾向于选择物美价廉的中国品牌主机来装船，因而潍柴ＷＨＭ６１６０ＭＣ７５６ ５机型市场占有率近年来不断攀升。
本文通过对越南义安省匹配该机型的２３ｍ拖网渔船进行轴功率及扭矩数据采集，分析该船机桨匹配情况，结合主机万有特性提出了节油新思路，为ＷＨＭ６１６０ＭＣ７５６ ５机型更好地适应并占领义安市场提供了理论指导。
１ 测试船信息２３ｍ拖网渔船为越南义安省拖网渔船，建造材质为木质，作业区域为近海，船龄２个月。
其主要参数如下：总长２３．２ｍ，型宽５．５ｍ，型深２．３ｍ，设计吃水１．６４ｍ，设计航速７ｋｎ。
该船匹配１台ＷＨＭ６１６０ＭＣ７５６ ５（功率５５６ｋＷ，转速１５００ｒ／ｍｉｎ）柴油机，齿轮箱为前进Ｊ４５０，速比９，螺旋桨为直径２．８ｍ的４叶铜合金桨。
渔船型线优化及水动力性能研究
本 文 研究 的渔 船设计 要求 为 ： 总 长 不 超过 ５ ０ ｍ， 排水 量约 ８ ７ ０ ｔ ， 在 这种 情 况 下 ， 船 舶 方 形 系 数
１ ． ２ ＣＦ Ｄ数 值仿 真优 选
基于 Ｆ Ｌ Ｕ Ｅ Ｎ Ｔ软 件 开 展 ３个 船 型 方 案 的 优
在０ ． ６ ７ 左右 ， 相对速度较高 ， 以ｌ ２ ｋ ｎ 为例计算 ， 弗 劳德 数 接近 ０ ． ３ 。
Ｅ－ ｍａ ｌ ｌ ： ｘ ｈ ４ ｕ ｅ ｑ ＠ｇ ｍａ ｉ ｌ ． ｃ ｏ ｍ
渔船型线优化及水动力性能研究——一 许
辉， 陈克强
另一 方 面对 改 艏艉 型 ２进 行 了模 型试 验 ， 并
与方 案三 和改 艉 型结 果 进 行 比较 ， 图 ９为模 型 阻
力 曲线 ， 其 中曲线 １对应 方案 三 、 曲线 ２对 应 改艉 型、 曲线 ３对应 改 艏艉型 ， 表 ５为 自航 因子结果 。
根 据原 有 的渔船 型线 ， 提 出 了 ３个 船型 ， 具 体 参 数见 表 １ 。这 ３个 船 型 主要 是 在 浮心 纵 向位 置
选工作 ， 利用 该软 件计算 带 自由液 面船 舶外 流
场， 获得 阻 力 结 果 见 表 ２ 。可 见 ， ３个 方 案 的摩
擦阻力系数相 当， 方 案三的剩余 阻力 系数最小 ，
以减小 兴 波 阻力 为 目标 ， 在 艉 部 改 型后 的 型
图 ９ 方案三 、 改艉型、 改艏艉型模型 阻力 比较 表 ５ 方案三、 改艉型 、 改艏艉型 自航 因子 比较
线基础上对球鼻艏进行优化 ， 主要分析球鼻艏长
度、 宽度变 化对 阻力 的影 响 Ｊ 。
一
方 面基 于势流 理论 通过 数值 仿真 计算 了不
船舶推进轴系振动与功率测量系统设计
船舶推进轴系振动与功率测量系统设计
朱永祥
【期刊名称】《舰船科学技术》
【年(卷),期】2014(036)012
【摘要】传动轴系的功率和振动测试是船舶动力测试的主要内容,决定着船舶的整体性能,甚至影响到船舶航行的安全和可靠.本文基于信号分析和处理技术,设计船舶推进轴系振动与功率测量装置,能够对轴系功率和振动信号进行精确测量.采用设计的船舶推进轴系功率测量系统进行某船舶的轴功率和轴系振动测试实验.实验结果表明,本系统所测轴系纵向振动和回旋振动共振转速误差分别小于1.24％和1.09％,幅值误差分为小于1.23％和1.06％,峰峰值误差分别小于2.26％和2.13％,所测不同转速下轴心轨迹形状与理论轨迹趋向相吻合,满足实际测量要求.
【总页数】4页(P74-77)
【作者】朱永祥
【作者单位】南通航运职业技术学院,江苏南通226010
【正文语种】中文
【中图分类】U664.21
【相关文献】
1.船舶推进轴系纵向振动共振转换器的优化设计 [J], 胡泽超;何琳;徐伟;李正民;赵兴乾
2.基于冰载荷动态激励的船舶推进轴系瞬态振动计算研究 [J], 肖能齐; 陈保家; 徐
翔; 周瑞平; 田红亮
3.基于压缩感知与VMD的船舶推进轴系轴承振动故障分析 [J], 张涵; 万振刚
4.船舶推进轴系振动控制研究 [J], 杨俊; 王刚伟; 田佳彬; 刘正林
5.船舶推进轴系不平衡-碰摩耦合故障振动特性分析 [J], 徐锴;明廷锋;钱沣
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船舶轴系轴功率测试仪的研制_余永华
技术交流船舶轴系轴功率测试仪的研制余永华,朱继军,杨建国(武汉理工大学能源与动力工程学院,湖北武汉 430063) 摘要:文章介绍一种船舶轴系轴功率测试仪的原理和结构,轴功率测试仪采用了遥测应变测量技术,可动态测量轴系的轴功率。
试验验证表明,轴功率测试仪的测量精度满足实船轴功率测量的技术要求。
关键词:轴功率;扭矩;测试仪中图分类号:TK421 文献标识码:A 文章编号:1001-8328(2006)06-0008-03 Abstrac t :A principle and str uctur e o fm easure m ent instr um en t form arine axia l sy ste m is intr oduced .Re m otestrain m easu r e m en t techno logy is used in the instrum ent and the instantaneous po w e r o fm a rine po w er of t h e axia l sy ste m can be m easu r ed .Its accuracy is ve rified in the experi m entati o n .K ey w ords :ax ial po w er ;to r que ;m easure m ent instrum ent 作者简介:余永华(1975-),男,江西九江人,讲师,博士,主要从事柴油机状态监测与故障诊断方面的研究。
船舶轴系轴功率是船舶柴油机及其动力装置最重要的性能参数。
在新船出厂或船体改造交付船东时船舶轴系轴功率是主要的测量参数,它也是监测船舶柴油机及其动力装置工作状态的主要参数。
目前船舶轴系轴功率测量主要使用振弦式功率测试仪,其测量原理是间接测量轴系的输出扭矩和转速得到轴系的功率,这种测试仪的体积较大,安装繁琐,测量易受到环境因素的影响。
案例3(渔船主动力装置的开发).
学生团队案例3渔船主动力装置的开发项目负责人:王同盟团队：王兵、叶林、乔不防、方玉树、胡小锋、王海、陈强等项目功能在原6135Cz船用柴油机基础上，进行扩缸、加大行程的设计，从而突破原有135系列柴油机的功率极限和行程范围，将缸径加大到140mm，行程加大到170mm，使持续功率达到150kW/1500r/min，从而使135系列柴油机的输出功率达到一个新的高度。
项目参数项目基本原理6135柴油机作为渔船主动力装置，功率偏小，故对135柴油机进行了扩缸、加大行程的变型设计。
缸径扩大5mm，行程由原来的150mm增加为170mm，缸数不变。
衡量柴油机的性能主要是动力性、经济性、工作柔和性、排气烟度和起动性五个方面的指标。
这些指标又由额定转速、冲程数、工作容积、压缩比等项具体参数所决定。
影响工作容积的因素一是活塞行程，二是活塞直径。
在目前技术条件下，采用薄壁缸套，适当扩大活塞直径，是可以增容的。
将6135型柴油机活塞直径扩至14Omm，而且原机主要基础部件的强度和结构情况也较易满足扩缸增容要求。
项目创新特色1．结构上的改进改装零件的选配是该项目成败的关键，为改善燃烧过程，气缸盖在设计上要予以改进。
进气门适当加大，加以改进从而提高充气系数。
为满足提高功率的需要，在增大选程的同时又要提高曲轴的结构强度，并保持原机体的基本结构不变，因此将行程增大到170mm，仅对机体作局部改动，齿轮室壁隔板加厚，主轴承外径加大，以提高刚性，为提高冷却效果，加大水道。
为提高主轴承的承载能力，将宽度由31mm增大到33mm。
活塞采用线膨胀系数小，强度较高，耐磨性能好的ZL109材料制造。
活塞第一环槽采用奥氏体铸铁镶圈以提高耐磨性。
用缩口形燃烧室，高位布置第一道气环，改善燃烧过程，以降低燃油消耗和排气污染。
为降低活塞热负荷，从连杆小头喷油冷却。
活塞采用斜面销座结构，以提高销座的承载能力。
采用三环结构，提高机械效率。
第一道为双面梯形桶面环，第二道为锥面环，第三道为带有螺旋弹簧涨圈的油环。
舰船轴功率测量与应用研究
表是 ：德国 ＳＣ ＡＨ Ｋ公 司的钢弦式轴功率测 ＩＫ Ｍ Ｉ Ａ 试仪 ，瑞典 Ｊ ＷＡ公 司的磁 阻式扭矩 测量 系统 ，挪 Ｏ 威 Ｋ ｎ ｓｅ ｏ ｇｂ ｒ 司 的 光 电 式 扭 矩 和 功 率 测 量 系 统 ｇ公
等。
１２ 应 变型 扭矩测 量方 法 ．
应 变 型扭 矩测 量方法 以轴受 扭矩作 用 时产生 的 主应变 为基本 测量 量 。在 轴表 面取一微 体 Ａ，如 图 ２中 （ ）所示 。由材 料力 学可 知 ，在 扭矩 作 用下 ， ａ 圆轴横 截面上 远离 中心轴 处切应 力最 大 ，轴 表面微
学可 知 ，圆轴 扭转变 形角 ０与扭矩 关系 为 ：
（） ２
式 中 ： 为扭 矩 ，Ｎ・ ｍ；Ｌ为变形 长度 ，ｍ；Ｇ为 被 测轴 的切变模 量 ，Ｎ ｍ ；Ｊ为被测 轴截 面的极惯 ／
性 矩 ，ｍ 。
式 中： Ｐ为轴功率，ｋ Ｗ；Ｍ 为轴扭矩 ，Ｎ ・ ｍ；ｎ 为轴转速 ，ｒｍｎ ／ ｉ。 目前 转速测量 技术 比较成 熟 ，容 易满足 所需精
第２ ３卷
第 ５期
中 国 修 船
ＣＨＩ Ａ ＨＩ Ｒ ＡＩ Ｎ Ｓ Ｐ ＥＰ Ｒ
Ｖ １ ２ Ｎｏ ５ ｏ． ３ ．
Ｏｃ ． ０１ ｔ ２ ０
２１ ０ ０年 １ ０月
舰 船 轴 功 率测量 与应 用研 究
李舜杰 ，刘东风
（ 海军工程大学 青岛油液检测分析 ｑ心，山东 青岛 ２ ６ １） － ６０２
摘要：舰船轴 功 率是 表征船 体和 主动 力装 置性 能状 态的重要 参数 之 一 。通过 对轴 功率 等参数 进行监 测 ，并根据 监测信 息及 时采取相 应 的维护措施 ，能 够有效提 高舰船 的动 力性 、经济性和 安
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中 图分 类 号 ：９ ２７ ￥７ ． １
文 献 标识 码 ： Ａ
文 章 编 号 ： ０７９ ８ （ ０２ ０ －６ － １０ －５ ０ ２ １ ） １０ ８０ ４
目前 ， 当数 量 的小 型 渔船 存在 着 船 、 、 相 机 桨
三者 匹配 不合 理 的情 况 ， 别是 匹配率 高 达 ４ ％ 以上 。 不 ０ 这不 但 降低 了渔船 的经 济 效率 ， 且 给 渔船 的安 而 全生 产带 来隐 患 。渔 船船 、 、 机 桨不 匹配 的主要原 因有 ： １ 部分小 型群 众 渔船 在 设计 、 （） 制造 上还 比 较落 后 ， 别 是 随 着 “ 滩 造 船 ” 风 行 ， 船 、 特 沙 的 给 机 、 的匹配埋 下 了隐患 ； ２ 部 分 船 东为 了追 求 桨 （）
仅 可 以发 现 主机 的技 术 状 况是 否 良好 ， 而且 可 以判 断 船 、 、 的 匹配 情 况 ， 机 桨 为船 厂 和 用 户提 供 可 靠 的 试 验 数 据， 以便 及 时进 行修 理 或 调 整 ， 证 主 机 和 整 个 船舶 始 终 处 于 良好 的技 术状 态 。本 文 结 合 船 舶 轴 功 率一 转 速 保
收 稿 日期 ：０ １３—０ 修 回 日期 ：０ １１ —２ ２ １ ４９２ ２ １—１１ 基 金项 目 ： 东 省 自然 科 学 基 金 （ ３ １５ ） 广 ７０ １６
式 中 ：一 轴 功率 ，Ｗ ； 一 轴扭 矩 ， ・ ｎ 螺 尸 ｋ Ｍ Ｎ ｍ；一
作者简 介 ： 严谨 （９ ４ ） 男 ， １７ 一 ， 博士 ， 副教授 ， 主要从事船体设计 与节能研究 ， — ｉ：ｎａ８ ７ ｍａ ．ｏ Ｅｍａ ｊ ｙｎ ５ ＠ｇ ｉ ｔｍ ｌｉ ｌ
机 、 的合 理 匹 配 ； ３ 渔 船 改 造 过 程 中 造 成 了 桨 （） 船 、 、 的不 匹 配 ； ４） 分 渔船 修 造 厂技 术 力 机 桨 （ 部
船 推进 轴轴 功 率 的测 试 方法 及 其 条 件 Ｊ 因此 ， 。
将 轴 功率测 试推 广 到 渔业 船 舶 领域 ， 过对 渔 船 通 主机轴 功率 的实 船 测试 ， 船厂 和 用 户 提供 可 靠 为 的试 验数据 ， 以便 及时 进行修 理或 调整 ， 保证 主机 和整 个船舶 始终 处于 良好 的技术 状态 。本 文结合 轴功 率测量 结果 和 功 率 一转 速 特 性 图 ， 实 现渔 对 船动 力装 置优化 配置 进行 了理论 分析 。
Ｐ ： —！５ ｐ 一 ９５ ０ ＿ 一 — ，、 （） １ ／
也会 造成 主机严 重超 负荷 ， 短 主机 的使 用 寿命 。 缩
此外 ， 如果 机 、 桨严 重 不 匹配 ， 时 可能 还需 更 换 有
螺旋 桨 ， 在经 济上 、 间上 也都 很不合 算 。 这 时
匹配 及动力 装 置 优 化 配置 的重 要性 。当主 机 与螺 旋桨不 匹 配 时 ， 能 造 成 主机 功 率 不 能充 分 可 发挥 ， 使船舶 达 不到设 计 的航 速 和运载 能力 ， 同时
１ 轴 功 率 测 量 原 理
目前 ， 船舶 轴 功率 测 量 是通 过 间接 测 量 轴 系 的输 出扭 矩和 转速得 到 的。其计 算公 式 为 ：
特 性图 ， 实现渔船动力装置优化 配置进行 了理论分析 ， 对 结论有利 于选择 最佳 工况、 高整 个动力装 置的经 提
济性。 关 键词 ： 船 ； 功 率 ； 机 桨 匹配 ； 能 渔 轴 船 节
ｄ ｉ１ ． ９ ９ ｊ ｉ ｎ １ ０ －５ ０ ２ １ ． ６ ０ ４ ｏ ： ３ ６ ／ ． ｓ ．０ ７ ９ ８ ． ０ ０ ． １ ０ ｓ １
但是 ， 无论 是船 舶建造 者还 是船 舶使用 者 ， 往
往 都很难 从理 论和经 验上 对船 、 、 机 桨的 匹配状 况 做 出准确 判 断 。在船 舶 动 力 装 置 系统 中 ， 主机 是 船 舶 的心脏 ， 其技 术 状 况 的好 坏 直 接 影 响到 船 舶 的性能 。船舶 轴功 率是 反映船 舶柴 油机及 其动 力
量 薄 弱 ， 计 能 力差 ， 备 陈 旧 ， 艺 落后 ， 船 、 设 设 工 对 机 、 匹配重 视不 够 ；５ 船 底脏 污 等 造成 的阻 桨 （）
力增加 ， 主机 功率 下降 。 渔业船 舶大 多属 于多 工 况船 舶 ， 动 力 装 置 其
工作 条件 十分 复 杂 ， 也决 定 了其船 、 、 合 理 这 机 桨
装 置最 重要 的性 能参 数 之一 。轴功 率测 量 已成 为
各 大船 厂新 造船舶 以及 旧船改 造必 须进 行测量 的 项 目之 一 。 国家 军 标 Ｇ Ｂ ２ ５ － １ ９ Ｊ ８ ４ ９ ７规 定 了舰
航 速 ， 目要 求 更换 大 功率 主 机 ， 盲 破坏 了原船 船 、
《 业现代 化 ｝０２年第 ３ 渔 ２１ ９卷第 １ 期
旋 桨转速 ， ｒ ｎ ／ｍｉ。
６ ９
所等 单位 。
一
目前 转速 测量 技 术 比较 成 熟 ， 易 满 足所 需 容
般来 说 ， 以下 几 种情 况 应 该 对 主机 轴 功 率 （ ） 造船 舶应 当测 定 主机 的轴 功率 。主机 １新
６ ８
《 渔业现代化￣ ０２ ２ １ 年第 ３ ９卷第 １ 期
基 于 轴 功 率 测 量 的 渔 船 动 力 装 置 优 化 配 置 研 究
严 谨 ， 张 娟 ，陈志 明， 侯 玲
（ 广东海洋 大学工程学 院， 广东 湛 江 ５４ ８ ） ２ ０ ８ 摘 要： 渔船船、 、 机 桨不匹配现 象较 为普遍 ， 不但 降低 了渔船 的 经济效率 ， 而且 给渔船 的安全 生产 带来 隐患。 轴功率是反 映船舶柴 油机及其动力装置最重要 的性能参数之一 。通过 对渔船主机 轴功率进行 实船测试 ， 不