可调螺距螺旋桨舰船船-机-桨优化匹配

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船舶可调桨螺距模糊PID控制器设计

ｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅｐｉｔｃｈｐｒｏｐｅｌｌｅｒ
ＷＡＮＧＧｕｏ－ｊｉｎ，ＷＡＮＧＪｉｏｎｇ，ＤＡＩＪｉｎ－ｐｅｎｇ，ＪＩＡＮＡｎ — ａｎ
关键词：模糊ＰＩＤ控制理论；Ｍａｔｌａｂ仿真；可调桨；运动模型中图分类号：ＴＰ３９１文献标识码：Ａｄｏｉ：ｌ０．３４０４￣．ｉｓｓｎ．１６７２ —７６１９．２０１７．０４．０２０
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｖｉｅｗｏｆｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅｐｉｔｃｈｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍｄｒｉｖｉｎｇｂｙｔｈｅｄｉｅｓｅｌｅｎｇｉｎｅ，ｉｔｉｓｎｅｃｅｓｓａｒｙｔｏｅｓｔａｂｌｉｓｈ
ａｎｇｌｅｏｆｋｉｎｅｍａｔｉｃｓａｎｄｄｙｎａｍｉｃｓ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ｔｈｅｆｕｚｚｙＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｏｎｈｅｔＭａｔｌａｂｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｐｌａｔｆｏｒｍｂｙｔｈｅｆｕｚｚｙｔｈｅｏｙｒａｎｄＰＩＤｔｈｅｏｒｙ．Ｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｐｉｔｃｈｄｅｖｉａｔｉｏｎ，ｔｈｅｄｅｖｉａｔｉｏｎｒａｔｅａｎｄｐｉｔｃｈｃｏｎｔｒｏｌｏｕｔｐｕｔｄａｔａａｒｅｇｏｔｔｏｍａｔｃｈｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅｐｉｔｃｈｐｒｏｐｅｌｌｅｒ．Ａｌｏｏｋｕｐｔａｂｌｅｏｆｔｈｅｆｕｚｚｙｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｏｕｔｐｕｔｉｓｇｏｔｂｙ

螺旋桨种类PDF.pdf

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书山有路
上兼起舵叶作用的称可转导管。导管可提高螺旋桨的推进效率，这是因为导管内部流速高、压力低,导管内外的压力差在管壁上形成了附加推力;导管和螺旋桨叶间的间隙很小,限制了桨叶尖的绕流损失;导管可以减少螺旋桨后的尾流收缩，使能量损失减少。但导管螺旋桨的倒车性能较差。固定导管螺旋桨使船舶回转直径增大，可转导管能改善船的回转性能。导管螺旋桨多用于推船。③串列螺旋桨：将两个或三个普通螺旋桨装于同一轴上，以相同速度同向转动。当螺旋桨直径受限制时，它可加大桨叶面积，吸收较大功率，对减振或避免空泡有利。串列螺旋桨重量较大，桨轴伸出较长，增加了布置及安装上的困难，应用较少。④对转螺旋桨：将两个普通螺旋桨一前一后分别装于同心的内外两轴上，以等速反方向旋转。因可减小尾流旋转损失，效率比单桨略高，但其轴系构造复杂，大船上还未应用。⑤直叶推进器：由 4～8 片垂直的桨叶组成。直叶推进器上部呈圆盘形，桨叶沿圆盘周缘均匀安装，圆盘底与船壳板齐平相接，圆盘转动时，叶片除绕主轴转动外，还绕本身的垂直轴系摆动，从而产生不同方向的推力，所以可使船在原地回转，不必用舵转向，船倒退时也不必改变主机转向。但因机构复杂，价格昂贵，桨叶易损坏，仅用于少数港务船或对操纵性能有特殊要求的船上。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ直叶推进器
直叶推进器也称竖轴推进器或平旋轮推进器，由若干垂直的叶片（4 叶至 8 叶）组成，叶片在圆盘上是等间距的，圆盘与船体底部齐平。圆盘绕垂直轴旋转，各叶片以适当的角度与水流相遇，因而产生推力。直叶推进器的偏心装置可以控制各叶片与水流相遇的角度，故能发出任何方向的推力。装有直叶推进器船舶的操纵性能良好，且在船舶倒退时也无须逆转主机。此外，直叶推进器的效率较高(约略与螺旋桨相同) ；在汹涛海面下，工作情况也较

渔政船调距桨特性分析及控制技术研究

渔政船调距桨特性分析及控制技术研究船舶推进系统是控制船舶运动的关键,系统性能的优劣直接影响船舶的航速、稳定性和机动性。

可调螺距螺旋桨,简称调距桨,它可以根据船舶工况的变化从而调节螺旋桨的螺距,是船舶重要推进装置之一。

调距桨推进系统通过联合控制方式,能够同时改变螺旋桨螺距和主机转速,进行机桨优化匹配,可以更灵活的调节航速。

因此,它拥有很强的航行环境适应能力、较高的机动性和操纵性、较好的综合经济性等优点。

调距桨推进系统作为船舶智能化的重要一环,主要体现在以计算机、自动化、电力电子等科学为基础的智能控制技术广泛应用于船舶推进,以精准的自动操控取代以往的手动操控,很大程度上提升船舶控制的自动化水平。

在船舶实际航行过程中,调距桨各种航行参数总是随着船舶的运行状态和环境的变化而发生改变。

由于船舶推进运动是一个时变、非线性和有干扰的过程,而且调距桨推进系统需要控制螺距和转速两个控制量,也使得这个系统极其复杂,引入新的研究工具和高效的研究方法显得尤其重要。

本文以300吨级渔政船为研究对象,搭建调距桨推进仿真系统,利用智能控制技术的优越性,尝试将智能算法用于船舶推进运动的控制,旨在优化推进系统的综合控制性能。

文章的主要内容包括船-机-桨特性的分析、建立调距桨推进系统模型、优化控制器性能以及仿真验证系统的控制效果。

首先,介绍了调距桨推进装置各个组成部分及其控制方式,并对船舶的阻力特性,柴油机的外特性,调距桨的推进特性以及船-机-桨三者彼此之间的作用关系进行了深入的分析。

其次,根据渔政船调距桨推进系统的内部结构,建立各个组成部分的数学模型,包括柴油机子系统模型、船桨子系统模型、螺距控制子系统模型以及外界干扰模型等。

使用Matlab软件平台的Simulink工具箱建立仿真模型,并将各部分拼接起来构成完整的推进系统仿真模型。

最后,设计了基于RBF神经网络的PID螺距控制器,并采用粒子群算法对模糊航速控制器进行优化,将其运用在先前建立的推进系统中。

【文献综述】可调螺距螺旋桨的优化设计及制造

文献综述船舶与海洋工程可调螺距螺旋桨的优化设计及制造一、引言船舶在水面或水中航行时遭受阻力，其大小与船舶的尺寸，形状及航行速度油管。

为了使船舶保持一定的速度向前航行，必须供给一定的推力或拉力，以克服其所受到的阻力。

船舶推进器是推动船舶前进的机构，它是把自然力，人力或者机械能转化成船舶推力的能量转化装置。

船舶推进器的发展过程与人类对能源的利用关系紧密，可分为人力：桨，篙，橹，拉纤，桨轮等；蓄力：拉纤等；风力：帆，旋筒推进器；机械动力：明轮，螺旋桨，直叶推进器，喷水推进器等。

其中应用最广的就是螺旋桨。

螺旋桨，以最少数量的构件，最高的推进效率推动船舶航行，它是造船业几代人劳动创造的结晶。

二、本课题研究的背景及意义在螺旋桨的发展过程当中，根据不同船舶的工作条件要求，一些特种螺旋桨在普通螺旋桨的基础上应运而生。

其中最为重要的一种就是可调螺距螺旋桨，简称可调桨，可按需要调节螺距，发挥主机功率；提高推进效率，船倒退时可不改变主机旋转方向。

螺距是通过机械或液力操纵桨榖中的机构转动各桨叶来调节的。

可调桨对于桨叶负荷变化的适应性比较好，在拖船和渔船上应用较多。

在正常操作条件下，其效率比普通螺旋桨效率低，而且价格昂贵，维修保养复杂。

在能源日益昂贵的今天，急需开发简便，节能，高效的新一代螺旋桨，可调螺距螺旋桨以其自身的优越性必将成为今后一段时间内的主流螺旋桨。

然而国内对于可调螺距螺旋桨的研究还刚处于一个起步阶段，对于可调桨的技术还处于摸索前进的阶段。

国内有能力生产可调桨的企业还很少，而且这些企业对可调桨的技术也并没有完完全全的掌握，很多都是和国外可调桨企业合作，所以在可调桨发展的道路上，国内的企业还要不断的探索创新。

本课题正是在这种背景下，为了对可调桨的设计与生产做一个初步的了解，并解决一些设计与生产脱节的问题而被提出。

由于可调螺旋桨在国内是一个新生的事物，无论在技术上还是在生产上，都处在一个摸索前进的阶段，设计与生产往往会出现很大的分差，有时候设计没有考虑实际生产，有时候生产不能很好的反应设计理念，所以通过对某一个可调螺距螺旋桨进行设计与生产的过程，会让设计人员认真的考虑生产过程中遇到的问题，会让车间职工更好的反应设计者的意图。

调距桨推进装置机桨优化匹配研究

调距桨作为船舶主推进动力装置的重要组成部分，在实船中得到了广泛的应用。

STCW78／95公约‘1978年海员培训、发证和值班标准国际公约（1995年修正）》已将调距桨船舶动力装置列为高级轮机员的必需培训项目。

然而,国内船员对于调距桨的操纵与管理还不熟悉.从整体上看,国内调距桨的研究，无论是控制技术还是硬件方面都与先进国家有较大的差距。

文章就国内外几种主要调距桨推进系统的结构特点、工作原理、控制方式和特性进行分析比较，并具体介绍了目前调距桨发展状况及发展方向。

考虑到调距桨应用范围的广泛性、推进系统的复杂性、控制方式的多样性，结合实船操纵管理,本文首先具体分析了船舶调距桨推进系统的工作原理以及遥控系统的一些特点，然后针对联合控制模式这种应用广泛的调距桨遥控方式进行研究。

研究了以减少耗油量为目标的机桨匹配问题，其中包括以“图谱法”确定螺旋桨的最高效率曲线，结合主机推进特性曲线分析耗油率对耗油量的影响.通过对自动负荷控制方式的分析，解决联合控制模式中负荷调定以及如何消除和降低由于随机干扰（如海浪等导致船舶阻力状态的瞬变)可能导致的机桨失配的问题。

第1章绪论1．1课题背景随着船舶动力装置的大型化、自动化、复杂化程度不断提高，对船舶推进装置的性能提出了更高的要求。

首先从常规能源角度来看，石油作为一种不可再生能源，伴随着人类近两百年的使用,已经日趋短缺,原油价格不断上涨，极大地影响到船舶营运者的利益，客观上要求我们提高推进性能；其次，一些特种船舶,包括军舰，因其操纵性能及节能等特殊要求,也对船舶推进型式提出了更高的要求。

所有这些，都要求对传统的船舶推进装置进行革新.螺旋桨推进已成为船舶推进的主要形式。

大多数商船都配置一个螺旋桨位子船尾部中心平面上。

螺旋桨的最大效率可达70%左右，损失的30％可分成三部分t约lO％是由于动量损失，10％是由于摩擦，其余10%是由于螺旋桨尾流转动。

改变推进器的形式可以减少多种不同的损失.例如,使用固定桨叶螺旋桨不可能在所有螺旋桨载荷状态下利用全部功率。

船舶螺旋桨技术的最新进展与优化方案

船舶螺旋桨技术的最新进展与优化方案随着航运业的发展，船舶螺旋桨技术也在不断演进和进步。

本文将介绍船舶螺旋桨技术的最新进展和优化方案，以助于提高船舶性能和能源效率。

一、船舶螺旋桨技术的最新进展1. 利用计算流体力学(CFD)仿真模拟的应用计算流体力学是一种模拟流体运动和传热的数值计算方法，在船舶螺旋桨设计中起到了重要的作用。

通过使用CFD仿真模拟，设计人员可以预测船舶螺旋桨在水中的工作情况，从而对其进行优化。

这一技术的使用可以减少试验和改进周期，提高设计效率和成本效益。

2. 利用复合材料的应用传统的船舶螺旋桨通常使用铸铁或铜合金等金属材料制造，随着复合材料的发展，船舶螺旋桨也开始应用于复合材料制造。

复合材料螺旋桨具有更高的强度和更轻的重量，可以降低船舶的燃油消耗，提高航行速度和效率。

3. 螺旋桨翼型的优化设计船舶螺旋桨的翼型设计对于提高推进效率和减小噪音有重要影响。

近年来，研究人员通过优化螺旋桨的翼型设计，使得螺旋桨在水中工作时产生更小的湍流和阻力，从而提高推进效率和降低噪音。

二、船舶螺旋桨技术的优化方案1. 提高螺旋桨的材料和制造工艺船舶螺旋桨的材料和制造工艺对其性能有着直接的影响。

选择轻质、高强度的材料，并采用先进的制造工艺，可以提高螺旋桨的耐久性和抗腐蚀能力，同时降低螺旋桨的重量。

2. 优化螺旋桨的几何参数螺旋桨的几何参数是影响其推力和效率的重要因素。

通过调整螺旋桨的叶片数、叶片扭角、直径等几何参数，可以使螺旋桨在水中的工作更加有效，提高推进效率。

3. 运用可变螺距技术可变螺距技术可以根据船舶的速度和荷载情况自动调整螺旋桨的螺距，以提供最佳的推力和效率。

这一技术可以在不同工况下最大程度地利用螺旋桨的性能，提高船舶的能源利用效率。

4. 采用多螺旋桨系统多螺旋桨系统是一种将多个螺旋桨安装在船舶上的技术，通过相互配合和协同工作，可以提供更强的推力和精确的控制能力。

这种系统适用于大型船舶或需要高机动性的船只，可以显著提高船舶的操纵性和效率。

不同螺距拟合方式对螺旋桨优化效果的影响分析

不同螺距拟合方式对螺旋桨优化效果的影响分析螺旋桨是一种旋转推进器，广泛应用于船舶、飞机、直升机等交通工具中，起到推进作用。

螺旋桨的设计和优化对于推进效率和性能至关重要。

而螺距是螺旋桨设计中一个基本参数，不同的螺距会对推进效率和性能产生影响。

本文将从不同螺距拟合方式对螺旋桨优化效果的影响进行分析。

首先，介绍螺旋桨的基本原理。

螺旋桨是通过推进器在流体中旋转产生推力，推动船舶、飞机等前进。

螺旋桨的设计涉及到多个参数，其中螺距是一个重要参数。

螺距是指相邻两个螺旋叶片间的距离，它直接影响到推进器产生的推力大小和方向。

一般来说，螺距越大，推进器产生的推力越大，但也会导致效率下降。

不同螺距拟合方式对螺旋桨优化效果的影响分析。

在螺旋桨设计中，通常会采用不同的螺距拟合方式，如等螺距、可变螺距等。

不同的拟合方式会导致螺旋桨的推进效率和性能产生变化。

例如，等螺距设计可以方便制造和加工，但可能不能最大化推进效率；可变螺距设计可以根据船舶运行情况进行调节，从而提高推进效率，但制造和维护成本较高。

对于不同螺距拟合方式的选择，需要考虑实际应用情况和需求。

如果对推进效率要求较高，可以选择可变螺距设计，通过智能控制系统进行调节；如果对制造成本和维护成本要求较低，则可以选择等螺距设计。

此外，还可以结合流体力学分析和试验验证，进一步优化螺旋桨设计，获得最佳效果。

综上所述，不同螺距拟合方式对螺旋桨优化效果会产生影响，选择合适的设计方式需要综合考虑各方面因素。

通过科学的设计和分析，可以最大化提高螺旋桨的推进效率和性能，满足不同应用领域的需求。

希望本文的分析可以对相关领域的研究和实际应用提供一定的参考和启发。

可调螺距螺旋桨CPP工作原理简介

可调桨CPP工作原理简述CPP工作原理简述:CPP就是通过调节螺旋桨的螺距角来改变主机输出到桨负荷的装置,直接点CPP就是主机负荷控制器.以MAN B&W 8L48机为例,它的额定转速为500rpm.怠速300rpm.正常航行时转速在这点个范围内可调.但目前考虑到大部分远洋船舶均配置轴带发电机,轴发由于并网的频率固定,因此主机在大部分航行时间里均以额定转速运行.CPP的控制目的就是使主机在额定转速运行时输出的功率最大.这种模式也称做恒速模式. MAN B&W 8L48在500转时允许的最大负荷对应到燃油齿条上一般是63mm.当然由于目前多数MAN的机器均采用723电子调速器,其燃油齿条信号从电子调速器直接给出,而不再在机械齿条上装一个齿条刻度反馈装置.CPP是如何知道主机的实际负荷的呢?就是从上面所说的油齿条信号里获取主机负荷信息的.那么CPP的调节就变的简单了,只要使燃油齿条始终保持在63mm 即达到控制目的.一般在CPP里已经把额定转速时候允许的最大燃油齿条刻度预设在系统里了,也就是63mm已经预设置在系统里,然后将主机来的实际燃油信号与之比较,小了则增大螺距,直到负荷达增大到预设值.提大了则减少螺距,直到负荷减少到预设值.CPP就是这么工作的,就是这么简单.但是以上讲的是在额定转速下CPP的工作情况.但如果把轴发脱开了,主机是可以调速的,也就是说不仅可以调螺距,还可以调主机转速.那么这种模式通常在船舶界被称为联合操作模式.大家知道主机在不同的转速时所允许的最大负荷也不同.CPP的另外一个控制目的就是使主机在任何转速下都能输出最大的负荷,以保证发挥主机的最大功率.但是不同转速允许最大负荷都不同,CPP如何知道是否到了最大负荷呢?假设MAN主机300rpm的时候最大允许42mm的负荷,350转的时候允许最大46mm,那么在CPP里我们设置这样两个点:300->42, 350->46. 这样CPP就得到一个转速对负荷的曲线.CPP认为任何在300和350之间的转速对应的负荷曲线是线性的,那么如果转速度在之间比如339rpm根据线性原理很容易计算出该转速允许的最大负荷.我们在CPP里设置从300到500多个点,并认为每两个点间的线段是直线,因此CPP就知道了任何转速时候的最大允许负荷.CPP再装一个转速传感器取得当前的主机转速,再根据前面的负荷曲线计算出该转速时候允许的最大负荷,再把燃油齿条信号与该最大负荷值比较,通过调节螺距即可得到主机的全负荷.实际上CPP增减螺距是有控制规律的,比如从在100%负荷附近的时候,如果需要增加螺距,速度必须缓慢,因为主机在高负荷时不能有负荷的剧烈波动,而减负荷既减螺距的时候则无速度限制.另外大多的船上把螺距角和负荷对应起来了,比如CPP螺距表的刻度在正车的时候是0-100,那么0-100也意味着对应的负荷是0-100.即螺距角是0的时候负荷为0,为100的时候负荷为100%.因为CPP是调节主机输出到桨的负荷,因此还必须从燃油齿条里扣除主机自身运行所需要的负荷以及轴发的负荷.CPP还必须实现SHUTDOWN. SLOWDOWN. LOAD REDUCTION. LOAD OVERRIDE. LOAD LIMITATION等多种功能.可调螺距螺旋桨（简称调距桨）由桨叶、桨毂机构、配油器、液压系统及电子遥控系统等五大部件或系统组成。

船舶螺旋桨螺距及拱度的优化设计研究

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５ｌ卷第ｌ期（总第１８９期）
赵威，等：船舶螺旋桨螺距及拱度的优化设计研究
式（５）中于：为给定的桨叶负荷径向分布形式，归一化方法同厂卅。占，为ｃｒｒ的允许误差，本文取
占．＝０．０５％。选择桨叶各半径剖面的螺距尸Ｄ，和最大拱度／幺为优化变量，为了减少计算量，可根据设计条件限
度的分配有直接影响。图７、图８分别为Ａ、Ｂ桨的负荷弦向分布（ＳＰＲｏＰ计算结果），二者均分别接
针对不同类型的优化问题，ｉＳＩＧＨＴ软件预先设定了若干优化方案，各个优化方案通常由两种或更多的优化方法组合而成、分步实施，从而提高优化计算的精度、效率及稳定性。针对本文提出的优化问题，作者通过对不同优化方案的计算比较，决定选用ＥＸｐｌｏｒａｔｉｖｅ优化方案。该方案包括两种数值优化算法，依次为解决非线性约束优化问题的广义既约梯度法（ＧＲ－Ｇ）与序列二次规划法（ＳＱＰ），其数学模型详见ｉＳＩＧＨＴ软件用户说明书【ｌｌ】，这里不再赘述。具体的计算过程是，首先利用ＧＲＧ算法对优化问题求解，得到该算法的最优解，然后以此最优解作为初值进行ＳＱＰ算法的求解。因此在ＳＱＰ算法求解时，其初值必然是一组可行解，缩小了二次求解的变量空间，使该求解过程更加精细准确，同时由于前后两次求解采用了不同的优化算法，可以减少陷入局部最优解的可能性。
Ｂｅｎｉｎｉ垆Ｊ开发了基于遗传算法的系列螺旋桨多目标优化方法，采用试验数据的回归公式计算敞水性能。以敞水效率和推力最大化为目标、Ｋｂｌｌｅｒ空泡限界公式为限制条件，对Ｂ系列桨优化计算获得了推力系数、敞水效率、盘面比等设计变量的最佳组合图谱，并提出了已知设计航速时，确定最佳直径和／或最佳转速的设计步骤。ｃｈｅＩｌ等【６】也以Ｂ系列桨为对象，以敞水效率和激振力为综合优化目标，开发了基于遗传算法的设计方法。系列桨性能采用回归公式计算，激振力计算采用升力面方法。该方法

船用可调螺距螺旋桨2种调距机构对比研究

船用可调螺距螺旋桨2种调距机构对比研究
吉青山
【期刊名称】《江苏船舶》
【年(卷),期】2024(41)1
【摘要】对船用可调螺距螺旋桨2种不同的调距机构进行研究,对比分析正弦机构与正切机构这2种可调桨调距机构的技术特点、技术优势与制造成本优势,最后对2种可调桨调距机构进行有限元强度分析。

研究结果表明:2种调距机构的结构强度均满足规范要求,其中正弦调距机构调距时间更短、调距速度更快,且正弦调距机构可以选择稍微小一点的泵及电机,以降低制造成本。

【总页数】4页(P21-24)
【作者】吉青山
【作者单位】南京高精船用设备有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】U664.33
【相关文献】
1.可调螺距螺旋桨舰船船-机-桨优化匹配
2.船用可调螺距螺旋桨液压系统浅析
3.某船可调螺距螺旋桨推进装置应急系统改进
4.液压式可调距螺旋桨调距时间分析
5.某船可调螺距螺旋桨桨毂密封系统优化升级
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可调螺距螺旋桨简称调距桨由桨叶桨毂机构配油器

一、可调螺距螺旋桨的应用船舶用可调螺距螺旋桨是利用在桨榖内部的操纵机构来转动桨叶，进而改变桨叶的螺距角。

在不改变桨轴的转速以及转向的情况下，使船舶推进的推力大小和方向得以变化，以适应舰船前进、后退、加减速等航行及机动要求。

比起定距桨而言，可调螺距螺旋桨可以在不同工况下充分利用主机功率及转速，发挥桨的最大性能，使船舶能够最大程度兼顾经济性、机动性以及快速性要求。

现已广泛用于各类舰艇、公务船、拖轮、渔船、科考船、海洋调查船、破冰船、散货船、滚装船、渡轮、工程船、石油平台船等。

二、可调螺距螺旋桨装置主要组成和工作原理可调螺距螺旋桨装置主要由桨叶、桨榖、液压装置、配油器及油管、电控设备等组成。

①推进器（桨叶+桨毂）②配油器③液压系统④电控系统（操纵手柄由监控系统提供）我们操作电控设备的手柄或按钮，通过液压装置中的电磁换向阀，将正/倒车液压油通过轴系内双油管注入在桨榖内部油缸的正/倒车腔，推动活塞正或倒往复移动时通过曲柄滑块机构驱动桨叶在一定范围内转动，而形成不同的正负螺距角。

桨叶改变的螺距角又通过内油管传递到配油器的连杆机构，指示出当前螺距角，并反馈回电控设备，进一步形成闭环控制。

调距桨的工作原理可参见下图可调螺距螺旋桨的操纵通常分为本地操纵和远程操纵，远程操纵是在船舶的集控室以及驾驶室进行。

在本地操纵下，船员在船舶的机舱里通过按钮和观察螺距表读数，按动“正车”按钮或“倒车”按钮将可调螺距螺旋桨的螺距角调整到所需要的螺距角。

在远程操纵时，船员在集控室或驾驶室里推拉螺距操纵手柄，可以使可调螺距螺旋桨的螺距角自动跟踪到相对应手柄位置的螺距角。

操纵手柄是在试航时通过机桨匹配得到的手柄位置、主机工况、螺距角三者最优对应，使用时也可以用作手柄位置与螺距角两者对应。

当电控和液压系统全部损坏时，还备有一套独立的手动应急机械装置可使桨叶调整到正车位置做定距桨的应急措施。

三、可调螺距螺旋桨的一般维护保养（具体按提供的相关手册或使用说明书提供的型号以及指标）日常维护保养工作和计划a)每周检查油箱和重力油箱油位；b)每周检查高压软管及管路连接；c)每周启动主泵；d)第一次运转500h 以后和每一次更换新油经过液压系统清洗后，均需要更换滤器滤芯；e)每周检查各截至阀位置是否正确；f)半年化验油样一次；g)每年检查一次溢流阀、调速阀、电磁阀的工作性能；h)每年检查一次压力继电器、液位继电器工作性能；i)每年检查一次手摇泵（抽油泵）工作性能；j)根据需要每年更换一个桨叶密封圈。

基于遗传算法的船、机、桨匹配优化设计

第四章基于遗传算法的船、机、桨匹配优化设计4.1 引言长期以来，以推进装置的最高效率为目标，借用传统的优化算法——如复合形法、罚函数等方法，已形成了比较有效的优化设计方法。

但由于设计变量较多，导致上述方法的运算量普遍较大，初值对优化结果的影响明显，且易陷于局部最优[8]。

因此，寻找更为有效的优化算法一直为人们所关注。

遗传算法能够很好地适应大规模优化问题[9~10]。

文中将GA引入机桨匹配优化设计，较好地改善了计算规模和优化效果，而且对求解问题的适应能力更强。

图4—1 船、机、桨配合特性曲线4.2 优化设计的数学模型船、机、桨的配合特性如图4—1所示。

图中AB，CD分别为柴油机允许长期工作的最大负荷和最小负荷限制线，AD，BC分别为柴油机允许长期工作的最高转速和最低转速限制线，EF为某工况下螺旋桨的推进曲线。

船、机、桨匹配的优化设计，就是通过选取适当的主机和螺旋桨，使船舶推进系统的效率、寿命、可靠性等指标达到最优[11]。

4.2.1 设计变量通常，螺旋桨转速p n ，螺旋桨叶数z ，螺旋桨有效功率e P ，船速v 和桨轴浸深h 在设计前均已给定，推力减额系数t 和伴流分数W 也可根据经验选定。

此时影响其性能的主要参数为主机转速n ，螺旋桨直径D ，螺距比P/D 和盘面比/e o A A ，这4个参数构成设计变量X 。

4.2.2 目标函数推进装置的总效率t η由敞水螺旋桨效率o η，相对旋转效率r η，船身效率h η和轴系效率s η共同决定 t o r h ηηηηη=(4—1)式(4—1)中，敞水螺旋桨效率[12]2t o q kJk ηπ=(4—2)式中：J 为进速系数；,t q k k 分别为螺旋桨的推力系数和转矩系数。

对于B 系列螺旋桨，,t q k k 可采用下列回归公式1,,,,,,()(/)(/)()s t u vt s t u v e o s t u vk C J P D A A Z =∑(4—3)2,,,,,,()(/)(/)()s t u vq s t u v e o s t u vk C J P D A A Z =∑(4—4)式(4—1)中，船身效率 11h t Wη-=- (4—5)相对旋转效率和轴系效率按实际工况选定。