介紹了吊艙推進(jìn)器功率密度高、節(jié)省艙室空間的優(yōu)勢,指出了推進(jìn)電機(jī)溫升水平直接決定了吊艙推進(jìn)器性能優(yōu)劣。推進(jìn)電機(jī)溫升主要來自繞組線圈發(fā)熱、推力軸承摩擦發(fā)熱和支承軸承摩擦發(fā)熱,并且受試驗(yàn)環(huán)境影響。如何求解繞組溫升、推力軸承溫升、支承軸承溫升與試驗(yàn)環(huán)境關(guān)系,關(guān)系吊艙推進(jìn)器試驗(yàn)設(shè)計(jì)成功與否。文章從推進(jìn)電機(jī)發(fā)熱與試驗(yàn)環(huán)境熱交換的耦合關(guān)系建立溫升數(shù)學(xué)模型,得到推進(jìn)電機(jī)和試驗(yàn)環(huán)境的穩(wěn)定溫度,為合理、科學(xué)的試驗(yàn)環(huán)境設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。同時(shí),通過2 MW吊艙推進(jìn)器動(dòng)態(tài)加載試驗(yàn)對分析模型進(jìn)行驗(yàn)證。 

【文章來源】：船舶工程. 2020,42(S1)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：3 頁

【部分圖文】：

循環(huán)水理論溫升曲線2.2軸承冷卻能力計(jì)算

吊艙推進(jìn)器溫升試驗(yàn)方法設(shè)計(jì)研究—190—圖1吊艙推進(jìn)器示意圖1推進(jìn)電機(jī)熱損耗計(jì)算1.1軸承熱損耗計(jì)算根據(jù)SKF軸承摩擦力矩計(jì)算模型，軸承因摩擦造成的損耗功率為4bP1.0510Mn（1）式中：Pb為損耗功率，W；M為軸承總摩擦力矩，N·mm；n為轉(zhuǎn)速，r/min。軸承總摩擦力矩M的計(jì)算模型為rrslsealdragMMMMM（2）式中：Mrr為滾動(dòng)摩擦力矩；Msl為滑動(dòng)摩擦力矩；Mseal為密封件摩擦力矩；Mdrag為由于拖曳損失、攪動(dòng)和飛濺等導(dǎo)致的摩擦力矩。根據(jù)吊艙推進(jìn)器軸承技術(shù)參數(shù)，可解得推力軸承熱損耗功率為Pb1=800W，支承軸承熱損耗功率為Pb2=250W。1.2繞組線圈熱損耗計(jì)算推進(jìn)電機(jī)有效功率η為96%，總功率P為2500kW，故其損耗功率為mPP1（3）計(jì)算得到：Pm=100kW。2試驗(yàn)冷卻能力計(jì)算2.1循環(huán)水冷卻能力計(jì)算從熱損耗計(jì)算可知，吊艙發(fā)熱量主要來自推進(jìn)電機(jī)繞組線圈，軸承熱損耗不足其1%，故試驗(yàn)冷卻能力設(shè)計(jì)時(shí)以繞組熱損耗功率為計(jì)算依據(jù)。試驗(yàn)時(shí)，吊艙推進(jìn)器浸沒于循環(huán)水中進(jìn)行冷卻，循環(huán)水進(jìn)口溫度為32℃，穩(wěn)定溫度要求低于38℃。任意時(shí)刻，循環(huán)水溫度計(jì)算公式（忽略循環(huán)水與外界自然熱交換）[7]為w0t0w()CmTTTTTCM（4）式中：T為實(shí)時(shí)溫度；T0為初始溫度，即循環(huán)水進(jìn)水溫度，設(shè)為32℃；ΔTt為推進(jìn)電機(jī)發(fā)熱與時(shí)間t的關(guān)系，ΔTt=(Pmt)/(CwM)；w0w()CmTTCM為冷卻水進(jìn)來后，整體下降的溫度；Cw為水

吊艙推進(jìn)器溫升試驗(yàn)方法設(shè)計(jì)研究—191—圖3推力軸承與支承軸承理論溫升曲線3試驗(yàn)分析2MW吊艙推進(jìn)器滿負(fù)荷動(dòng)態(tài)連續(xù)加載試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，循環(huán)水穩(wěn)定溫度低于35℃，推力軸承穩(wěn)定溫度低于70℃，支承軸承穩(wěn)定溫度低于65℃，均符合試驗(yàn)溫升要求，如圖4和圖5所示。其中，循環(huán)水與推力軸承穩(wěn)定溫度與理論分析較為符合，支承軸承穩(wěn)定溫度低于理論分析溫度。主要原因在于支承軸承靠近螺旋槳軸處，試驗(yàn)時(shí)螺旋槳（試驗(yàn)專用）攪動(dòng)水流，使其散熱能力大幅提高，故溫升偏低。圖4循環(huán)水試驗(yàn)溫升曲線圖5推力軸承與支承軸承試驗(yàn)溫升曲線4結(jié)論本文分析了吊艙推進(jìn)器熱損耗主要發(fā)生在推進(jìn)電機(jī)繞組線圈、推力軸承和支承軸承，通過軸承摩擦熱損耗計(jì)算模型和推進(jìn)電機(jī)工作效率，得到熱損耗功率。以熱交換和熱傳遞原理，分別建立了循環(huán)水冷卻計(jì)算模型和軸承冷卻計(jì)算模型。根據(jù)試驗(yàn)環(huán)境設(shè)計(jì)參數(shù)，完成循環(huán)水、推力軸承和支承軸承理論溫升曲線分析。通過與2MW吊艙推進(jìn)器滿負(fù)荷動(dòng)態(tài)連續(xù)加載試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，驗(yàn)證了本文溫升計(jì)算模型的可行性。該理論計(jì)算模型，將為更大功率吊艙試驗(yàn)冷卻能力的設(shè)計(jì)與建設(shè)提供參考。參考文獻(xiàn)：[1]馬聘.艦船吊艙推進(jìn)器水動(dòng)力學(xué)[M].北京:國防工業(yè)出版社,2009.[2]盛振邦,劉應(yīng)中.船舶原理（下）[M].上海:上海交通大學(xué)出版社,2004.[3]劉洪梅,許文兵,陳雄.吊艙推進(jìn)器與傳統(tǒng)推進(jìn)船舶操縱性能對比分析[J].船舶力學(xué),2011,15(5):463-467.[4]張慶文.吊艙電力推進(jìn)裝置及其螺旋槳設(shè)計(jì)研究[D].遼寧大連:大連理工大學(xué),2005.[5]曾志威.船用吊艙推進(jìn)器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的研究[D].江蘇:江蘇科技大學(xué),2015.[6]馬聘,楊晨俊,錢正芳.POD推進(jìn)器推進(jìn)性能預(yù)報(bào)理論研究[J].

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]吊艙推進(jìn)與傳統(tǒng)推進(jìn)船舶操縱性能對比分析[J]. 劉洪梅,許文兵,陳雄,肖龍,鐘文軍,韓陽.  船舶力學(xué). 2011(05)
[2]POD推進(jìn)器推進(jìn)性能預(yù)報(bào)理論研究[J]. 馬騁,楊晨俊,錢正芳,張旭.  華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2004(03)

碩士論文
[1]船用吊艙推進(jìn)器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的研究[D]. 曾志威.江蘇科技大學(xué) 2015
[2]吊艙電力推進(jìn)裝置及其螺旋槳設(shè)計(jì)研究[D]. 張慶文.大連理工大學(xué) 2006



本文編號：3106315