调距桨推进装置控制系统的研究与总体设计开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

随着船舶行业造船技术的发展，调距桨动力装置被应用得越来越广泛。

如今调距桨动力装置已广泛使用在民用船舶、商品船、军用船舶中^[1]。

调距桨同样具有很多优点^[2]，不论船舶航行的阻力因素如何变化，只要适当调节其螺距，可使调距桨的转矩不变，这样主机可以持续发出额定功率，并维持在额定转速下运转；与定距桨只能通过调节转速来控制船速相比，调距桨通过转速和螺距来控制船速则显得灵活得多，其急停性能、停船时间和滑行距离只有后者的30％--50％，这对于船舶离靠码头和系泊、狭窄航道时机动航行十分有利，大大减小了船舶碰撞的可能性，增加了船舶营运的安全性，调距桨船可通过调节螺距使主机以恒速运转，这有利于主机驱动轴带负荷如轴带发电机等，例如某些工程船如挖泥船、消防船等在满载航行或奔赴火区时，主机功率全部供给螺旋桨以全速前进，而达到工作区后主机的大部分功率则用于驱动消防水泵等辅助设备^[3][4]；调距桨船可通过改变螺距的正负来改变螺旋桨推力方向，使主机转速可以固定在最适当的位置，从而减少主机起、停次数，使得运动部件的磨损及受热部件的热疲劳损坏程度降低；对两艘完全相同仅螺旋桨不同的姊妹船的统计表明，在完全相同的航次、航程中，定距桨主机启动次数2500次以上，而调距桨主机启动次数为102次，相差了近25倍；柴油机的启动遥控机构比调距桨机构的转速遥控和螺距遥控部分要复杂得多，而调距桨可在柴油机不停机的情况下进行各种机动，因此船舶操纵系统在采用调距桨时更容易实现集控和遥控。

2. 研究的基本内容与方案

论文的主要内容包括介绍调距桨的概况，对柴油机的特性曲线、螺旋桨的特性曲线和调距桨的最佳匹配曲线进行理论分析，进而对调距桨在各种工况下的配合进行分析^[5][6][7]，针对安装不可换向的主机的船舶调距桨装置系统，来对调距桨推进装置控制系统进行整体设计^[8]：主要包括电源、安全控制系统、本地控制站、操纵指示面板、辅助控制系统；重点对调距桨装置遥控系统进行设计，包括整体结构设计、功能设计、驾驶台和集控室面板设计、驾驶台集控室机旁控制转换设计，转速控制设计、螺距控制设计和负荷控制设计，从硬件和软件上对调距桨遥控系统进行了设计，硬件方面主要有控制需求分析、硬件的总体设计以及各部分的硬件设计，软件方面主要有软件的总体设计、以及螺距、转速、负荷控制的程序设计以及控制信号的选则及转换^[5][9][10]。

调距桨具有如下三个基本特性^[11][12]：

(1)船舶在任何工况下均能吸收主机的全功率，只要外界条件不变，配合一定的螺距比h／d，即能使主机始终运转在额定功率下。

(2)用不同的转速和螺距比相配合，可得到所需的推力，进而可得到所需的船舶航速。主机为柴油机时，调距桨能在柴油机上限曲线、最大转速线和最低稳定转速范围的区域内任何一点上工作。可见，其工作范围很大，在该区域内任意搭配转速和螺距比都能得到给定的航速。

3. 研究计划与安排

2016年3月23日前，完成调距桨装置的组成。

2016年3月26日前，完成控制系统的主要控制方式。

2016年3月31日前，完成系统的总体结构设计及功能。

2016年4月5日前，完成系统的硬件总体设计。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]宋立军. 调距桨控制系统的演变与发展.机电设备.1997年第5期

[2]李斌，黄连中，苏博宇．主推进动力装置．北京：人民交通出版社，2002

[3] ying xiong，zhanzhi wang ，wanjiang. journal of marine science and application.2013，12

[4] 高键.李众 基于单片机技术的调距桨螺距控制系统[期刊论文] - 华东船舶工业学院学报(自然科学版) 2002(3)