《船舶控制原理》多媒体课件简介

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1、《船舶控制原理—可调螺距螺旋桨及其控制》多媒体课件简介一、课件背景可调螺距螺旋桨简称调距桨，它的每个桨叶都可绕其轴转动。在不改变原动机的转速和转向时，通过调节调距桨的螺距，可以控制桨的推力大小和方向。本教学环节的任务是学习和了解可调螺距螺旋桨及其控制，主要掌握两个知识点，即调距桨的机械构成和调距的控制。调距的控制又分为两个主要部分，即调距桨的调距方法和调距控制系统。本多媒体课件依托实际科研项目，以潜器全方位推进器为例对可调螺距螺旋桨及其控制进行讲解。在课件中给出全方位推进器的构成原理及其调距控制系统的设计和实现方案，并

2、且结合实际科研项目形成的原理样机以动画的形式形象生动地对可调螺距螺旋桨的机械结构、调距控制系统的系统构成、潜器全方位推进器运动姿态进行演示。全方位推进器(VariableVectorPropeller)简称VVP是可调螺距螺旋桨的一种形式，它的叶片安装在能对转轴倾斜的旋转斜盘上，桨叶可以绕桨轴旋转一定的螺距角。全方位推进器通过调整螺旋桨叶片的螺距角，来产生上下方向、左右方向和前后方向的推力，满足潜器对推进和各运动方向操纵性能的要求。本教学软件涵盖了船舶控制原理课程的教学大纲要求的内容，具体包括：全方位推进器机械构成演示

3、、全方位推进器调距系统构成演示、全方位推进器运动演示、潜器全方位推进器运动姿态演示。软件中，对这些演示的目的、原理、内容等内容进行了相应介绍，使学生能很好地消化所学的理论知识并加深对可调螺距螺旋桨（调距控制系统）的结构的认识和特性的理解，掌握设计可调螺距螺旋桨调距控制系统的方法。二、课件构成及原理课件中我们首先介绍了全方位推进器的有关基础知识，为后面全方位推进器调距控制系统的设计和实现做准备。1.潜器全方位推进器的工作原理A.潜器全方位推进器的工作原理全方位推进器(VariableVector20Propeller)简

4、称VVP是一种在桨叶旋转一周的过程中，通过桨叶螺距角的周期性变化，产生前后，左右，上下任意方向的推力和力矩的螺旋桨。VVP的叶片安装在能对转轴倾斜的旋转斜盘上，各叶片螺距可改变是其特性。螺距改变是通过旋转斜盘的轴向平移和对轴倾斜，产生可调螺距和周期螺距变化完成的，通过单独的或其组合能产生任意方向的推力，具体如图1所示。图2可变矢量推进器原理图1全方位推进器工作原理(1)旋转斜盘基准位置的无螺距改变的状态，各方向推力等于0。(2)通过液压缸使旋转斜盘沿轴向平行移动（可调螺距的方式，即校正螺距发生改变），螺旋桨所有叶片螺距

5、角同时作同方向变化，产生桨轴方向的推力。(3)通过倾斜旋转斜盘，周期改变螺距（周期螺距方式，即周期性螺距发生改变），螺旋桨相对叶片的螺距角相互反方向改变，产生与桨轴垂直方向的推力。(4)由2和3组合的状态，即使斜盘平移，另外加倾斜，产生对轴来说任意方向推力状态。潜器姿态与全方位推进器工作状态的关系如下表所示：20操纵模式方式注前后进使用全方位推进器（校正螺距控制）掉头使用全方位推进器（周期性螺距及相角控制）有时左右推进器并用横移使用全方位推进器（周期性螺距及相角控制）使用左右推进器（转速控制）升降使用上下推进器（转速控

6、制）A.全方位推进器的调距方法全方位推进器推力的大小，靠改变叶片螺距角大小，能产生任意大小的推力。为使斜盘移动倾斜任意方向，最少需要3个以上油压缸。校正螺距和周期螺距同时变化时桨叶的螺距角变化状态如图2所示。调距桨的桨叶的偏转大多是由电液伺服系统控制，全方位推进器液压伺服系统的实物图如图3所示。图3液压伺服系统实物图潜器全方位推进器的叶片螺距角周期性的改变需要一套复杂的调距控制系统，因而它的实用化必须与现代控制技术的发展相结合。20变螺距机构主要由液压控制器，液压杆，固定盘（外侧），可旋转圆盘（内侧），连接杆，液压缸，

7、螺距调节杆，链等构成。旋转斜盘内侧与螺距调节杆相连，并随螺旋桨旋转，而外侧则与液压杆相连不转动。在整体螺距状态时，通过液压缸使旋转斜盘沿桨轴方向平行移动，此时，全部桨叶的螺距角将向同一方向变化，与普通螺旋桨一样，仅产生轴向推力。在周期螺距状态时，通过旋转斜盘的周期性倾斜，使相应的桨叶螺距角周期性变化，可产生侧向推力。如果改变斜盘的倾斜方向，使螺距角变化的相位错开，则可以任意变化产生侧向力的方向其原理如图3所示。图3潜器全方位推进器螺距可调机构2.全方位推进器机械构成本软件演示的全方位推进器的机械结构演示图如图4所示，通

8、过形象、生动的机械结构动画演示给学生一个更加直观的视觉效果，利于学生了解全方位推进器的机械构成。图4全方位推进器机械结构演示图本教学软件是依托科研项目进行的，学生在对全方位推进器的机械构成有了初步了解之后，可以依靠项目的原理样机进一步的将理论知识与实际应用连接起来，全方位推进器实物如图5所示。20图5全方位推进器实物照片3.调距控