导管桨拖网渔船的机桨匹配设计软件开发

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。

近海运输船航行区域为沿海，常会遇到风浪，船机桨匹配不当可能会造成安全问题。

本文根据船体型线图，进行船体三维建模；使用Star-CCM+软件，仿真计算船体阻力，并使用NavCad软件对船机桨匹配情况进行校核；在新船试航阶段测试轴功，分析测试数据与理论计算吻合度，为近海运输船的船机桨匹配提供参考。

1船机桨匹配船舶线型设计完成、船体主要参数确定后，就可以对船舶阻力进行预报。

常见的船舶阻力计算方法可分为经验公式法和船模试验法。

经验公式法是使用计算公式计算得到船体阻力，并在总结、分析大量的船模试验或实船试验基础上得到的，计算结果的准确性很大程度上依赖于设计人员对母型船的选取。

船模试验是船舶性能研究最普遍和有效的方法[1]。

将实船按一定的缩尺比制作成几何相似的船模，在满足弗劳德数相等的条件下，在船池中拖曳以测得船模阻力和速度之间的关系。

船模试验得到的船体阻力结果比较准确，但费用较高。

接下来进行螺旋桨的设计。

一般而言，螺旋桨的设计问题可以归结为2类：一类是要求设计效率最佳的螺旋桨，能满足航速要求，又可以使选取的主机功率最小；另一类是船体和主机已定，要求设计螺旋桨，保证最高航速能满足设计任务书的要求[1]。

船机桨匹配校核是船舶螺旋桨设计的逆向过程，可运用已形成的设计方案，通过航行特征或系泊特征计算，得出船机桨匹配的合理性[2]。

系泊特征校核，通过计算系泊状态下的主机最大转速，初步评估主机和螺旋桨匹配情况是否合理，同时某50m近海运输船船机桨匹配分析刘丹丹1，仉永超2，史艳军1（1.潍柴动力股份有限公司，山东潍坊261000；2.潍柴重机股份有限公司，山东潍坊261108）摘要：为探讨近海运输船的船机桨匹配情况，文章以某50m近海运输船为研究对象，使用Star-CCM+软件仿真不同航速下的船舶阻力，并通过系泊特征校核和自由航行特征校核，计算船机桨匹配情况。

最后将实船测试数据与理论计算结果做对比，验证理论计算的准确性，为近海运输船的船机桨匹配提供参考。

船机浆匹配设计软件应用研究一 计算机编程实现船机桨匹配系统设计螺旋桨设计是整个船舶设计中的一个重要部分,目前常用的设计方法是图谱设计法,应用的图谱是由敞水性征曲线转化而成的。

在转化光顺过程中,往往会造成误差。

针对此,笔者利用计算机,通过编程直接采用敞水性征曲线设计螺旋桨。

1 设计思路在螺旋桨设计中,螺旋桨的直径和转速不是同时已知的,但敞水性征曲线中的进速系数包含螺旋桨直径D 和螺旋桨转速n,为了设计的方便,便将敞水性征曲线转换成只包含螺旋桨转速或者只包含螺旋桨直径参数的设计图谱,如J P p 1~1图谱,JB p 1~2图谱。

本文直接采用敞水性征曲线来设计螺旋桨,在设计过程中避免了因为图谱的转换而带来的设计误差。

对于普通螺旋桨设计,一般采用日本的AU 型螺旋桨和荷兰的B 型螺旋桨。

下面介绍利用敞水性征曲线设计AU 型螺旋桨的主要思想。

B 型螺旋桨设计思想与AU 型螺旋桨相同。

螺旋桨设计分为初步设计和终结设计[1]。

初步设计分为两大类,其中用的最多的是已知船舶设计航速v 及对应的船舶有效功率P e ,根据船舶尾型选定的螺旋桨直径D,确定螺旋桨的最佳转速n 、螺旋桨敞水效率0η、螺距比P/D 和主机功率P s 。

终结设计是指已知主机功率P s ,主机额定转速h n ,减速比i 和船舶有效功率曲线P e =f(v),确定船舶所能达到的最大航速及螺旋桨的几何尺度与螺旋桨敞水效率。

1.1 初步设计已知船舶设计航速v 及对应的船舶有效功率P e ,根据船舶尾型选定螺旋桨直径D 。

首先选取螺旋桨形式和叶数,则对应的敞水性征系列曲线,如图1所示。

在某一螺距比P/D 下根据效率的变化趋势,初步确定1个螺旋桨转速n(r/min)范围,在这个范围内假定若干个螺旋桨转速n 1,n 2…,计算对应的进速系数J=v A /(nD),根据J 在敞水性征曲线上读取对应的推力系数k t 、转矩系数k q ,计算螺旋桨敞水效率η0=k t J(2πk q ),得到1个P/D 下的η0=f(n)曲线和k t =f(n)曲线。

CPP可调桨在拖网渔船上的最大化利用作者：闻涛刘彬赵明浩来源：《中国水运》2021年第11期摘要：隨着科学技术的不断进步，越来越多的新技术、新工艺应用到了渔业船舶领域，CPP可调桨无疑是其中一项具有颠覆性的技术。

本文根据柴油机特性简要介绍拖网渔船采用FPP定距桨的缺点，对比分析采用CPP可调桨的技术优势，探讨利用CPP可调桨系统主机的恒转速特性来提高主机负荷和利用率，进而提高主机燃油经济性，实现CPP可调桨在拖网渔船上的最大化利用，以期更多的业内人士共同探讨设计建造经济、安全、高效、节能的新型拖网渔船。

关键词：CPP可调桨;FPP定距桨;主机;拖网渔船;特性曲线中图分类号：U662.2 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2021）11-0088-04随着科学技术的逐步发展和我国近年来对远洋渔业的重视及鼓励性政策，我国海洋渔业实现了飞跃式发展，目前已跃居世界第一渔业大国，渔船保有量多年稳居世界第一。

但是飞速发展的背后我国渔船依然普遍存在装备陈旧，作业方式落后，一些关键设备依赖进口的现象，作业渔船能耗投入多，效益产出少，在一定程度上严重制约了我国渔业的健康发展。

随着全球对废气排放污染物治理力度的加大，特别是碳中和理念的提出，高效、节能、经济、环保型船舶已是大势所趋，为CPP可调桨在我国渔业船舶上的推广运用注入了动力。

本文主要介绍了CPP可调桨在拖网渔船上的应用优势以及如何实现其最大化利用，以期更多的业内人士共同探讨设计建造更加节能高效的拖网渔船。

1 国内外CPP可调桨在渔船上的应用现状相对而言，欧美等国可调桨起步较早，技术较为成熟，目前欧美及日本等国家主流的远洋渔船已普遍配置了可调桨推进装置，可调桨在渔业船舶上得到了较大规模的应用。

反观我国，CPP可调桨主要应用在海巡、海监、港作拖轮、科考船等机动性要求较高的特种船舶上，其在渔业船舶上的应用尚处于起步、探索阶段，仅近几年有少量大型拖网渔船配置。

基于互联网的船舶机桨匹配远程计算平台杨琨;舒佳成;胡彪【摘要】为满足远程船舶机桨匹配设计的需求,结合MATLAB和C#平台进行混合编程,运用Easyui进行用户交互界面设计,介绍一套基于互联网的B/S架构船舶机桨匹配远程计算平台.在该平台上通过船舶机桨匹配中的初级匹配、终结匹配和空泡校核等3个实例进行平台测试.测试结果表明,该平台操作简单、计算速度快、结果准确,能很好地实现远程机桨匹配计算,可为未来船舶动力系统工况在线监测及“互联网+”环境下的机桨动态匹配提供工程基础.%A diesel engine-propeller matching platform based on B/S network is designed.The software of the platform is developed with MATLAB-C# mixed programming,and the user interface is developed by means of Easyui.The tests,covering coarse matching,final matching and the cavitation check are performed to verify the platform.The test results show that the output is accurate,and the platform is easy to use,and the calculation is fast.【期刊名称】《中国航海》【年(卷),期】2017(040)002【总页数】4页(P25-28)【关键词】船舶工程;机桨匹配;互联网;远程计算;MATLAB;C#【作者】杨琨;舒佳成;胡彪【作者单位】武汉理工大学能源与动力工程学院,武汉430063;武汉理工大学国家水运安全工程技术研究中心,武汉430063;武汉理工大学能源与动力工程学院,武汉430063;武汉理工大学能源与动力工程学院,武汉430063【正文语种】中文【中图分类】U664.33船舶机桨匹配是船舶设计中的一个重要环节，通常在完成船舶型线设计并确定有效功率之后进行。

开题报告船舶与海洋工程7.2m宽拖网渔船方案设计一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义：当前，世界人口每年以8700万人的速度增加,而耕地则从1961年的人均0.442hm降到目前的0. 26 2hm。

“人增地减粮食紧”已成为一个hm。

预计到2050年将下降到0.15 2全球性的严峻问题。

人类已经开始认识到,对海洋和内陆水域的合理开发利用,是拓展人类生存与发展空间的必然趋势。

1995年联合国粮农组织在罗马召开的各国渔业部长级会议和在日本京都召开的“渔业对粮食安全保障的持续贡献国际会议”上,都特别强调了发展渔业对保障世界粮食安全的重要作用。

然而渔船是获取海洋渔业资源最重要的装备之一。

提高渔船的捕鱼能力是提高渔业产量的直接因素之一。

如今21世纪已经来临, 我们迎来的是海洋的世纪, 海洋渔业将得到空前的发展。

渔业在世界食品经济中有着重要的作用，目前全球有4300多万人从事捕捞渔业和水产养殖工作。

1980年以来，世界渔业发展不断向前推进，海洋捕捞量由当时的每年100多万吨上升至目前的近亿吨。

毋庸置疑, 其迅速增长是与海洋渔船的发展紧密相关的, 在此过程中, 拖网渔船功不可没, 因为拖网渔船可常年作业, 一些国家和地区50%以上的海洋捕捞量为拖网渔船获得。

因此对当今要发展远洋渔业的我国来说, 充分认识与研究拖网渔船性能是有益的。

我国是渔业大国，在太平洋区域有着举足轻重的地位[1]。

我国拥有的海洋国土面积达到了300多万平方公里，包括内水、领海及专属经济区和大陆架，海岸线长达18400公里，沿海每隔二、三百公里就有一个城市，沿海约有6536个岛屿。

如此广博的海域与海洋资源，为发展海洋渔业经济提供了得天独厚的条件。

广东、福建、浙江、山东等省份渔业较发达，是海洋渔船的主要集中地。

甚至在某些地区，渔业已成为当地的支柱性产业，比如舟山市的海洋捕捞产量分别占全国的8.6%、浙江省的38%，渔业产值占全市农业产值的85%，占工农业的总产值三分之一以上。

船机桨匹配设计软件开发随着造船技术的不断发展，船机桨匹配设计在船舶设计中的地位日益显著。

为了提高船舶的性能和效率，船机桨匹配设计软件的开发变得至关重要。

本文将探讨船机桨匹配设计软件开发的重要性、作用、开发流程以及成本、时间和风险评估。

船机桨匹配设计主要涉及到船舶推进系统和螺旋桨的设计与优化。

良好的船机桨匹配设计可以提高船舶的推进效率，降低能耗，同时也能优化船舶的操纵性能。

为了实现这些目标，开发一款专门针对船机桨匹配设计的软件势在必行。

船机桨匹配设计软件的开发需要经历一系列严格的需求分析、设计、实施和测试阶段。

在需求分析阶段，开发团队需要充分了解用户需求，明确软件的功能和性能要求。

随后，在设计阶段，开发团队需要将需求转化为具体的软件设计方案，包括算法设计、界面设计等。

在实施阶段，开发团队需要编写并调试代码，实现软件的功能。

在测试阶段，开发团队需要对软件进行全面测试，确保软件的稳定性和可靠性。

船机桨匹配设计软件开发的过程中，成本、时间和风险的控制至关重要。

从成本角度来看，开发团队需要对软件开发过程中的各项开支进行精细管理，确保资源得到合理利用。

从时间角度来看，开发团队需要制定合理的开发计划，按时完成各阶段的任务。

从风险角度来看，开发团队需要重视项目风险管理，提前识别潜在风险并采取应对措施。

总而言之，船机桨匹配设计软件开发在船舶设计中具有举足轻重的作用。

通过合理的开发流程和有效的成本控制，开发出高质量的船机桨匹配设计软件，有助于提高船舶的性能和效率，降低能耗和风险。

因此，我们应更加重视船机桨匹配设计软件的开发和应用，推动船舶行业不断向前发展。

船舶电力推进系统是一种以电动机为动力源的推进系统。

该系统通过将船舶的机械能转化为电能，再通过电动机将电能转化为机械能的方式，推动船舶前进。

电力推进具有许多优点。

它可以提高船舶的操纵性能。

通过调节电动机的转速和转向，可以轻松实现船舶的变速和转向。

它可以提高船舶的舒适性。

船机桨匹配设计与冷却系统优化研究的开题报告一、研究背景和意义船机桨匹配设计和冷却系统是一项十分重要的研究内容，其涉及直接关系到船舶的性能和经济性能。

船机桨匹配是指选取合适的主机、传动装置和螺旋桨等元件，保证其协调工作，使船舶具有良好的操纵性、靠港性、燃油经济性等性能。

而船舶的冷却系统则是指对于船机和船舶的部分设备进行散热、调温等控制，以保障船舶在长时间、高温运行状态下的运作安全和性能稳定。

因此，本文将从船机桨匹配设计与冷却系统优化两个方面进行研究，以提高船舶性能和经济性能。

二、研究内容和方法2.1 研究内容本文将分别从船机桨匹配设计和冷却系统优化两个方面进行研究。

1、船机桨匹配设计（1）主机选择：根据船舶的航速、负载以及可靠性要求等因素考虑，选择适合船舶的主机。

（2）传动装置：根据主机输出功率和转速、螺旋桨设计参数等因素，确定传动装置的型号和参数。

（3）螺旋桨设计：通过仿真分析、试验评估等方法，精确设计船舶螺旋桨的型号和叶型参数，以满足航速、航行良好性等方面的要求。

2、船舶的冷却系统（1）热量平衡计算：通过计算船舶各个部位的热输入和热输出，确定冷却系统的总热负荷。

（2）散热结构设计：根据总热负荷确定散热器的数量和型式，使其能够充分散热。

（3）流体分析优化：通过CFD分析，对冷却系统的流量、压降等参数进行优化，以提高冷却效率。

2.2 研究方法通过文献调研、实验设计、数值模拟等方式，对船机桨匹配设计与冷却系统优化的相关问题进行研究。

三、预期成果通过本研究，预计可以得到以下成果：1、船机桨匹配设计的优化方案，可以提高船舶的操纵性、靠港性、燃油经济性等性能。

2、船舶冷却系统的优化方案，可以提高船舶在长时间、高温运行状态下的运作安全和性能稳定。

3、相关成果可指导船舶设计和船舶运营，提升我国船舶制造及运营水平，降低船舶能耗和排放。

四、研究实施计划时间节点 | 实施内容2021.9-2021.11 | 文献调研及理论建立2021.12-2022.3 | 设计方案确定与试验评估2022.4-2022.7 | 数值模拟与优化分析2022.8-2022.10 | 结果分析与验证2022.11-2022.12 | 完成论文写作及答辩五、参考文献[1] 徐宝, 杨卫, 韩鹏. 船用螺旋桨设计与匹配[M]. 海航出版社, 2016.[2] 段伟, 张规, 李民生. 船用散热器性能模拟及优化设计[J]. 工程机械, 2017(11):1-5.[3] 吴胜利, 谢峰华, 杨崧. 船舶冷却水系统CFD模拟与优化[J]. 船舶工程, 2014, 36(4):51-56.。