极地冰级船舶主推进系统设计方法
专利汇可以提供极地冰级船舶主推进系统设计方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种极地 冰 级 船舶 主推进系统设计方法，具体步骤为：1）明确航行 水 域的气象、冰况、法规对船舶主推进系统的要求，2）计算冰区航道中的船舶阻 力 ，确定 原动机 最小推进功率，3）选用合适的原动机，进行 推进器 的设计和选型，获取推进器参数，4）冰冲击 载荷 计算，推进器的强度和疲劳分析，推进轴系强度和疲劳计算，5）计算推力 轴承 的性能要求，确定 齿轮 箱的布置型式和内部机构设计，6）轴系校中计算，轴系回旋振动计算，主推进系统的频域扭转振动计算和时域模式下的扭转振动计算，确定冰冲击下主推进系统的峰值 扭矩 和推力，7）推进器和轴系的冰载荷疲劳强度计算，主推进 齿轮传动 装置的冰载荷疲劳计算，8）轴系附件设备的选型设计。，下面是极地冰级船舶主推进系统设计方法专利的具体信息内容。
1.一种极地冰级船舶主推进系统设计方法，其特征在于，具体步骤为：
（1）根据船舶运营任务的要求确定船舶航行的水域和季节性海洋环境条件（大气温度、冰层状况、冰类型），并明确沿线国家的水域通航管理规定中关于主推进系统的要求；
（2）根据冰级船舶的船体设计方案，分析船体高位冰载水线和低位冰载水线的位置、船艏、船艉的线型参数，通过计算或模型试验获得船舶航行在冰区航道中的阻力，确定船舶在冰区航道中航行或者破冰航行的最小推进功率需求；
（3）根据船舶不同工况下的航速和机动性需求以及船体线型、阻力等数据，确定船舶主推进原动机的选用功率，并进行推进器的初步设计和选型，确定桨叶直径、桨叶数量、螺距比、盘面比、转速的基本参数；
（4）根据船舶入级规范的要求选取设计假定的进入推进器的冰块厚度，结合推进器设计的基本参数，进行冰冲击载荷计算，分析获取在冰冲击载荷下推进器叶片承受的推力、转叶扭矩、冰冲击扭矩载荷、叶片失效载荷的数据；
（5）对推进器及内部的各部件进行强度分析和疲劳分析，判断推进器本体机构和叶片的设计，并进行推进器型值设计和材料选型的优化；
（6）根据推进器设计情况，结合冰载荷对轴系进行初步设计，确定轴系的设计尺寸和材料选择；
（7）根据冰载荷下推进器和轴系设计情况，确定推进器推力在船体上的承载情况，提出推力轴承选型设计的性能要求，确定齿轮箱的布置型式和内部机构的设计；
（8）对系统进行校中计算确定轴系各截面的弯矩、应力、挠度数据，进行回旋振动计算分析系统的横向振动特性、固有频率和临界转速，进行扭转振动计算分析系统在开阔水域工况下运行时主推进系统的振动特性；
（9）对主推进系统进行冰载荷时域模式下的振动特性分析，确定不同工况下主推进系统的峰值冲击扭矩和推力；
（10）考虑冰载荷下的最大冲击扭矩、桨叶失效载荷和轴系截面应力、弯矩的情况对主推进系统的传动轴系各截面进行强度和疲劳计算评估，包括低周疲劳衡准、高周疲劳衡准和瞬态振动衡准，确定轴系的设计；
（11）主推进系统设备辅助系统的抗冰设计和保温设计；
（12）通过冰池试验测试设计冰况下的船舶阻力、破冰性能和推进器在冰载荷下的水动力和抗冰性能，对设计结果进行验证。
2.根据权利要求1所述的极地冰级船舶主推进系统设计方法，其特征在于：步骤（5）中，对推进器及内部的各部件进行强度分析和疲劳分析：首先，建立推进器的物理模型，将冰冲击载荷施加在推进器上，进行推进器壳体和各部件的强度计算，采用Weibull分布理论和线性累积损伤理论对冰冲击载荷下的桨叶以及推进器各部件进行疲劳强度计算，满足疲劳衡准指标。
3.根据权利要求1所述的极地冰级船舶主推进系统设计方法，其特征在于：步骤（6）中，轴系的设计尺寸和材料选择通过对轴系进行基本强度计算，确定轴系材料物理特性和各轴段的直径。
4.根据权利要求1所述的极地冰级船舶主推进系统设计方法，其特征在于：步骤（7）中，推力轴承选型设计是根据冰冲击载荷计算结果确定推进器在冰冲击载荷下产生的最大推力，并确定齿轮箱布置型式和推力轴承的选型。
5.根据权利要求1所述的极地冰级船舶主推进系统设计方法，其特征在于：步骤（10）中，确定轴系的设计：首先，根据峰值扭矩和推力数据对轴系进行强度计算，计算考虑峰值扭矩、轴系各截面的峰值扭转应力和峰值弯矩，采用Weibull分布理论和线性累积损伤理论对冰冲击载荷下的轴系部件进行疲劳强度计算，满足疲劳衡准指标；然后，对主推进系统的齿轮传动机构进行冰冲击载荷下的疲劳强度计算；再对主推进轴系的附件进行选型设计，包括密封、径向轴承、推力轴承；满足冰冲击载荷下的峰值载荷，低水温环境和可靠性要求。
6.根据权利要求1所述的极地冰级船舶主推进系统设计方法，其特征在于：若在强度计算或疲劳分析中发现推进器、轴系、传动齿轮箱的设计需要优化，则与此相关的计算和评估需重新计算以保证最终各计算设计中的输入是一致的。
极地冰级船舶主推进系统设计方法
技术领域
背景技术
发明内容
（2）根据冰级船舶的船体设计方案，分析船体高位冰载水线和低位冰载水线的位置、船艏、船艉的线型参数，通过计算或模型试验获得船舶航行在冰区航道中的阻力，确定船舶在冰区航道中航行或者破冰航行的最小推进功率需求；
（3）根据船舶不同工况下的航速和机动性需求以及船体线型、阻力等数据，确定船舶主推进原动机的选用功率，并进行推进器的初步设计和选型，确定桨叶直径、桨叶数量、螺距比、盘面比、转速的基本参数。
（6）根据推进器设计情况，结合冰载荷对轴系进行初步设计，确定轴系的设计尺寸和材料选择；
（7）根据冰载荷下推进器和轴系设计情况，确定推进器推力在船体上的承载情况，提出推力轴承选型设计的性能要求，确定齿轮箱的布置型式和内部机构的设计；
（8）对系统进行校中计算确定轴系各截面的弯矩、应力、挠度数据，进行回旋振动计算分析系统的横向振动特性、固有频率和临界转速，进行扭转振动计算分析系统在开阔水域工况下运行时主推进系统的振动特性；
（9）对主推进系统进行冰载荷时域模式下的振动特性分析，确定不同工况下主推进系统的峰值冲击扭矩和推力；
（10）考虑冰载荷下的最大冲击扭矩、桨叶失效载荷和轴系截面应力、弯矩的情况对主推进系统的传动轴系各截面进行强度和疲劳计算评估，包括低周疲劳衡准、高周疲劳衡准和瞬态振动衡准，确定轴系的设计；
（11）主推进系统设备辅助系统的抗冰设计和保温设计；
（12）通过冰池试验测试设计冰况下的船舶阻力、破冰性能和推进器在冰载荷下的水动力和抗冰性能，对设计结果进行验证。
图3 是冰冲击响应载荷计算和设备强度衡准流程图；
图4是轴系疲劳强度计算流程图；
图5 是推进器桨叶冰载荷强度设计流程图。
具体实施方式
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