摘要：提出了一种船用智能水润滑尾轴承的创新设计方法,以此辅助船舶尾轴系统在苛刻环境下的运行状态监测与性能预测。基于微型嵌入式自供电监测系统和水润滑轴承结构与材料设计,实时采集与分析船舶航行中水润滑轴承的关键性能参数,实现其运行状态辨识、评估与寿命预测。以苛刻工况下轴承内部温度变化特性及其表征为例,利用CBZ-1摩擦磨损试验机进行智能水润滑尾轴承设计方案的可行性验证。试验结果表明,轴承内部温度可以很好地反映其润滑与工作状态,常温水润滑条件下,其初期升温速度为0.1~0.4℃/min、末期升温速度为0~0.01℃/min、平稳运行时温度为29~33℃,而在干摩擦条件下,以上三项数据分别为0.6~1.4℃/min、0.03~0.25℃/min、36~45℃。不同润滑状态下的巨大差异使得通过温度判断轴承润滑状态成为可能,温度监测的实现将大大提高水润滑轴承的可靠性。

摘要：舰艇水润滑后尾轴承依靠螺旋桨抽吸作用吸水进行润滑,但现有的水润滑轴承进水流量计算式未反映低速弱抽吸效应,无法满足尾轴承低速性能设计和试验要求。为此,本文基于计算流体力学软件STAR-CCM+,建立螺旋桨-潜艇尾尖舱-后尾轴承系统模型,提出同时兼顾螺旋桨流动和轴承间隙流动的多尺度流场仿真计算方法,研究螺旋桨抽吸作用机制和后尾轴承间隙流量的关键影响因素,拟合得到水润滑后尾轴承进水流量计算式。研究结果表明:对于结构确定的后尾轴承,影响间隙流量的主要因素是航速,其次是桨毂前端面与艇尾后端面距离,而尾舱门与舱壁间间隙以及是否含毂帽鳍对轴承流量影响非常小,可以忽略。所提出的进水流量计算式包括了轴直径、间隙和转速等变量,可为全转速范围内后尾轴承性能设计和试验考核时流量选择提供参考。

摘要：[目的]为研究邮轮吊舱推进器组合式水力组件与其敞水性能间的相互映射关系,提出基于雷诺平均纳维-斯托克斯(RANS)方程的吊舱推进器水动力性能预报方法。[方法]以邮轮吊舱推进器缩比模型为研究对象,在深水拖曳水池中开展推进器敞水性能试验,对预报方法进行精度验证。通过仿真计算,分析吊舱推进器舱体形状、螺旋桨盘面比和桨叶数对吊舱推进器水动力性能的影响规律。[结果]结果表明:舱体形状对推进器敞水性能的影响较小;提高螺旋桨盘面比时,推进器的推力系数和敞水效率均先增后减,而转矩系数则在一定范围内随之增加;增加螺旋桨叶数时,推进器的推力系数、转矩系数和敞水效率均先增加后减小,而桨叶数对低进速系数下吊舱推进器敞水效率的影响较小。[结论]研究成果可为吊舱推进器的优化设计提供参考。

摘要：为探究船舶水润滑轴承材料在极地地区运行环境的摩擦磨损性能,选用聚氨酯(PU)、赛龙(SR)和超高分子量聚乙烯(UHMWPE)3种材料,在0℃和-1.5℃的设计环境工况下开展水润滑性能测试,并与其在20℃的常温工况下的性能表现进行对比,进而分析测试材料在不同工况下的摩擦学性能及其磨损机理。结果表明:在低温水润滑工况下,UHMWPE的摩擦学性能均优于PU与SR,同时其摩擦系数与磨损率较其在常温工况平均降低了14.5%和22.9%;PU和UHMWPE主要磨损形式为磨粒磨损和黏着磨损,SR的磨损形式主要为疲劳磨损和黏着磨损。综合分析,UHMWPE材料在试验工况下的摩擦学性能最优。

摘要：超高分子聚乙烯材料因具有优良的耐磨性、耐蚀性和轻质性而逐渐应用在船舶甲板表面.船舶甲板的湿滑、海浪冲击和颠簸环境严重影响甲板仪器设备和人员的平衡性,进而挑战其可靠性和船员人身安全.为了提升超高分子聚乙烯(UHMWPE)材料在湿滑环境下表面防滑性能,采用具有高硬度和优异增摩性能的纳米二氧化硅(SiO_(2))对其进行共混改性,探究不同体积分数的SiO_(2)在摩擦磨损试验过程中对UHMWPE摩擦系数的影响规律.试验结果表明:一方面,纳米SiO_(2)在一定程度上削弱了水膜在纳米SiO_(2)改性UHMWPE复合材料的浸润能力和吸附性,使其从亲水性逐步向疏水性转变,改善湿滑环境下的防滑效果;另一方面,纳米SiO_(2)颗粒坚硬且不易变形的特性让其逐渐在摩擦磨损过程中显露出来,在外界载荷的作用下与陶瓷球之间形成啮合摩擦现象,导致UHMWPE的摩擦系数呈现上升趋势,最终表现出与干摩擦相近的摩擦系数,达到防滑需求.研究结果对设计和制造一种能在湿滑环境下具有优异防滑性能的船舶甲板高分子复合材料提供理论支持.

摘要：目的研究二硫化钼(MoS_(2))颗粒粒径对热塑性聚氨酯(TPU)高分子材料的自润滑性能和耐磨性能的影响规律,提升TPU的摩擦学性能。方法选用4种不同粒径(50、500 nm和5、50μm)的MoS_(2)颗粒,通过物理共混的方式制备新型MoS_(2)/TPU复合材料,基于RTEC多功能摩擦磨损实验机,开展水润滑条件下的摩擦磨损试验。通过分析比较改性TPU的力学性能、摩擦系数、磨痕轮廓、表面形貌及其摩擦副接触面的元素组成与分布情况,揭示MoS_(2)不同粒径尺寸对TPU的摩擦磨损机理的影响机制。结果MoS_(2)虽然削弱了TPU的部分力学性能,但摩擦过程中形成的MoS_(2)润滑膜有效降低了TPU的摩擦系数和磨损程度。改性TPU的拉伸强度和断裂伸长率随着MoS_(2)粒径减小呈现先增高、后降低的趋势。500 nm MoS_(2)改性的TPU拉伸强度和断裂伸长率最大,分别为33.80 MPa和334.55%。改性TPU的平均摩擦系数和体积行程磨损率均随着MoS_(2)粒径的减小呈现先降低、后增高的趋势,500 nm MoS_(2)改性TPU的平均摩擦系数和体积行程磨损率最小,当载荷为40 N时分别降低了58.1%和97.8%。长时的摩擦磨损试验表明,Al_(2)O_(3)陶瓷球与500 nm MoS_(2)改性的TPU磨损之后的表面S、Mo元素质量分数之和最高,为34.95%,说明小粒径MoS_(2)更加有利于持续转移并稳定吸附在磨损表面。结论适当粒径MoS_(2)有利于磨损界面MoS_(2)润滑膜的形成和抑制TPU力学性能的削弱,降低改性TPU摩擦系数和磨损量。该研究可为设计具有优异低摩擦、耐磨损性能的新型水润滑轴承复合材料提供参考。

摘要：为提高船舶水润滑尾轴承的承载能力,提出新型水润滑磁液双浮尾轴承方案。设计水润滑磁液双浮尾轴承结构,建立双浮轴承磁-流-固多场耦合动力学模型。提出六种磁路布置方案,采用有限元法进行计算。对比各方案磁力,优选磁斥力最大方案。在此基础上,采用有限差分法计算液膜力,与磁斥力叠加得到轴承总承载力,并分析其随轴承间隙的变化规律。研究结果表明:与传统的轴向、径向单一充磁对比,Halbach充磁的磁路方案磁力更大;新型的非完整式磁布置方式比传统的对称布置方案在竖直间隙为0.05 mm时提高磁力17倍,在竖直间隙为0.3 mm时提高磁力40倍;当轴颈与轴承孔间隙大于2.025 mm时,磁力占主导,可用于低速时脱开摩擦副,减少接触摩擦磨损;当轴颈与轴承孔间隙小于2.0216 mm时,水膜力逐渐增大,磁力起到减载作用;在工作间隙下,水膜力刚度系数比磁力刚度系数大2~3个数量级。磁液双浮轴承为提高纯磁轴承的稳定性提供了新的解决思路。

摘要：为了提高缸套-活塞环的摩擦学性能,设计了一种仿生排布的菱形凹坑织构,并通过激光刻蚀技术在缸套表面进行加工;在同一转速和不同载荷下,在MWF-10往复式摩擦磨损试验机上进行试验,以探究仿生排布的菱形织构对缸套-活塞环摩擦副摩擦磨损性能的影响,并与使用阵列排布的纹理的缸套以及未经处理的原始缸套进行比较。结果表明:织构的排布形式对油膜厚度的影响较大,尤其在重载荷工况下,合理地优化排布形式能够实现较好的动压润滑效果;仿生排布的菱形织构实现了往复运动方向上纹理特征的全覆盖,能够极大程度上限制磨屑的移动并对磨屑进行收集,有效降低磨损后的表面粗糙度,从而减少磨粒磨损;仿生排布的菱形织构在各试验工况下能够有效提高油膜厚度,提升表面承载能力,实现最佳的润滑效果。

摘要：为模拟极地甲板机械摩擦性能实验所需的低温环境,利用德国Julabo专家型超低温加热制冷循环器FP89-HL作为冷源,使用轻盈坚固的铝合金制作为腔体,研制出了分别用于往复摩擦磨损试验机和旋转销盘摩擦磨损试验机的两种低温腔.建立了腔空气流动与换热的物理和数学模型,并运用FLUENT软件进行模拟仿真.实验结果表明:在环境温度为18℃条件下,往复式低温腔内最低温度可达-64℃,旋转式低温腔内最低温度达-70℃,且仿真结果与腔体测温实验结果吻合良好.将低温循环系统与摩擦磨损试验机相结合进行低温摩擦磨损环境的设计、模拟和实现,拓宽了摩擦磨损试验机的工作温度范围,相比于传统的仅对试样冷却的低温摩擦磨损试验机而言,通过环境冷却模拟真实的低温摩擦工况具有更加接近实际工作条件的优势.

摘要：自主设计、建造豪华邮轮是海洋强国的重要标志。舱底水系统作为最重要的保船系统,一方面承担着日常排放含油舱底水的工作,另一方面也肩负着紧急情况下及时排放舱室进水的重任。本文从船舶设计建造原理角度出发,以VISTA号邮轮为例,进行油性舱底水系统的设计技术研究。通过三维建模重构油性舱底水系统的具体布置,并分析各关键部件/系统的工作原理。在母型船设计方案的基础上,结合相关规范要求,进行油性舱底水系统关键部件设计参数的推导计算,为国产化豪华邮轮油性舱底水系统的设计奠定理论基础。