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船舶调距桨装置与定距桨相比,具有明显提高船舶的推进效率、改善机桨的匹配性能、延长柴油机的使用寿命等优点,近年来在实船上得到了广泛应用。加强船员对调距桨及其控制单元的训练和培训,提高管理水平已经成为航运公司船员管理的重要内容之一。
对调距桨装置及其控制单元开展建模仿真工作,开发配套的可视化船舶调距桨装置及其控制单元仿真系统,有助于分析其性能和运行特性,为深入开展轮机模拟器研制、船员培训和教学工作奠定基础。在已有的轮机仿真训练系统中,主推进装置为定距桨推进装置,无法进行调距桨推进装置的培训和训练,为了扩展轮机仿真训练系统的培训内容和功能,论文对调距桨装置及其控制单元进行了数学建模和仿真研究。
主要完成了以下工作:(1)采用模块化建模策略和机理建模方法,建立了 Alphatronic2000 Propulsion Control System调距桨控制系统的数学模型、调距桨液压系统的液压油箱、液压泵、液压阀件、液压缸、冷却器及液压管系的数学模型;建模过程中充分考虑了模型的全工况特性和故障仿真功能。(2)利用VC++软件编写代码对所建立的调距桨及其控制单元的数学模型进行了计算,给出了计算结果,仿真模型数据的变化与调距桨的实际变化规律一致,验证了调距桨装置及其控制单元模型的正确性;对调距桨液压系统的典型故障进行了仿真分析,仿真曲线的动态特性与实船调距桨故障所表现的现象一致,为仿真训练系统进行故障排查提供了理论依据。
(3)开发了调距桨及其控制单元的二维人机交互界面,仿真实验表明,系统的操作和显示功能与实船系统功能相近,可以满足操作和故障排查的可视化培训和考试的要求。(4)将已开发的调距桨及其控制单元的仿真训练系统融入到现有的轮机模拟平台中,实现了仿真系统与其他系统的通信和关联。
(5)编写了调距桨及其控制单元的操作训练和故障排查试题,通过仿真测试验证了该系统可满足各种操作和故障排查的培训和考试要求。