水下航行器大侧斜对转桨设计方法改进

上海交通大学学报（自然版） ›› 2011, Vol. 45 ›› Issue (04): 505-509.

水下航行器大侧斜对转桨设计方法改进

张涛, 宋保维, 杨晨俊

(1.西北工业大学航海学院，西安 710072； 2.中船重工705所昆明分部，昆明 650118；3.上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院，上海 200240)

出版日期:2011-04-29 发布日期:2011-04-29

Improvement to a Design Method for
Highly Skewed ContraRotating Propellers of Underwater Vehicles

ZHANG Tao, SONG Bao-Wei, YANG Chen-Jun

(1.School of Marine Engineering, Northwestern Polytechnical University, Xi’an 710072, China;2.The 705th Research Institute Kunming, CSIC, Kunming 650118, China; 3.School of Naval Architecture, Ocean and Civil Engineering, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200240, China)

Online:2011-04-29 Published:2011-04-29

摘要/Abstract

摘要： 研究基于升力线和升力面理论的对转桨设计方法，对升力面设计的核心部分——螺距和拱弧面的迭代计算方法进行了改进，建立了一套较为高效、准确的大侧斜对转桨设计程序.设计算例及其数值验证结果表明：改进的设计计算方法不仅提高了计算效率，而且能够有效保证设计结果的光顺性；设计方法具有较好的精度，可应用于大侧斜对转桨的设计.

关键词: 水下航行器, 对转桨, 涡格法, 螺旋桨设计

Abstract: The design method based on liftingline and liftingsurface theories for highly skewed contrarotating propellers was studied. An improved approach for designing the pitch distribution and camber surface was devised and incorporated into the existing design procedure to enhance its efficiency and accuracy. The design example and its numerical validation results indicate that the improved procedure is capable of enhancing computational efficiency and producing smooth blade geometries. The present method provides a useful tool for the design of highly skewed contrarotating propellers.

Key words: underwater vehicles, contrarotating propellers, vortex lattice method, propeller design

中图分类号:

U661.1

张涛, 宋保维, 杨晨俊. 水下航行器大侧斜对转桨设计方法改进[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2011, 45(04): 505-509.

ZHANG Tao, SONG Bao-Wei, YANG Chen-Jun. Improvement to a Design Method for
Highly Skewed ContraRotating Propellers of Underwater Vehicles[J]. Journal of Shanghai Jiaotong University, 2011, 45(04): 505-509.

参考文献

［1］Tsakonas S, Jacobs W R, Liao P. Prediction of steady and unsteady loads and hydrodynamic forces on counterrotating propellers［J］. Journal of Ship Research, 1983,27(3):197214.

［2］Yang C J, Tamashima M, Wang G Q, et al. Prediction of the steady performance of contrarotating propellers by lifting surface theory［J］. Transactions of the WestJapan Society of Naval Architects, 1991,82:1731.

［3］Yang C J, Tamashima M, Wang G Q, et al. Prediction of the unsteady performance of contrarotating propellers by lifting surface theory［J］. Transactions of the WestJapan Society of Naval Architects,1992,83:4765.

［4］乔志德,钟伯文,吉州.低噪声对转螺旋桨的翼型螺旋桨一体化设计方法［J］.西北工业大学学报，1997,15(1):3136.

QIAO Zhide, ZHONG Bowen, JI Zhou. An integrated design method of low noise contrarotating propellers［J］. Journal of Northwestern Polytechnical University, 1997,15(1):3136.

［5］辛公正,丁恩宝,唐登海.对转螺旋桨升力面设计方法［J］.船舶力学，2006,10(2):4046.

XIN Gongzheng, DING Enbao, TANG Denghai. A design method for contrarotating propeller by liftingsurface method［J］. Journal of Ship Mechanics, 2006,10(2):4046.

［6］Greeley D S, Kerwin J E. Numerical methods for propeller design and analysis in steady flow［J］. SNAME Transactions,1982,90:415453.

［7］王国强,胡寿根,杨晨俊.螺旋桨性能计算及设计的升力面方法［J］.上海交通大学学报，1988,22(2):6174.

WANG Guoqiang, HU Shougen, YANG Chenjun. Propeller analysis and design methods by numerical liftingsurface theory［J］. Journal of Shanghai Jiaotong University, 1988,22(2):6174.

［8］张涛,杨晨俊,宋保维.基于MRF模型的对转桨敞水性能数值模拟方法探讨［J］.船舶力学，2010,14(8):847853.

ZHANG Tao, YANG Chenjun, SONG Baowei. Investigations on the numerical simulation method for the openwater performance of contrarotating propellers based on the MRF model［J］. Journal of Ship Mechanics, 2010,14(8):847853.

[1]	于特, 刘佳鹏, 吴超, 周畅, 周胜增, 王磊. 基于非线性干扰观测器的无人船与自主水下航行器协同运动控制策略[J]. 上海交通大学学报, 2023, 57(S1): 114-123.
[2]	张涛，李德骏，林鸣威，张梦辉，杨灿军. 海底观测网非接触式水下接驳系统的设计与实现[J]. 上海交通大学学报, 2018, 52(7): 784-792.
[3]	王睿，熊鹰. 对转桨整体定常面元法[J]. 上海交通大学学报, 2017, 51(7): 827-830.
[4]	杜晓旭，崔航. 自主水下航行器载荷侧向分离三维运动仿真分析[J]. 上海交通大学学报, 2017, 51(12): 1480-1487.
[5]	朱信尧1，宋保维2，徐刚1，杨松林1. 支撑机构驻留水下航行器着陆策略及影响因素[J]. 上海交通大学学报, 2017, 51(10): 1241-1251.
[6]	聂为彪, 冯顺山. 水下航行器航路点跟踪控制及其仿真[J]. 上海交通大学学报, 2016, 50(12): 1838-1844.
[7]	刘欢欢，潘光，杜晓旭. 高空远程滑翔无人水下航行器气动参数估算[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2013, 47(11): 1757-1761.
[8]	田文龙，宋保维，毛昭勇. 水下航行器海流发电装置叶轮的数值仿真[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2013, 47(08): 1306-1311.
[9]	朱信尧1, 宋保维1, 单志雄2, 王鹏1. 海底定点停驻无人水下航行器流体动力特性分析[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2012, 46(04): 573-578.
[10]	葛晖, 敬忠良. 海流作用下全驱动自主式水下航行器环境最优动力定位控制[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2011, 45(07): 961-965.
[11]	杨琼方, 王永生, 黄斌, 刘登成. 融合升力线理论和雷诺时均模拟在螺旋桨设计和水动力性能预报中的应用[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2011, 45(04): 486-493.
[12]	葛晖，敬忠良，高剑. 基于轨迹线性化控制方法的全驱动自主式水下航行器轨迹跟踪控制 [J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2011, 45(02): 184-0189.
[13]	吕翀，庞永杰，王波，张磊. 水下机器人改进S面控制及系统半实物仿真 [J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2010, 44(07): 957-0961.