专利名称：一种喷水推进系统仿真的方法
技术领域：
本发明涉及一种船舶喷水推进系统，基于MATLAB平台以用户界面形式对系统进行控制仿真。
背景技术：
目前船舶所应用的推进方式中，喷水推进是近20余年急速发展成熟起来的一种特殊的推进方式，它将水流从船底吸入，经过推进泵增速后通过喷口向船后高速喷出，利用喷出水流的反作用力来推动船舶航行。由于喷水推进装置采用的是不同于螺旋桨推进的 “船体管道加推进水泵”特有方式，其部件间相互关系比较复杂，系统的工作特性与传统螺旋桨推进装置有较大的不同，人们对喷水推进理论和技术的认识和掌握远远不及螺旋桨推进技术深入。典型的喷水推进系统主要由原动机及传动装置、推进水泵、管道系统、操舵与倒航组合操纵设备等部分组成。在设计喷水推进船舶时，需要满足主机、管道系统(包括水泵)和船体三方面的平衡，即主机的功率和扭矩要与推进泵吸收的功率和扭矩相平衡；水泵的扬程要在系统效率较佳的前提下，与管道系统及喷射损失相平衡；推进器系统的推力要和设计工况下的船体阻力和系统的附加阻力相平衡。而不象螺旋桨只需满足螺旋桨吸收功率、扭矩和主机功率、扭矩相平衡，因此决定喷水推进主要参数要比决定螺旋桨参数更为复杂。目前我国关于喷水推进的研究重点仍然局限于喷泵本体的设计与改进，有关船机泵三者在各种工况条件下的仿真动态配合情况的研究在国内较为少见。中国造船，1978年第1期刊登的“喷水推进主要参数的确定”，文中所提出的喷水推进参数确定的方法已成为现今设计喷水推进船舶的权威方法，但至今未有相应的程序出现令参数设计的方法简便化。至于仿真方面，船舶工程，2004年第6期刊登的“基于MATLAB_SIMULINK的船舶喷水推进仿真研究”，建立了一种喷水推进系统的仿真模型，进行了几种典型工况下的仿真， 对系统的动态性能进行了研究。但并没有前期的参数设计过程，只是对现有的系统进行分析。船舶工程，2006年第2期刊登的“船舶喷水推进系统数学建模及仿真研究”，建立了另一种喷水推进系统的仿真模型，同样，在不同工况下进行了仿真以研究系统的动态性能。
发明内容
本发明主要目的是实现船舶喷水推进系统的控制仿真，首先在得到给定船舶的尺寸参数和最大航速要求等前提条件的情况下，进行主机的选型和喷水推进泵主要参数的设计工作；然后，对喷水推进控制系统进行数学建模分析，利用MATLAB/Simulink仿真软件构建出完整的喷水推进系统的总体模型，在设计工况下对整个喷水推进系统进行动态仿真， 观察其响应曲线；最后，利用MATLAB/GUI图形界面设计工具，编写用户界面以便于实现喷水推进系统的参数计算以及实时观测系统在不同工况下的响应曲线。
结合附图
5，基于MATLAB平台制作的喷水推进系统控制仿真用户界面详细说明本发明的实现步骤。第一步将船舶的各项参数，即排水量、水线长、船宽、吃水以及设计最大航速输入文本框，点击参数设计，通过点击参数设计的按钮，计算得出喷水推进系统的参数显示于右上侧，并绘制船体阻力特性曲线于左下。其原理可阐述如下按图2所示，首先估计实船阻力。根据公式得实船的有效功率为
权利要求
1.一种船舶喷水推进系统仿真方法，所述仿真方法，包括下列步骤(1)确定船舶的尺寸参数和最大航速要求的情况下，进行主机的选型和喷水推进泵主要参数的设计工作。(2)对喷水推进控制系统进行数学建模分析，利用MATLAB/Simulink仿真软件构建出完整的喷水推进系统的总体模型，在设计工况下对整个喷水推进系统进行动态仿真，观察其响应曲线。(3)利用MATLAB/GUI图形界面设计工具，编写用户界面以便于实现喷水推进系统的参数计算以及实时观测系统在不同工况下的响应曲线。(4)点击结束按钮，关闭系统界面。
2.根据权利要求1所述的步骤(1)，其操作步骤为将船舶的各项参数，即排水量、水线长、船宽、吃水以及设计最大航速输入文本框，点击参数设计，通过点击参数设计的按钮，计算得出喷水推进系统的参数显示于右上侧，并绘制船体阻力特性曲线于左下。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于通过右下的输入框输入控制参数(航速设定值、P、I、D)后，点击确定按钮，便可实时观测到系统的动态响应曲线。
4.根据权利要求1所述的方法，构建该喷水推进系统的数学模型，对柴油机、喷水推进泵系统各主要组成部件和船体的运动分别进行数学建模，然后将各分模型有机连接起来， 最终构建出完整的系统总体仿真模型。
全文摘要
本发明主要目的是实现船舶喷水推进系统的控制仿真，首先在得到给定船舶的尺寸参数和最大航速要求等前提条件的情况下，进行主机的选型和喷水推进泵主要参数的设计工作；然后，对喷水推进控制系统进行数学建模分析，利用MATLAB/Simulink仿真软件构建出完整的喷水推进系统的总体模型，在设计工况下对整个喷水推进系统进行动态仿真，观察其响应曲线；最后，利用MATLAB/GUI图形界面设计工具，编写用户界面以便于实现喷水推进系统的参数计算以及实时观测系统在不同工况下的响应曲线。
文档编号G06F17/50GK102364483SQ20111035851
公开日2012年2月29日 申请日期2011年11月14日 优先权日2011年11月14日
发明者智鹏飞, 朱婉璐 申请人:哈尔滨功成科技创业投资有限公司