CN115195983A - 一种基于水动力噪声混沌特性分析的喷水推进进水口吸入涡识别方法 - Google Patents
一种基于水动力噪声混沌特性分析的喷水推进进水口吸入涡识别方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115195983A CN115195983A CN202210820545.1A CN202210820545A CN115195983A CN 115195983 A CN115195983 A CN 115195983A CN 202210820545 A CN202210820545 A CN 202210820545A CN 115195983 A CN115195983 A CN 115195983A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- water inlet
- characteristic analysis
- jet propulsion
- hydrodynamic noise
- water jet
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 82
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 230000000739 chaotic effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000035772 mutation Effects 0.000 claims abstract description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims abstract 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
- B63H11/00—Marine propulsion by water jets
- B63H11/02—Marine propulsion by water jets the propulsive medium being ambient water
- B63H11/04—Marine propulsion by water jets the propulsive medium being ambient water by means of pumps
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING
- B63B79/00—Monitoring properties or operating parameters of vessels in operation
- B63B79/10—Monitoring properties or operating parameters of vessels in operation using sensors, e.g. pressure sensors, strain gauges or accelerometers
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H17/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves, not provided for in the preceding groups
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
本发明提供一种基于水动力噪声混沌特性分析的喷水推进进水口吸入涡识别方法,具体包括以下步骤:S1、在喷水推进泵装置进水流道内安装若干水听器;S2、实时监测水动力噪音信号,并对采集到的奇异吸引子、最大李雅普诺夫指数、饱和关联维数进行混沌动力学特性分析;S3、当同时满足奇异吸引子结构突变、最大李雅普诺夫指数有增大的趋势、饱和关联维数有减小的趋势时,可断定有吸入涡的产生。
Description
技术领域
本发明涉及水利工程领域,具体涉及一种基于水动力噪声混沌特性分析的喷水推进进水口吸入涡识别方法。
背景技术
目前,喷水推进是常见的船舶推进方式。喷水推进装置主要利用水泵吸水作用,通过喷口喷射水流产生的反作用力来驱动船舶前进。相比较螺旋桨推进方式,喷水推进装置具有高航速下推进效率高、振动和噪声小、操纵性能好、浅水效应小、空化性能好以及适应变工况能力强等不可比拟的优势,在安静型军用舰艇、动力定位要求高的舰船、高性能船舶、重载荷大型运输船及浅吃水船舶上应用广泛。
虽然喷水推进“浅水效应”不明显,但当喷水推进船只长时间行驶在浅水航道或区域时,若喷水推进船舶载荷较重,船舶吃水较深,船底净空隙较小,则极易在进水流道进水口下方出现水下吸入涡;当喷水推进船只吃水较浅,船底喷水推进装置进水口距离自由水面较近时,极易在自由水面处诱发涡带。以上两种涡带产生原因不同,但是都会受到水泵吸流作用,从喷水推进装置进水流道进入推进泵中,因此将其统称为喷水推进泵装置进水口吸入涡。由于进水口吸入涡发生发展均在水中,且发生发展快,因此具有隐蔽性强、历时短等特点,在船舶行驶过程中极难被发现。当进水口吸入涡累积到一定程度时,漩涡携带大量空气易形成可见贯通涡带进入推进泵叶轮内,喷水推进泵内空化加剧,船舶机组将产生剧烈振动,严重情况下会导致推力丧失,船舶无法航行,严重威胁船舶安全的运行。
发明内容
为了保证船舶在浅水区域内能够安全稳定航行,亟需对喷水推进船舶进水口吸入涡进行监测和识别,以便船舶能够及时调节机组运行状态,抑制进水口水下吸入涡的产生。本发明针对现有技术中的不足,提供一种基于水动力噪声混沌特性分析的喷水推进进水口吸入涡识别方法。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种基于水动力噪声混沌特性分析的喷水推进进水口吸入涡识别方法,具体包括以下步骤:
S1、在喷水推进泵装置进水流道内安装若干水听器;
S2、实时监测水动力噪音信号,并对采集到的奇异吸引子、最大李雅普诺夫指数、饱和关联维数进行混沌动力学特性分析;
S3、当同时满足奇异吸引子结构突变(吸引子相轨迹开始出现分散、不规则等趋势)、最大李雅普诺夫指数有增大的趋势、饱和关联维数有减小的趋势时,可断定有吸入涡的产生。
为优化上述技术方案,采取的具体措施还包括:
进一步地,步骤S1中,所述水听器分别在进水流道上壁面安装有4个,在进水流道下壁面安装有3个。
进一步地,步骤S1中,所述水听器的安装位置涵盖进水流道的唇部、中部以及平直段。
进一步地,步骤S1中,所述水听器的安装方式为:水听器头部与进水流道内壁面齐平,以保证水听器能够精准监测到进水流道内部流动噪声信号,同时也不会影响到进水流道内流态。
本发明的有益效果是:本发明在船舶喷水推进泵装置进水流道内安装若干水听器,通过对进水流道内部水动力噪声信号(奇异吸引子、最大李雅普诺夫指数、饱和关联维数)实时采集,并对其进行连续的混沌特性分析,提供了一种基于水动力噪声混沌特性分析的喷水推进船舶进水口吸入涡识别方法,该方法可以有效监测和识别是否有吸入涡进入到进水流道内,从而指导船舶及时调整机组运行状态,避免漩涡被推进泵吸入,加剧泵内空化,威胁船舶安全稳定航行,切实提高泵站机组运行安全稳定性。
附图说明
图1是进水口吸入涡识别方法实施流程图;
图2是喷水推进船舶进水口吸入涡示意图;
图3是喷水推进船舶进水流道内水听器安装示意图;
图4是无漩涡发生水动力噪声信号奇异吸引子结构示意图;
图5是有漩涡发生水动力噪声信号奇异吸引子结构示意图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。
一种基于水动力噪声混沌特性分析的喷水推进进水口吸入涡识别方法,如图1所示,具体包括以下步骤:
S1、在喷水推进泵装置进水流道内上壁面安装4个水听器,在进水流道下壁面安装3个水听器(图3),上述水听器的安装位置涵盖进水流道的唇部、中部以及平直段,水听器头部与进水流道内壁面齐平;
S2、实时监测水动力噪音信号(图4),若采集到的奇异吸引子结构发生突变,吸引子相轨迹开始出现分散、不规则等趋势(图5),此时进水流道内有吸入涡经过的可能;
S3、进一步对比水动力噪声信号的最大李雅普诺夫指数和饱和关联维数,若最大李雅普诺夫指数有更大的趋势,饱和关联维数有减小的趋势,此时可断定吸入涡产生(图2),且已进入进水流道内,需及时调整船舶机组的运行状态。
以上仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰,应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种基于水动力噪声混沌特性分析的喷水推进进水口吸入涡识别方法,其特征在于,具体包括以下步骤:
S1、在喷水推进泵装置进水流道内安装若干水听器;
S2、实时监测水动力噪音信号,并对采集到的奇异吸引子、最大李雅普诺夫指数、饱和关联维数进行混沌动力学特性分析;
S3、当同时满足奇异吸引子结构突变、最大李雅普诺夫指数有增大的趋势、饱和关联维数有减小的趋势时,可断定有吸入涡的产生。
2.根据权利要求1所述的一种基于水动力噪声混沌特性分析的喷水推进进水口吸入涡识别方法,其特征在于,
步骤S1中,所述水听器分别在进水流道上壁面安装有4个,在进水流道下壁面安装有3个。
3.根据权利要求2所述的一种基于水动力噪声混沌特性分析的喷水推进进水口吸入涡识别方法,其特征在于,
步骤S1中,所述水听器的安装位置涵盖进水流道的唇部、中部以及平直段。
4.根据权利要求2所述的一种基于水动力噪声混沌特性分析的喷水推进进水口吸入涡识别方法,其特征在于,
步骤S1中,所述水听器的安装方式为:水听器头部与进水流道内壁面齐平。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210820545.1A CN115195983A (zh) | 2022-07-13 | 2022-07-13 | 一种基于水动力噪声混沌特性分析的喷水推进进水口吸入涡识别方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210820545.1A CN115195983A (zh) | 2022-07-13 | 2022-07-13 | 一种基于水动力噪声混沌特性分析的喷水推进进水口吸入涡识别方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN115195983A true CN115195983A (zh) | 2022-10-18 |
Family
ID=83579762
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202210820545.1A Pending CN115195983A (zh) | 2022-07-13 | 2022-07-13 | 一种基于水动力噪声混沌特性分析的喷水推进进水口吸入涡识别方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN115195983A (zh) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007210537A (ja) * | 2006-02-11 | 2007-08-23 | Kagero Kobosha:Kk | ウォータージェット推進船 |
CN103569338A (zh) * | 2013-11-15 | 2014-02-12 | 江苏科技大学 | 一种新型高效低噪声低振动泵喷水推进器 |
CN107702886A (zh) * | 2017-10-23 | 2018-02-16 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于piv测量的喷水推进船模进口获流测试方法 |
CN109569902A (zh) * | 2017-07-15 | 2019-04-05 | 陈久斌 | 涡机 |
CN110683014A (zh) * | 2019-10-29 | 2020-01-14 | 中国船舶工业集团公司第七0八研究所 | 一种喷水推进器的激励载荷加载方法 |
CN111498054A (zh) * | 2020-05-13 | 2020-08-07 | 中国船舶工业集团公司第七0八研究所 | 一种适用于喷水推进船舶的船体水动力模型试验的装置及方法 |
AU2020102562A4 (en) * | 2020-10-01 | 2020-12-17 | Institute Of Geology And Geophysics, Chinese Academy Of Sciences | A self-sinking-floating underwater acoustic signal acquisition and memory device and its delivery and recycling method |
CN214036251U (zh) * | 2020-12-09 | 2021-08-24 | 中国船舶工业系统工程研究院 | 一种轻质大推力的小型喷水推进泵及水面动力平板 |
-
2022
- 2022-07-13 CN CN202210820545.1A patent/CN115195983A/zh active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007210537A (ja) * | 2006-02-11 | 2007-08-23 | Kagero Kobosha:Kk | ウォータージェット推進船 |
CN103569338A (zh) * | 2013-11-15 | 2014-02-12 | 江苏科技大学 | 一种新型高效低噪声低振动泵喷水推进器 |
CN109569902A (zh) * | 2017-07-15 | 2019-04-05 | 陈久斌 | 涡机 |
CN107702886A (zh) * | 2017-10-23 | 2018-02-16 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于piv测量的喷水推进船模进口获流测试方法 |
CN110683014A (zh) * | 2019-10-29 | 2020-01-14 | 中国船舶工业集团公司第七0八研究所 | 一种喷水推进器的激励载荷加载方法 |
CN111498054A (zh) * | 2020-05-13 | 2020-08-07 | 中国船舶工业集团公司第七0八研究所 | 一种适用于喷水推进船舶的船体水动力模型试验的装置及方法 |
AU2020102562A4 (en) * | 2020-10-01 | 2020-12-17 | Institute Of Geology And Geophysics, Chinese Academy Of Sciences | A self-sinking-floating underwater acoustic signal acquisition and memory device and its delivery and recycling method |
CN214036251U (zh) * | 2020-12-09 | 2021-08-24 | 中国船舶工业系统工程研究院 | 一种轻质大推力的小型喷水推进泵及水面动力平板 |
Non-Patent Citations (5)
Title |
---|
余万等: "浮式风力机平台摇荡运动混沌分析及预测", 工程热物理学报, vol. 40, no. 5, 31 May 2019 (2019-05-31) * |
刘江辉等: "空化喷嘴混沌特性的辨识", 湖北工业大学学报, vol. 21, no. 4, 31 July 2007 (2007-07-31) * |
哈弼孝, 任朝海, 冯丕孚: "浅吃水喷水推进平进口吸气及防吸气模型试验研究", 水动力学研究与进展A辑, no. 01, 30 March 1988 (1988-03-30) * |
李永等: "三维PIV技术在吸入涡流态测量中的应用", 水科学进展, vol. 18, no. 3, 31 May 2007 (2007-05-31) * |
王发强;刘崇新: "一类3涡卷混沌吸引子产生与同步的研究", 量子电子学报, no. 005, 31 December 2006 (2006-12-31) * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5311540B2 (ja) | 船舶の気泡巻き込み防止装置 | |
JPS6250358B2 (zh) | ||
CN115195983A (zh) | 一种基于水动力噪声混沌特性分析的喷水推进进水口吸入涡识别方法 | |
Beveridge | Design and performance of bow thrusters | |
Li et al. | A study of propeller operation near a free surface | |
Jiao et al. | Experimental study on flow evolution and pressure fluctuation characteristics of the underwater suction vortex of water jet propulsion pump unit in shallow water | |
EP0968116B1 (en) | Improved submerged marine exhaust system | |
US5476401A (en) | Compact water jet propulsion system for a marine vehicle | |
CN102765469B (zh) | 低噪声海底阀箱 | |
US4069788A (en) | Method and apparatus for conducting water through ships | |
Susanto et al. | Study of Water Jet Propulsion System Design For Fast Patrol Boat (FPB-60) | |
BRANDAU | Performance of waterjet propulsion systems-a review of the state-of-the-art | |
RU2299152C1 (ru) | Двухрежимный водозаборник водометного движителя судна на подводных крыльях | |
Carlton et al. | Rudder-propeller-hull interaction: The results of some recent research, in-service problems and their solutions | |
CN202754137U (zh) | 低噪声海底阀箱 | |
Blanke et al. | An efficiency optimizing propeller speed control for ships in moderate seas-model experiments and simulation | |
ZHOU et al. | High-efficiency airfoil rudders applied to submarines | |
Peng et al. | The study about the impact of the free-surface on the performance of the propeller attached at the stern of a submarine | |
KR20110104680A (ko) | 워터젯 추진기 | |
Dai et al. | Numerical Simulation and Analysis of the Pressure Fluctuation of Four Waterjets in V-Type Ship | |
Coop | Investigation of hull-waterjet interaction effects | |
CN211417564U (zh) | 全回转拖船的艉排烟管防海水倒灌装置 | |
JP3539233B2 (ja) | ウォータージェット推進艇におけるジェット水の取水装置 | |
JP2008273493A (ja) | 微小気泡発生装置及び船体抵抗低減船 | |
RU2065375C1 (ru) | Полнонапорный водозаборник водометного движителя |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |