柴-燃聯(lián)合動力裝置（CODAG）仿真與實驗研究.pdf

1、柴一燃聯(lián)合動力推進模式是大中型水面艦船的主要推進模式之一，共同工作的CODAG裝置繼承了交替工作的CODOG裝置巡航時柴油機良好的經(jīng)濟性，而且在高速時還能將柴油機并入動力系統(tǒng)，而不是讓柴油機“閑置”。近年來的相繼增壓技術(shù)的應(yīng)用使得柴油機低工況的性能大幅度改善，結(jié)果是用于聯(lián)合動力裝置的柴油機功率大大提高，與燃氣輪機功率的比值已從原來的1：5提高到1：1.64左右，在全速航行時可獲得的航速收益達到了17％。它的投資費用約為交替使用的CODO

2、G裝置的79％-83％，燃油經(jīng)濟性是后者的80％，維護費用是后者的35％-75％，最高航速可達32節(jié)左右。鑒于共同工作的CODAG裝置的突出特點，有必要對其進行先期研究，掌握其關(guān)鍵技術(shù)。 本文從試驗和仿真兩方面入手研究共同工作的CODAG系統(tǒng)的工作特性、控制算法與策略。首先對原有的交替工作的CODOG實驗臺進行改造使其能滿足柴一燃聯(lián)合動力裝置不同模式(CODOG或CODAG)的實驗研究需要。其次以此試驗臺為對象建立了相應(yīng)的數(shù)學模

3、型，并進行了相關(guān)運行工況的仿真計算研究。主要工作如下： 1．對共同工作的CODAG裝置的運行方式進行了系統(tǒng)分析，對共同工作的CODAG裝置試驗臺測控系統(tǒng)的硬件與軟件進行了設(shè)計制造及安裝調(diào)試；進行了共同工作的CODAG系統(tǒng)多方案的實驗研究：在國內(nèi)首次成功進行了兩臺主機的單獨穩(wěn)定運行及切換和共同工作運行，完成了兩主機共同工作時的加減負荷試驗、調(diào)速和轉(zhuǎn)速階躍響應(yīng)實驗，得到了柴油機和燃氣輪機的轉(zhuǎn)速、功率和各自的SSS離合器中間滑移件的位

4、移曲線。 2．將共同工作的CODAG裝置推進系統(tǒng)按其功能進行了模塊化分解，建立了用于控制系統(tǒng)分析的非線性模型，并應(yīng)用計算機數(shù)字仿真的方法，研究了該試驗臺的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)特性。本文運用MATLAB/Simulink仿真工具對共同工作的CODAG裝置物理模擬實驗臺進行了建模與仿真，建模采用自頂向下和模塊化的設(shè)計方法，整個系統(tǒng)包括柴油機及電子調(diào)速器模型、液力偶合器模型、燃氣輪機控制系統(tǒng)模型、SSS離合器模型、并車齒輪箱模型及負荷模型。各個