以河道、湖泊、湿地和滩涂的水草治理为应用背景,课题组拟研发一种水陆两栖收草船。目前常见的水草收割船水中推进方式为明轮或固定式螺旋桨推进。针对明轮驱动效率低,固定式螺旋桨转向需要依靠舵,水中转向不够灵活的问题,结合两栖收草船的特性,本文设计了一种液压驱动的全回转舵桨,目的是提高两栖收草船水中推进效率,使收草船转向更加灵活。本文主要完成的工作如下:(1)两栖船水中推进系统的设计方案确定:总结分析了两栖船水中推进系统的国内外研究现状,针对两栖船的工作环境和应用需求,确定两栖收草船水中推进系统的设计方案。(2)全回转舵桨推进方案设计:对比目前推进器的特点,确定两栖船全回转舵桨推进方案。明确两栖船水中推进的设计要求,完成两栖船全回转舵桨机械系统设计。根据传动原理确定传动机构,使用SolidWorks完成两栖船全回转舵桨的三维结构模型,并对船舶阻力进行初步计算,为液压系统设计提供依据。(3)全回转舵桨液压系统及控制系统设计:完成液压单元和电控单元的设计与选型,确定控制方案,编写控制程序,实现对全回转舵桨控制。对液压系统中的液压泵进行功率测试,验证液压系统的可靠性。(4)对全回转舵桨的转舵壳体、传动齿轮过载情况进行有限元强度分析:全回转螺旋桨回转壳体在承受反向推力时,结构强度足够,不会发生破环,保证转舵稳定。传动齿轮传递过载扭矩时不会发生齿面弯曲和变形,传动机构稳定可靠。(5)基于CFD的两栖船全回转舵桨的水动力性能分析:通过简化两栖船船体模型,使用CFD软件STAR-CCM+进行实尺度仿真分析,计算两栖船满载工况下的航行阻力。通过两栖船自航分析计算,得到全回转推进装置的螺旋桨螺距比1.0774。计算30°舵角下的两栖船回转性能,两栖船最小回转半径11米,验证了两栖船全回转舵桨具有良好的回转特性。(6)全回转舵桨空载模拟试验:螺旋桨敞水试验中通过转速传感器实时反馈的螺旋桨转速数据分析,螺旋桨转速误差5.3%;转舵试验中对比转向控制的目标转角与实际转角的偏差范围-2.1°~1.8°。