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Maple帮助工程师们设计大型船舶推进系统

MAN Diesel & Turbo公司简介

曼恩柴油机,总部设在德国,主要产品有柴油发动机,用于船舶推进以及燃气透平机等用途,长期以来致力于提高船舶推进系统的性能。与Rudolf Diesel(柴油发动机的发明者)合作,MAN公司于1897年生产了世界上第一台柴油发动机。MAN公司设计和制造的船舶推进系统型号覆盖4兆瓦到40兆瓦,可调距螺旋桨(CPP)直径达到11米,以及更大型的定距螺旋桨。


解决方案

现代可调距螺旋桨可以有效提高船舶的效率和可操作性。在这种螺旋桨的设计中,叶片的角度是可控的,总是最好地匹配发动机和船舶的速度,从而最大限度地提高推进效率,并允许精确地控制船舶的速度。当船舶驶入港口时,这一特性非常重要。例如,螺旋桨叶片可以设置为提供反向推力,不需要安装独立的反转装置或者使用可逆转发动机。在螺旋桨设计工作中Maple软件发挥着重要的作用,帮助工程师设计出高效和可靠的螺旋桨、降低成本。Mads Hvoldal是MAN公司丹麦推进技术中心的一名机械工程师。他带领的团队设计机械和液压控制系统,用于改变螺旋桨桨距。他解释道:“我们有很多标准设计任务,但不同的是,很多推进系统是专为船舶行业。在新船需求的高峰期,每年通常有数百个不同的设计开发。首先,我们会从基本规格出发实现初期的设计,包括有效的液压、螺旋桨自身的大小、需要改变螺旋桨叶片的比率等,我们使用这些参数计算部件所需的尺寸,包括标准件(螺栓和法兰等)和系统中使用的工程部件。然后我们使用Pro/Engineer三维建模软件实现详细的设计。”


部件尺寸的计算比较复杂,需要考虑液压控制系统的特性和部件的材料。船运是一个依赖于成本竞争力的业务,因此过尺寸或额外的工程部件不是好的选择。经过慎重调研,考虑到软件操作性和计算准确性的因素,他们选择使用Maple软件,用于完成这一设计阶段的计算工作。

成果

Hvoldal谈到:“我们在设计计算中使用Maple软件,替换了其他的工程计算工具。在计算数学方程前,其他的软件需要将数学方程转换为自有的语言。这个过程需要手工完成,非常耗时,而且容易出错。我们在使用Maple软件处理液压系统方面有相当多的经验,因此我们可以看到它在当前工作中的重要价值。可见的好处包括我们可以直接地和快速地使用自然格式的数学方程,非常容易使用,无需耗时的检查和调试代码,并且符号计算能够带来精确的计算结果。”

 

此外Hvoldal解释到:“Maple软件目前已经成功地应用于设计计算工作,现在我们正在建立标准的任务计算模型,进一步简化和自动化工作流程,并利用Maple与CAD软件的接口功能,在初始计算和详细部件模型之间建立连接。”