本發(fā)明涉及一種帶有仿生導(dǎo)管的吊艙推進(jìn)器，屬于吊艙推進(jìn)器領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著研究的深入，吊艙推進(jìn)器的型式、種類(lèi)、用途也越來(lái)越廣泛，各種新產(chǎn)品層出不窮。進(jìn)入20世紀(jì)后期以來(lái)，隨著電子電力相關(guān)學(xué)科的技術(shù)以及操縱控制系統(tǒng)的快速發(fā)展，吊艙式推進(jìn)器逐漸進(jìn)入船舶領(lǐng)域。吊艙式推進(jìn)器采用與傳統(tǒng)的推進(jìn)形式完全不同的思路，剔除了冗長(zhǎng)繁瑣的推進(jìn)軸系，將螺旋槳的推進(jìn)電機(jī)置于艙體內(nèi)部，并通過(guò)支架與船體相連，整個(gè)艙體可以實(shí)現(xiàn)360度連續(xù)旋轉(zhuǎn)。這種布置方式不僅省去了常規(guī)推進(jìn)軸系和舵，更重要的是可以使得船體倉(cāng)容的布置更加合理，船體型線(xiàn)的優(yōu)化更加自由，同時(shí)對(duì)于提升船舶的操縱性能、穩(wěn)定性能也有極大的幫助。在船舶的建造過(guò)程中，吊艙推進(jìn)器可以作為單獨(dú)的模塊直接與船尾底部相連，簡(jiǎn)化了整個(gè)船舶建造的流程。

凹凸結(jié)構(gòu)是生物學(xué)教授e.fish在觀察座頭鯨前鰭形狀時(shí)得到的一種仿生學(xué)結(jié)構(gòu)。研究學(xué)者將凹凸結(jié)節(jié)應(yīng)用于鰭的前緣，發(fā)現(xiàn)這種仿生鰭較普通鰭具有更大的動(dòng)力與更小的阻力。從機(jī)理上說(shuō)，機(jī)翼前緣的凹凸結(jié)構(gòu)能使突起的兩側(cè)產(chǎn)生漩渦，使得流體更加貼近物體表面，減少流體的流動(dòng)分離；凹凸結(jié)節(jié)能夠改變邊界層的厚度，改善邊界層中的渦結(jié)構(gòu)，進(jìn)而達(dá)到減阻的效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了提供一種帶有仿生導(dǎo)管的吊艙推進(jìn)器，安裝導(dǎo)管后吊艙推進(jìn)器槳葉得到較好的保護(hù)，提高槳葉壽命并有利于保護(hù)海洋生物，冰驅(qū)船在碎冰中行駛時(shí)，能夠更好的保護(hù)螺旋槳；其獨(dú)特的前、后緣結(jié)構(gòu)能夠改變導(dǎo)管螺旋槳的進(jìn)流，改善導(dǎo)管槳的尾部渦流，并能夠提高導(dǎo)管槳的推進(jìn)效率，尾流對(duì)吊艙造成的激振力明顯降低。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：包括設(shè)置在吊艙推進(jìn)器艏部的螺旋槳、導(dǎo)管、用于連接導(dǎo)管和吊艙推進(jìn)器的連接支架，所述導(dǎo)管表面是由凹凸?fàn)钔黄鸾M成的周期性波浪狀結(jié)構(gòu)，突起節(jié)點(diǎn)在導(dǎo)管表面的投影為三角函數(shù)曲線(xiàn)，且三角函數(shù)曲線(xiàn)滿(mǎn)足：f(x)＝0.1lsin(x*20π)，其中l(wèi)為導(dǎo)管剖面翼型弦長(zhǎng)，x的取值范圍為0-1；所述連接支架由均勻設(shè)置在導(dǎo)管與吊艙推進(jìn)器之間的仿生波浪桿組成。

本發(fā)明還包括這樣一些結(jié)構(gòu)特征：

1.所述突起的高度為導(dǎo)管剖面長(zhǎng)度的0.1-0.15倍。

2.突起的個(gè)數(shù)是10個(gè)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明是一種新型仿生吊艙推進(jìn)器，對(duì)吊艙推進(jìn)器帶有的導(dǎo)管的前緣與后緣進(jìn)行改善，導(dǎo)管設(shè)計(jì)成凹凸邊緣的導(dǎo)管，并且本發(fā)明的連接支架設(shè)置成波浪桿，使本發(fā)明的仿生效果更好。采用這種設(shè)計(jì)的吊艙推進(jìn)器能夠保護(hù)螺旋槳與海洋中的生物，同時(shí)能夠提高螺旋槳的推進(jìn)效率，降低螺旋槳尾流對(duì)艙體的激振力。而且當(dāng)?shù)跖撏七M(jìn)器在操舵的狀態(tài)下，由于仿生尾緣導(dǎo)管尾緣流動(dòng)分離減緩，使得吊艙推進(jìn)器的操舵性能明顯優(yōu)于無(wú)導(dǎo)管或安裝常規(guī)導(dǎo)管的吊艙推進(jìn)器。

而吊艙推進(jìn)器作為一種特種推進(jìn)器，將其導(dǎo)管設(shè)計(jì)為帶有凹凸邊緣的仿生導(dǎo)管后，具有以下優(yōu)點(diǎn)：導(dǎo)管槳在低轉(zhuǎn)速即在重載時(shí)具有較高的推進(jìn)效率，所以目前被廣泛應(yīng)用于拖船、散貨船等大型船舶上；操縱性能好；振動(dòng)小；仿生尾緣導(dǎo)管會(huì)更好的改善螺旋槳尾流，尾流沖擊造成的吊艙激振力明顯降低；斜流狀態(tài)下仿生尾緣導(dǎo)管尾緣流動(dòng)分離減緩，操舵狀態(tài)下的吊艙推進(jìn)器性能明顯優(yōu)于無(wú)導(dǎo)管或安裝常規(guī)導(dǎo)管的吊艙推進(jìn)器。該發(fā)明從三維的角度對(duì)導(dǎo)管的前緣和后緣進(jìn)行改善，具有一定的前瞻性和創(chuàng)新性。

附圖說(shuō)明

圖1為吊艙推進(jìn)器的正視圖；

圖2為吊艙推進(jìn)器的俯視圖。

圖中：1為導(dǎo)管前緣，2為導(dǎo)管后緣，3為吊艙推進(jìn)器支架，4為吊艙推進(jìn)器艙體，5為來(lái)流方向。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

結(jié)合圖1和圖2，本發(fā)明的吊艙推進(jìn)器包括吊艙推進(jìn)器支架3、吊艙推進(jìn)器艙體4，導(dǎo)管剖面形狀采用的是翼型19a，該仿生形導(dǎo)管相比于普通導(dǎo)管槳的導(dǎo)管，其導(dǎo)管前緣1和導(dǎo)管后緣2的具有凹凸?fàn)畹耐黄稹Ｍ黄鸸?jié)點(diǎn)在導(dǎo)管表面的投影為三角函數(shù)曲線(xiàn)，曲線(xiàn)函數(shù)表達(dá)式為f(x)＝0.1lsin(x*20π)，其中l(wèi)為導(dǎo)管剖面翼型弦長(zhǎng)，x的取值范圍為(0-1)。所述導(dǎo)管的剖面形狀可以為很多種，可以達(dá)到相同的效果。突起的高度為導(dǎo)管剖面長(zhǎng)度的0.1-0.15倍。導(dǎo)管前緣和導(dǎo)管尾緣的突起數(shù)目為10個(gè)。本發(fā)明的連接支架的桿件采用波浪桿，均勻設(shè)置在導(dǎo)管與吊艙推進(jìn)器之間。所述導(dǎo)管前緣迎著來(lái)流方向5。

導(dǎo)管前緣的凹凸結(jié)構(gòu)能夠使導(dǎo)管槳的進(jìn)流更加貼近導(dǎo)管表面，導(dǎo)管內(nèi)的流體不易發(fā)生流體分離，改善導(dǎo)管內(nèi)的進(jìn)流情況；同時(shí)，導(dǎo)管后緣的突起能改善導(dǎo)管的出流尾渦，減少導(dǎo)管內(nèi)流體的能量損失，增大導(dǎo)管內(nèi)出流的速度，進(jìn)而提高吊艙推進(jìn)器的推進(jìn)效率；仿生尾緣導(dǎo)管會(huì)更好的改善螺旋槳尾流，尾流沖擊造成的吊艙激振力明顯降低；斜流狀態(tài)下仿生尾緣導(dǎo)管尾緣流動(dòng)分離減緩，操舵狀態(tài)下的吊艙推進(jìn)器性能明顯優(yōu)于無(wú)導(dǎo)管或安裝常規(guī)導(dǎo)管的吊艙推進(jìn)器。

綜上，本發(fā)明設(shè)計(jì)的是一種應(yīng)用帶有仿生導(dǎo)管的吊艙推進(jìn)器。吊艙推進(jìn)器近些年來(lái)被應(yīng)用于很多具有特殊功能的船舶。該帶有仿生導(dǎo)管的吊艙推進(jìn)器相比于帶有常規(guī)導(dǎo)管的吊艙推進(jìn)器，其導(dǎo)管前緣和導(dǎo)管后緣的具有凹凸?fàn)畹耐黄?。凸起?jié)點(diǎn)在導(dǎo)管表面的投影為三角函數(shù)曲線(xiàn)，曲線(xiàn)函數(shù)表達(dá)式為f(x)＝0.1lsin(x*20π)，其中l(wèi)為導(dǎo)管剖面翼型弦長(zhǎng)，x的取值范圍為(0-1)。該新型導(dǎo)管能夠改變導(dǎo)管螺旋槳的進(jìn)流，改善導(dǎo)管內(nèi)部流動(dòng)，改進(jìn)吊艙推進(jìn)器的尾部渦流，提高吊艙推進(jìn)器螺旋槳的推進(jìn)效率。該導(dǎo)管能夠提高吊艙推進(jìn)器的推進(jìn)效率的機(jī)理為：導(dǎo)管前緣為凹凸結(jié)構(gòu)，可以使導(dǎo)管表面產(chǎn)生誘導(dǎo)渦，向?qū)Ч軆?nèi)的流體注入動(dòng)力，使得進(jìn)流更加貼近導(dǎo)管表面，從而減輕導(dǎo)管前緣的流動(dòng)分離，改善進(jìn)流；導(dǎo)管后緣為凹凸結(jié)構(gòu)，能夠改善導(dǎo)管出流口處的渦流，減少導(dǎo)管內(nèi)水流的能量損失，提高槳的推進(jìn)效率。這種新型的吊艙推進(jìn)器能夠提高船舶的推進(jìn)效率；尾流沖擊造成的吊艙激振力明顯降低；尤其在吊艙推進(jìn)器操舵的狀態(tài)下，仿生尾緣導(dǎo)管尾緣流動(dòng)分離減緩，操舵狀態(tài)下的吊艙推進(jìn)器性能明顯優(yōu)于無(wú)導(dǎo)管或安裝常規(guī)導(dǎo)管的吊艙推進(jìn)器。裝有仿生導(dǎo)管的吊艙推進(jìn)器是一種具有很大發(fā)展前景和市場(chǎng)需求的船舶特種推進(jìn)器。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種帶有仿生導(dǎo)管的吊艙推進(jìn)器，包括設(shè)置在吊艙推進(jìn)器艏部的螺旋槳、導(dǎo)管和連接支架，所述導(dǎo)管表面是由凹凸?fàn)钔黄鸾M成的周期性波浪狀結(jié)構(gòu)，突起節(jié)點(diǎn)在導(dǎo)管表面的投影為三角函數(shù)曲線(xiàn)，且三角函數(shù)曲線(xiàn)滿(mǎn)足：f(x)＝0.1Lsin(x*20π)，其中L為導(dǎo)管剖面翼型弦長(zhǎng)，x的取值范圍為0?1；所述連接支架由均勻設(shè)置在導(dǎo)管與吊艙推進(jìn)器之間的仿生波浪桿組成。采用本發(fā)明的吊艙推進(jìn)器能夠保護(hù)螺旋槳與海洋中的生物，同時(shí)能夠提高螺旋槳的推進(jìn)效率，降低螺旋槳尾流對(duì)艙體的激振力。而且當(dāng)?shù)跖撏七M(jìn)器在操舵的狀態(tài)下，由于仿生尾緣導(dǎo)管尾緣流動(dòng)分離減緩，使得吊艙推進(jìn)器的操舵性能明顯優(yōu)于無(wú)導(dǎo)管或安裝常規(guī)導(dǎo)管的吊艙推進(jìn)器。

技術(shù)研發(fā)人員：龔杰;郭春雨;景濤;吳鐵成;宋科委;林健峰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：哈爾濱工程大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.04.12
技術(shù)公布日：2017.09.01