CN1031388C - 船用反作用鳍板装置 - Google Patents
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Abstract
一种船用反作用鳍板装置，包含有许多从位于螺旋推进器上游侧的推进器轴周围沿半戏方向外伸的反作用鳍板，以产生一个与推进器回转方向相反的回转流动施加到流入螺旋推进器中的水流以推动船尾，还有相对较长的，从比推进器轴位置略高的地方向外伸出的上部反作用鳍板和从比上述上部反作用鳍板位置稍低的地方向外伸出的中部和下部反作用鳍板，它们的长度相应地较所述上部反作用鳍板的长度短一些。这种装置简单，成本低，性能好。
Description
本发明为有关船用反作用鳍板装置的改进。
通常的反作用鳍板用于改进船只的推进性能，如图4的侧视图和图5的前视图所示，在这种传统的反作用鳍板中，当推进器为右旋推进器时(从船尾后部看时，当推进器顺时针方向旋转，就产生向前的推力)，导流罩3a牢固地固定在船尾框架2a上，船尾框架则位于船身1的后端部，推进器轴5a穿过导流罩3a而旋转，推进器5牢固地安装在推进器轴5a的后端，推进器轴5a的前端与图中没有示出的，安装在船体内的主机相连接。
鳍板轮毂7B牢固地固定在导流罩3a上，并包围它，反作用鳍板(以下简称“鳍板”)7a—7f沿半径方向从这个鳍板轮毂7B上向外伸出，鳍板7a—7f作成扭曲状，这样可使流经这里的水流方向与推进器5的前进回转方向相反(回转方向是这样的，即当推进器回转时可产生一个前进方向的推力)。
另一方面，方向舵操纵杆2牢固地固定在船尾框架2a的上部，方向舵3利用没有示出的销轴安装在方向舵操纵杆2上。
在装有这种反作用鳍板的船上，当推进器5作向前回转，船身1向前航行时，船尾处的水流方向由于鳍板7a—7f的作用改变为与推进器5的回转方向相反，并作用在推进器5上。
这样推进器的推进效率得到改善，因为在推进器5后面产生的回转流动减小了。
通常，当推进器回转时，在推进器后面形成一个与推进器回转方向完全相同的回转水流，因为这个回转流动不被利用来推进船身，因此推进器的推进效率将降低一个与形成这个回转流动相应的量。相应地，假如这个回转流动减小，则推进器的推进效率就会被改善一个相应的量。
鳍板7a—7f的翼展(在半径方向的长度)都是一样的，图5所示的虚线圆为一假想圆，其圆心在推进器轴5a的轴线8上，这些鳍板相对于运动方向呈一角度安装在鳍板轮毂7B上，这样就可产生一个与螺旋推进器5的回转方向相反的回转流动。
图7表示流入反作用鳍板装置的水流速度分布，在图中，实线4代表在船只航行方向上的水流等速度线，其上所带的数字代表与船只速度之比。箭头6代表在船身横截面内水流的流动速度分量，流动的方向用箭头方向指示，流速的大小用箭头长度表示。点划线代表一个假想的半圆，这里把它画出的目的是要表示推进器的尺寸。
鳍板沿着半径方向从推进器的轴线8伸出，考虑到在半径的直线上，水流的流动方向是沿着半径方向改变的，因此，为了作出有效的鳍板，希望鳍板的扭曲角度沿着半径方向改变，但是这样也有缺点，即制造成本提高，同时由于鳍板厚度增加，阻力将增大。
然而，在此之前所知的鳍板装置中，鳍板的扭曲角度沿着鳍板处伸长度的纵向方向是恒定不变的，它与平均的流动方向相匹配。这样，鳍板顶端附近不可能作出相对于水流流动方向为最优的扭曲角度，同时，由于顶端处水流的流动速度快，因此产生很大的阻力。
于是，反作用鳍板所带来的推进效率改善的效果等于被鳍板所产生的回转流动所减少的回转流动能量的减小量减去因鳍板本身的阻力而另外需要的推进能量这样一个能量差值。鳍板所产生的回转流动和鳍板本身的阻力与鳍板的安装角度有密切关系，假如鳍板的安装角度过大，则在回转流动的形成加剧的同时，由于鳍板本身的阻力明显增大，因此推进效率的改善效果并不太好。另一方面，假如鳍板的安装角度过小，则在鳍板本身的阻力减少的同时，由于回转流动的形成显著减弱，在这种情况下推进效率的改善效果也不太好。
图8为在钝形头部船只(blunt ship)推进器位置处的水流分布图，图中示出了在没有推进器反作用鳍板情况下的测量结果。在这种类型船只的情况下，甚至对于在同一个船体侧面上的鳍板，如果在推进器轴下边的鳍板7c和7d(图6具有与其他鳍板7a，7b和7e、7f同样的安装角度，其推进效率改善的效果也不会太大。
本发明是在上述情况下提出的，本发明的一个目的是要提供一种船用反作用鳍板装置，它结构简单，成本低廉，性能优越，并且很经济。
为了达到本发明上述目的，本发明提供了一种船用反作用鳍板装置，它包含有许多从位于螺旋推进器上游侧的推进器轴周围沿半径方向外伸的反作用鳍板，其目的是产生一个方向与推进器回转方向相反的回转流动施加到流入螺旋推进器中的水流以推动船尾，其特征在于所述装置包括有相对较长的，从比推进器轴位置略高的地方向外伸出的上部反作用鳍板和从比上述上部反作用鳍板位置稍低的地方向外伸出的中部和下部反作用鳍板，它们的长度相应地较所述上部反作用鳍板的长度短一些。
参考下述本发明的优选实施例及附图，则本发明的上述和其他一些目的，特点和优点将会更加清楚。
附图中，
图1为表示本发明的第一个优选实施例的侧视图；
图2为沿着图II—II剖面线所取的，按箭头方向看的后视图；
图3表示根据本发明的反作用鳍板装置与先前方案的反作用鳍板装置的性能比较图；
图4为船只尾部分的侧视图，它还包括现有技术的反作用鳍板装置；
图5为表示图15中反作用鳍板装置的示意图；
图6为沿着图15中XVI—XVI线所取的，按箭头方向看的反作用鳍板装置的垂直截面图；
图7为表示流入现有技术的反作用鳍板装置中的水流速度分布图；
图8为在现有技术的钝形头部船只(blunt ship)的推进器位置处的水流分布图。
现在，参照附图来叙述用于右旋推进器船舶的本发明的几个优选实施例。首先，在图1和图2所示的一个优选实放例中，从比推进器轴5a稍高的地方向外伸出的鳍板7a和7f比较长，从比推进器轴5a稍低的地方向外伸出的鳍板7c和7d的外伸长度较短，从与推进器轴5a位于同一水平位置向外伸出的反作用鳍板7b和7e的外伸长度为反作用鳍板7a和7c长度之间的一个中间长度。
应该注意，在图1中，上部和下部反作用鳍板以及推进器轮叶都是以实际长度(全长)表示，而不是以从侧面投影的投影长度表示(在图4中也是这样)。
根据这个结构，在有鳍板配置的地方，水流分布如图17所示，与事实相反，在推进器轴8下边，在类似于推进器半径的区域内，在船行进方向上的流速为船只速度的90％或更多，而在推进器轴8上方，流速逐渐减小。
所以，在推进器轴下方，水流速度相对较大，因此，由相对较短的鳍板7c和7d造成的反向回转流动所带来的优点可能比由于阻力增大带来的缺点更大，这样加上相对较长的鳍板和相对中等长度的鳍板7b和7e的共同作用，推进性能可以大大改善。
这样一来，采用这种反作用鳍板装置，如图3实线曲线所示，同样的船只速度所需要的功率，与先前方案中的反作用鳍板装置(虚线曲线)比较，要小一些。
应该指出，在图2中有可能将鳍板7f设计成最长的鳍板，将鳍板7a和7e设计成长度相等，但比鳍板7f短的鳍板，将鳍板7b和7d设计成相等长度，但比7a和7e短的鳍板，把7c设计成最短的鳍板，这样的结构完全可以实现如图1所示结构的同样效果和优点。
正如以上对本发明的一个优选实施例所作的详细描述那样，根据本发明所附权利要求书中所说明的结构特点，可以得到一种结构简单，成本低廉，性能优越而经济的船用反作用鳍板装置，因此本发明的工业上是很有用的。
当以上联系本发明的优选实施例对本发明进行说明时，很自然的会联想到，本发明还可有许多明显大不相同的实施例，这不会偏离本发明的精神。
Claims (1)
1.一种船用反作用鳍板装置，它包含有许多从位于螺旋推进器上游侧的推进器轴周围沿半径方向外伸的反作用鳍板，其目的是产生一个方向与推进器回转方向相反的回转流动施加到流入螺旋推进器中的水流以推动船尾，其特征在于所述装置包括有相对较长的，从比推进器轴位置略高的地方向外伸出的上部反作用鳍板和从比上述上部反作用鳍板位置稍低的地方向外伸出的中部和下部反作用鳍板，它们的长度相应地较所述上部反作用鳍板的长度短一些。
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