CN105365999A - 宽扁肥大船用导流鳍系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种宽扁肥大船用导流鳍系统，包括安装在船体尾部的四个导流鳍和安装于船舶中纵剖面尾柱上的导流板；四个导流鳍的剖面形状为翼型，且四个导流鳍的长度为螺旋桨半径的65～83％；四个导流鳍分别为第一导流鳍、第二导流鳍、第三导流鳍和第四导流鳍，第一导流鳍和第二导流鳍分布于船舶的左舷、第三导流鳍和第四导流鳍分布于船舶的右舷。通过优化四个导流鳍的剖面形状，及四个导流鳍和导流板的安装位置及角度，可在船舶阻力改变不大的前提下，显著改善螺旋桨盘面处的来流质量，从而提高船舶的推进效率，有效减少能量损失；本发明的导流鳍系统安装简单、维修方便且投入成本低。

Description

宽扁肥大船用导流鳍系统
技术领域
本发明涉及绿色船舶节能领域，具体涉及一种宽扁肥大船用高效节能导流鳍系统。
背景技术
船舶以其载量大、费用低在货运市场中扮演着重要角色，通过先进技术降低其油耗可有效节能减排，是国家可持续发展的需要，对于船舶行业乃至国家能源战略都有着重要意义。随着模型试验技术的发展和CFD计算手段的提高，船型优化设计获得了极大的发展，一般运输船舶的船型比较成熟，通过型线优化设计来有效降低阻力，实现节能减排的目的已经相当困难。节能附体的研究越来越受到关注。一般而言，节能附体可分为两类：一类是安装于螺旋桨前方，用来改善螺旋桨的来流质量，从而提高推进效率，如前置导管、前置导叶、伴流补偿导管、导流鳍等；另一类是安装于螺旋桨后方，如舵球、毂帽鳍等，用来吸收利用螺旋桨尾流的能量，达到节能的目的。另外，内河船舶和江海直达船舶由于航道自然条件的限制，往往设计得宽扁肥大，这样螺旋桨盘面处的伴流场往往很不均匀，推进效率不高，能量损失严重；同时，由于伴流不均匀引起螺旋桨较大的激振力，船舶尾部容易出现振动，影响船舶的整体性能。
发明内容
本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种高效、节能的宽扁肥大船用导流鳍系统。
为实现上述目的，本发明所设计的宽扁肥大船用导流鳍系统，包括安装在船体尾部的四个导流鳍和安装于船舶中纵剖面尾柱上的导流板；四个导流鳍的剖面形状为翼型，且四个导流鳍的长度为螺旋桨半径的65～83％；四个导流鳍分别为第一导流鳍、第二导流鳍、第三导流鳍和第四导流鳍，第一导流鳍和第二导流鳍分布于船舶的左舷、第三导流鳍和第四导流鳍分布于船舶的右舷。
进一步地，所述第一导流鳍所在的平面F1B与平面F1A的夹角范围为0～10°，所述平面F1A与水平面的夹角范围为0～10°。
进一步地，所述第二导流鳍所在的平面F2B与平面F2A的夹角范围为30～50°，所述平面F2A与船舶中纵剖面的夹角范围为0～10°。
进一步地，所述第三导流鳍所在的平面F3B与平面F3A的夹角范围为25～40°，所述平面F3A与船舶中纵剖面的夹角范围为30～50°。
进一步地，所述第四导流鳍所在的平面F4B与平面F4A的夹角范围为5～15°，所述平面F4A与水平面的夹角范围为5～15°。
进一步地，所述导流板所在的平面与船舶中纵剖面的夹角范围为5～25°。
进一步地，所述四个导流鳍根部采用铸件与船体尾部连接，导流鳍上部与导流鳍根部焊接。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：通过优化四个导流鳍的剖面形状，及四个导流鳍和导流板的安装位置及角度，可在船舶阻力改变不大的前提下，显著改善螺旋桨盘面处的来流质量，从而提高船舶的推进效率，有效减少能量损失；本发明的导流鳍系统安装简单、维修方便且投入成本低。
附图说明
图1为本发明宽扁肥大船用导流鳍系统的结构侧视示意图；
图2为图1的后视示意图；
图3为图1的俯视示意图；
图4为图1中导流鳍安装剖面示意图；
图5为图1中导流鳍剖面结构示意图；
图6为图4的安装工艺示意图；
图7为安装本发明宽扁肥大船用导流鳍系统与未安装本发明宽扁肥大船用导流鳍系统推进效率比较图。
图中各部件标号如下：
第一导流鳍1、第二导流鳍2、第三导流鳍3、第四导流鳍4、船体尾部5、螺旋桨6、导流板7。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
结合图1、图2、图3、图4所示的宽扁肥大船用导流鳍系统，包括安装在船体尾部5的四个导流鳍和安装于船舶中纵剖面尾柱上的导流板7，其中，四个导流鳍根部采用铸件与船体尾部5连接，导流鳍上部与导流鳍根部焊接；四个导流鳍分别为第一导流鳍1、第二导流鳍2、第三导流鳍3和第四导流鳍4，第一导流鳍1和第二导流鳍2分布于船舶的左舷、第三导流鳍3和第四导流鳍4分布于船舶的右舷。结合图5所示，四个导流鳍的剖面形状为翼型，且四个导流鳍的长度为螺旋桨6半径的65～83％。
如图6所示，第一导流鳍1所在的平面F1B与平面F1A的夹角B1范围为0～10°，平面F1A与水平面的夹角A1范围为0～10°，视图P1垂直于F1A平面，其中，视图P1所示图形为第一导流鳍1的剖面形状；第二导流鳍2所在的平面F2B与平面F2A的夹角B2范围为30～50°，平面F2A与船舶中纵剖面的夹角A2范围为0～10°，视图P2垂直于F2A平面，其中，视图P2所示图形为第二导流鳍2的剖面形状；第三导流鳍3所在的平面F3B与平面F3A的夹角B3范围为25～40°，平面F3A与船舶中纵剖面的夹角A3范围为30～50°，视图S2垂直于F3A平面，其中，视图S2所示图形为第三导流鳍3的剖面形状；第四导流鳍4所在的平面F4B与平面F4A的夹角B4范围为5～15°，平面F4A与水平面的夹角A4范围为5～15°，视图S1垂直于F4A平面，其中，视图S1所示图形为第四导流鳍4的剖面形状；导流板7所在的平面与船舶中纵剖面的夹角B5范围为5～25°，视图CR垂直于船舶中纵剖面，其中，视图CR所示图形为导流板7的剖面形状。
受船舶型线的限制，船舶尾部5螺旋桨6盘面处的伴流不均匀，螺旋桨6上部区域来流质量比下部分差很多，容易发生水流分离。本发明通过优化四个导流鳍的剖面形状，及四个导流鳍和导流板的安装位置及角度，导流鳍及倒流板的升力作用将加速船舶尾流的旋转，对螺旋桨盘面处的尾流产生预选效应，增加螺旋桨上部来流，减小船舶尾流分离，使螺旋桨盘面处的来流更加均匀从而提高螺旋桨的推进效率，从而提高船舶的推进效率，有效减少能量损失，并改善螺旋桨及船舶尾部的振动。经过大量数值分析与模型试验，按照本发明中四个导流鳍及导流板的角度安装时效率最高。如图7所示为安装本发明导流鳍系统与未安装本发明宽扁肥大船用导流鳍系统在水池试验中推进效率的比较图，由图可知，同样的航速下，安装有本发明宽扁肥大船用导流鳍系统其推进效率可提高约5％。

Claims (7)

1.一种宽扁肥大船用导流鳍系统，其特征在于：包括安装在船体尾部(5)的四个导流鳍和安装于船舶中纵剖面尾柱上的导流板(7)；四个导流鳍的剖面形状为翼型，且四个导流鳍的长度为螺旋桨(6)半径的65～83％；四个导流鳍分别为第一导流鳍(1)、第二导流鳍(2)、第三导流鳍(3)和第四导流鳍(4)，第一导流鳍(1)和第二导流鳍(2)分布于船舶的左舷、第三导流鳍(3)和第四导流鳍(4)分布于船舶的右舷。
2.根据权利要求1所述的宽扁肥大船用导流鳍系统，其特征在于：所述第一导流鳍(1)所在的平面F1B与平面F1A的夹角范围为0～10°，所述平面F1A与水平面的夹角范围为0～10°。
3.根据权利要求1所述的宽扁肥大船用导流鳍系统，其特征在于：所述第二导流鳍(2)所在的平面F2B与平面F2A的夹角范围为30～50°，所述平面F2A与船舶中纵剖面的夹角范围为0～10°。
4.根据权利要求1所述的宽扁肥大船用导流鳍系统，其特征在于：所述第三导流鳍(3)所在的平面F3B与平面F3A的夹角范围为25～40°，所述平面F3A与船舶中纵剖面的夹角范围为30～50°。
5.根据权利要求1所述的宽扁肥大船用导流鳍系统，其特征在于：所述第四导流鳍(4)所在的平面F4B与平面F4A的夹角范围为5～15°，所述平面F4A与水平面的夹角范围为5～15°。
6.根据权利要求1所述的宽扁肥大船用导流鳍系统，其特征在于：所述导流板(7)所在的平面与船舶中纵剖面的夹角范围为5～25°。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的宽扁肥大船用导流鳍系统，其特征在于：所述四个导流鳍根部采用铸件与船体尾部(5)连接，导流鳍上部与导流鳍根部焊接。
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