CN1058758A

CN1058758A - 导流系统

Info

Publication number: CN1058758A
Application number: CN91105338A
Authority: CN
Inventors: 赫巴特·施内克卢特
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-08-10
Filing date: 1991-08-05
Publication date: 1992-02-19
Also published as: PL291369A1; RU2046054C1; KR920004238A; JPH04230486A; EP0470339A1; DE4025339C2; DE4025339A1; TR25389A

Abstract

在装于船尾的导流的环形喷嘴前方装设固着于船体外壳的弧形的“格洛土氏阻流器”型的导叶。该导叶的入口切线方向与在该处从船体边界层流来的下倾流束方向相符，而其出口切线方向基本上与环形喷嘴的入口平面直角相交。这样，水在环形喷嘴外壁处的流向基本上是水平的，它不再具有下倾的分流，从而防止在环形嘴的外壁边界层内的水流分离现象。此外，导叶也能产生一个附加的推进力。

Description

本发明涉及一种装在单螺旋桨推动的船只尾部的导流系统，它由导流元件组成，其中有一个环形喷嘴在距推进器前方不超过一个螺旋桨推进器直径的距离处与船体固定，该环形喷嘴可由两个半壳体在船的中分平面处连结或分别与船体的外壳连结以形成一个闭合的环。

采用环形喷嘴是现有技术，在德国专利DE-PS 3216578中公开了这样一种装置。它用来提高船只的推进效率并保证流向螺旋桨的水流速度分布的均匀性。

向着置于螺旋桨前方的环形喷嘴流动的水的流向在很大程度上受到船体外形的影响。两侧的水沿着船体向船体的中分平面合拢，并向后略带上倾的角度流过。环形喷嘴的轴线也就顺着这一角度装设。在很多情况下往往会有另外一般水流叠加在上述流束上。该股水流只存在于贴近船体外壁的边界层内，并是斜着向下流动的。

该斜向水流与水平方向形成的流动角度可能达到60°以上，这股下倾水流仅在船体后端大约四分之一舷长的范围内贴壁边界层很薄的一层水内存在。在距离船壳外壁稍远处的水流方向就接近于水平。这种下倾水流效应取决于压力分布的形态，也取决于船腹旁旋涡的状况。

在DE-PS 3216578中所述的前置于船只螺旋桨推进器的环形喷嘴的装设方式下，上述下倾的水流往往以这样的一个角度流向环形喷嘴朝着船体的那一端，使得船壳的边界层内产生流束分离的现象，虽然这种分离现象仅存在于沿船体长度很小的一段范围内，但它具有延续到环形喷嘴侧边区域内的倾向。

流速的分离意味着能量的损失，它降低船只的推进效率。为了避免发生这种效应，可以设想将喷嘴的形状及其装设方向与向其流来的水流形态相适应。但异形的环形喷嘴的制造费用是很高的，而且为确定其形状和装设方式所需进行的模型试验是耗工耗时的。

本发明的目的是将此类导流装置与加装的水流导向装置结合起来以改进其效果。

此任务在本发明中是通过下述措施来完成的，即在环形喷嘴的前方距离不超过一个螺旋桨直径的部位加装至少一个弧形面的导叶，该导叶的入口切线方向与在该处从船体边界层流来的下倾流束的方向相符，而其出口切线方向则基本上与环形喷嘴的入口平面直角相交。

当然，导流叶片也是已知的，在DE-OS 3324753中就公开了一种叫做“格洛土氏阻流器”（Grothues-Spoiler）的使流体流动方向改变的装置。

采用本发明的装置以后，水在环形喷嘴外壁处的流向基本上是水平的，它不再具有下倾的分流。这样就可防止在环形喷嘴的外壁边界层内的水流分离现象。此外，导叶也能产生一个附加的推进力。本发明的装置的另一个优点，是它对于在新建的船只上或在老船改造中装用都是毫无困难的。

在一种特殊的设计中采用一个环形喷嘴和装在其前方的至少一个导叶相组合的方案，在该方案中该环形喷嘴所围住的截面的重心位于螺旋桨推进器轴的上方。

一个较好的设计是将导叶做成三角形的元件，其弧面相当于圆柱体或椭圆柱体的外表面的局部切片。采用这样的设计可以使其从船体向外的安装角平坦一些。较平坦的安装角是较受欢迎的。

本设计中三角形的导叶的尖端向前伸出，三角形的一条侧边靠在船体的外壳上。为此该三角形的导叶做成近似于直角三角形的形状，其长边靠在船体的外壳上，而其具有较小顶角的尖端向前伸出。这样在靠近船壳外壁处的水受到的转折最强，随着距船壳的距离增加而逐渐减弱。

本设计中在环形喷嘴下部的前方设置一个导叶。当导叶装设在喷嘴的边缘前方时，其作用特别有效。因此，装在喷嘴下缘前方的导叶能起最大作用。

一个很好的设计是装设几个接近于互相平行的导叶。

为了增加导叶的刚性以防止其在自然频率下的振动，建议在导叶侧面装设一块旁板或侧翼，它还可以同时带来水力学方面的好处。该侧翼将导叶的远离船体外壳的一边互相连结起来，及/或将它们通过一块流线型的加强板同船体外壳连结起来。

为了不让下倾水流在导叶上发生流束分离现象，导叶被制成流线体并在水流入口边缘上做成圆角。

此外，一个有利的做法是将一块三角形导叶的外端嵌入喷嘴的内壁以起挡冰器的作用（在寒冷的水域内可防止冰块闯入环形喷嘴内）。这样的结构同时也起到加固的作用。

附图是本发明的实施例，其中：

图1是装设好的环形喷嘴及其导叶的侧视图;

图2是一个流线体的导叶，图中示出了水流的流向（流线）;

图3是相当于现有技术的不带导叶的环形喷嘴周围的带有涡流区的流线形态;

图4是图3中的环形喷嘴加装了两个导叶后的流线形态;

图5是装有一个作为挡冰器用的导叶的环形喷嘴;

图6是图5中的装置在转过90°后的俯视图;

图7是前视的一个断面，它示出了装有由加固件连结的导叶的结构。

图中示出的部件中有一个环形喷嘴8，装在它前方的，是与之相配的弧形的导叶9。为了清楚地表示它们在船上的装设位置，图中还画了一条底线1，船的侧视轮廓线2和设计水位线7。另外，也示出了船舵5和舵轴6，推进器3和推进器轴4、船的中分面22、一根船体肋骨的外形线23以及螺旋桨推进器的外端节圆24。

环形喷嘴加装了前置导叶9，就有可能避免脱流和流束分离现象的产生，并可防止在环形喷嘴8底部弧面上流线的脱开。

为了使水流的方向关系清晰起见，在图2中给出在船体外壳附近导叶9上的水流方向10，还画出在导叶9的一半宽度的水流方向11，以及在导叶9边缘上的水流方向12。此外还给出导叶9在船体外壳上的连接面13和导叶9在一半宽度上的纵断面14。

装设了导叶9以后的相应的流线形态15示于图4。

图3所示的是一个没有配装导叶9的现有技术的环形喷嘴8。在其流线15的流程中，在环形喷嘴8入口区的下方存在着一个涡流区16。

图5和图6中所示的导叶9'同时也用作挡冰器。图中的18、19和20分别是在环形喷嘴入口的顶部高度处、环形喷嘴的中心线高度处、以及在环形喷嘴入口的底部高度处与水平横切面相交的船体外形线上的水线。

在图7所示的装置中，导叶9用加固件21在相互之间和与船体外壳连结起来。加固体增强了整个组件的刚性，从而可避免自然频率下的振动;加固件也可作为组件的端板或侧翼，以加强该组件的流体动力学方面的优点。

Claims

1、一种装在单螺旋桨推动的船只尾部的导流系统，它由导流元件组成，其中有一个环形喷嘴在距推进器前方不超过一个螺旋桨推进器直径的距离处与船体相固定，该环形喷嘴可由两个半壳体在船的中分平面处连结或分别与船体的外壳连结以形成一个闭合的环，其特征是，作为附加的导流元件，有装在环形喷嘴(8)前方不超过一个螺旋桨推进器直径处的靠在船体外壳上的至少一个弧形面的导叶(9)，该导叶的入口切线方向与在该处从船体边界层流来的下倾流束的方向相符，而其出口切线方向则基本上与环形喷嘴(8)的入口平面直角相交。

2、根据权利要求1的导流系统，其特征是，在由一个环形喷嘴（8）和装在其前方的至少一个导叶（9）的组合中，该环形喷嘴所围住的截面的重心位于螺旋桨推进器轴（4）的上方。

3、根据权利要求1及/或2的导流系统，其特征是，每个导叶（9）做成三角形的元件，其弧面是圆柱体或椭圆柱体外表面的局部切片。

4、根据权利要求1及/或2的导流系统，其特征是，作为导叶（9）的三角形元件的一个尖端向前伸出，而三角形的一条侧边则靠在船体外壳上。

5、根据权利要求1及/或2的导流系统，其特征是，作为导叶（9）的三角形元件3做成近似于直角三角形的形状，其长边靠在船体的外壳上，其具有较小顶角的尖端向前伸出。

6、根据权利要求1及/或2的导流系统，其特征是，环形喷嘴（8）下部范围的前方装有导叶（9）。

7、根据权利要求1及/或2的导流系统，其特征是，装设了几个接近于平行的导叶（9）。

8、根据权利要求1及/或2的导流系统，其特征是，将导叶（9）远离船体外壳的一边互相连结起来，及/或将它们通过一块流线型的加强板（21）同船体外壳连结起来。

9、根据权利要求1及/或2的导流系统，其特征是，导叶（9）做成一个流线体，它有带圆角的入口边缘。

10、根据权利要求1及/或2的导流系统，其特征是，三角形的导叶（9）的向外的尖端嵌入喷嘴的内壁以起挡冰器的作用。