CN107719611B - 一种具有水流分配机构的喷水推进器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有水流分配机构的喷水推进器，包括进水管道、轴、首级叶轮、次级叶轮、导叶、喷嘴和水流分配机构；水流分配机构包括转轴、调水翼型、速度传感器、控制器、液压缸、轴承和液压系统；调水翼型安装在进水管道内，转轴的一端与调水翼型的顶端转动连接，另一端与进水管道管壁固定连接，且调水翼型顶部两侧进水管道的面积相等；液压缸的一端通过轴承与调水翼型连接，另一端与液压系统连接；控制器分别与速度传感器和液压系统电连接；控制器根据速度信号控制液压缸的活塞伸缩，带动调水翼型绕转轴转动。本发明能够有效均匀喷水推进器内同一截面处的水流速度，较好的提高抗空化性能、减轻振动噪声、提高喷水推进器的水力效率。

Description

一种具有水流分配机构的喷水推进器
技术领域
本发明属于船舶领域，具体涉及一种具有水流分配机构的喷水推进器，喷水推进器具有可随航速调节的进水管水流分配机构。该机构是一种用于船用泵喷水推进装置的过流部件进水管水流速度分配调节机构，适用于高速船舶，能使喷水推进器出流速度均匀，出流稳定。
背景技术
泵喷水推进器是一种适用于高性能船舶的新型推进装置，具有传动机构简单、船外附件少、噪声小、变工况能力强以及附体阻力小等优点。
喷水推进器在航速很低时，进水管道就已经发生流动分离，且进水管底部产生流动紊乱，不过总体流动较为稳定，管道内流体流速变化较小。航速是指船舶航行速度，其中knot为速度单位，1knot＝1.852km/h。在0knot-20knot之间时，属于较低航速，当高于20knot时属于较高航速。随着航速的增加，推进器进水管道扰动剧烈，导致进入叶轮的流体不均匀，喷水推进器进流速度也逐渐增加，死水区由进水管道下壁面移动到上壁面，进水管上斜坡出现流动分离，且随着航速增加，旋涡向下偏移，同时旋涡尺度略有增加。由于进流不均匀情况下的流动分离，使得在相同航速下，取相同截面，速度分布均为下高上低，这是由于受到进水流速影响。弯管进流导致上半部流线曲率较大，与下半部有较大差异，产生惯性力差异从而影响产生压力变化，下半部为低压，上半部为高压。随着航速的增加，相对低速区扩大。进水管道是喷水推进器从船底吸水的过流通道，其水动力性能对喷水推进器的推进性能影响十分显著。进水管道的水动力性能优越与否不但影响到流道内的流动损失，从而明显影响喷水推进器对来流动能的利用以及推进系统的推进效率，也明显影响船底水流进入喷水推进泵的通畅程度和出流的质量从而明显影响喷水推进泵的抗空化性能和噪声性能。
因此，这个现象严重影响了喷水推进器的各项性能，需要改善现存的进水管道的流动分离现象来改进这一情况。
性能优良的进水管道要求出流尽量均匀、流道内部流动分离和空泡现象不明显、能充分利用来流动能并使流道的流动损失最小、并且在较宽的流量和航速变化范围内都能有效工作即适应性强。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题提供一种具有水流分配机构的喷水推进器，该喷水推进器包括可随航速调节的喷水推进器进水管水流分配机构。该水流分配机构在不同航速下能调节进水管内由于流动分离导致的进流不均匀情况。该水流分配机构的调水翼型安装在进水管底部中间，用于调节进流。液压缸一端连接调水翼型，一端连接液压系统，速度传感器连接在轴上，控制器分别与速度传感器和液压系统电连接。该水流分配机构能够有效均匀喷水推进器内同一截面处的水流速度，提高抗空化性能、减轻振动噪声、提高喷水推进器的水力效率。
本发明的技术方案是：一种具有水流分配机构的喷水推进器，喷水推进器包括进水管道、轴、首级叶轮、次级叶轮、导叶、喷嘴和水流分配机构；
所述轴水平布设，且轴的一端按照水流流经先后方向依次连接首级叶轮、次级叶轮、导叶和喷嘴，另一端连接电机；
所述水流分配机构包括转轴、调水翼型、速度传感器、控制器、液压缸、轴承和液压系统；
所述调水翼型安装在进水管道内，所述转轴的一端与调水翼型的顶端转动连接，另一端与所述进水管道管壁固定连接，且调水翼型顶部两侧进水管道的面积相等；
所述液压缸的一端通过轴承与调水翼型连接，另一端与所述液压系统连接；
所述控制器分别与速度传感器和液压系统电连接；
所述速度传感器安装在轴上，用于检测轴的转速，并将转速信号转换为航速信号传送到控制器，所述控制器根据航速信号通过液压系统控制液压缸的活塞伸缩，带动调水翼型绕转轴转动。
上述方案中，所述控制器当航速高于V1时，上游的流速低，控制器通过液压系统控制液压缸的活塞伸出带动调水翼型向右转动，进水管道左侧的流量增大；
所述控制器当航速低于V1时，上游的流速高，控制器通过液压系统控制液压缸的活塞收缩带动调水翼型向左转动，进水管道左侧的流量减小。
优选的，所述V1＝20knot。；
上述方案中，所述调水翼型为791翼型，符合流体动力学特性。
上述方案中，所述液压缸通过杆件连接到调水翼型的轴承。
上述方案中，所述控制器通过杆件固定在电机的下方。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明针对喷水推进器的优点和缺点，使其优点得到充分发挥，缺点则在本发明部件的调整方式中得到抑制。喷水推进器和进水管水流分配机构分别运行，水流分配机构的运行根据喷水推进器运行情况的改变而发生改变。水流分配机构的设立，使在不同航速下导致的进流分离，通过调节，使分流的两部分出水速度相等，出流均匀，满足水流分配要求，降低了流动损失，提高了效率。因此本发明可以使喷水推进器拥有更高的水力效率和抗空化能力，并且运行稳定。
附图说明
图1是本发明泵喷水推进器中的组装位置示意图。
图2是本发明的结构示意图。
图3是本发明中调水翼型及其组件的正视结构示意图。
图4是本发明中调水翼型及其组件的左视结构示意图。
图中1.进水管道，2.轴，3.首级叶轮，4.次级叶轮，5.导叶，6.喷嘴，7.转轴，8.调水翼型，9.电机，10.速度传感器，11.控制器，12.液压缸，13.轴承，14.喷水推进器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于此。
图1所示为本发明所述具有水流分配机构的喷水推进器的一种实施方式，所述喷水推进器14包括进水管道1、轴2、首级叶轮3、次级叶轮4、导叶5、喷嘴6和水流分配机构；
所述进水管道1位于喷水推进器14下方，轴2水平布设，且轴2的一端按照水流流经先后方向依次连接首级叶轮3、次级叶轮4、导叶5和喷嘴6，另一端连接电机9；从首级叶轮3进口看，首级叶轮3沿顺时针方向旋转，次级叶轮4为逆时针方向旋转，旋转方向相反。
所述水流分配机构包括转轴7、调水翼型8、速度传感器10、控制器11、液压缸12、轴承13和液压系统。
如图3和4所示，所述调水翼型8安装在进水管道1内，所述转轴7的一端与调水翼型8的顶端转动连接，另一端与所述进水管道1管壁固定连接，且保持调水翼型8顶部两侧进水管道1的面积相等。所述液压缸12的一端通过杆件连接到调水翼型8的轴承13，另一端与所述液压系统连接。所述液压缸12带动杆件运动时，调水翼型8转动，转轴7不动。所述调水翼型8为791翼型，符合流体动力学特性。
如图2所示，所述控制器11分别与速度传感器10和液压系统电连接。通过杆件固定在电机9的下方。所述速度传感器10安装在轴2上，用于测量轴2的转速，由于转速和航速之间存在必然关系，可转化为航速信号，并将航速信号传送到控制器11，所述控制器11根据速度信号通过液压系统控制液压缸12的活塞伸缩，带动调水翼型8绕转轴7转动，且保持翼型顶部两端进水管道1的面积相等。
所述控制器11接收速度传感器10的信号，当航速较大，即为高于20knot时，上游的流速较低，进水管道1内流动分离变得严重，控制器11通过液压系统控制液压缸12的活塞伸出带动调水翼型8向右转动，进水管道1左侧的流量增大，因为两端出水面积相等，所以使得左侧低速区流速变大，进流均匀。所述控制器11当航速较小，即为低于20knot时，上游的流速相较下游流速较高，控制器11通过液压系统控制液压缸12的活塞收缩带动调水翼型8向左转动，进水管道1左侧的流量减小。具体控制量随信号的强弱变化。
本发明主要是针对泵喷水推进器在不同航速下进水管道发生流动分离导致的速度分布不均而设计的。该发明通过分流机构可随航速调节进水管道的流量，能够使喷水推进器进流稳定，速度均匀，并能够较好提高泵水力性能，提高抗空化性能并降低振动噪声。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种具有水流分配机构的喷水推进器，其特征在于，喷水推进器(14)包括进水管道(1)、轴(2)、首级叶轮(3)、次级叶轮(4)、导叶(5)、喷嘴(6)和水流分配机构；
所述轴(2)水平布设，且轴(2)的一端按照水流流经先后方向依次连接首级叶轮(3)、次级叶轮(4)、导叶(5)和喷嘴(6)，另一端连接电机(9)；
所述水流分配机构包括转轴(7)、调水翼型(8)、速度传感器(10)、控制器(11)、液压缸(12)、轴承(13)和液压系统；
所述调水翼型(8)安装在进水管道(1)内，所述转轴(7)的一端与调水翼型(8)的顶端转动连接，另一端与所述进水管道(1)管壁固定连接，且调水翼型(8)顶部两侧进水管道(1)的面积相等；
所述液压缸(12)的一端通过轴承(13)与调水翼型(8)连接，另一端与所述液压系统连接；
所述控制器(11)分别与速度传感器(10)和液压系统电连接；
所述速度传感器(10)安装在轴(2)上，用于测量轴(2)的转速，并将转速信号转换为航速信号传送到控制器(11)，所述控制器(11)根据航速信号通过液压系统控制液压缸(12)的活塞伸缩，带动调水翼型(8)绕转轴(7)转动。
2.根据权利要求1所述的具有水流分配机构的喷水推进器，其特征在于，所述控制器(11)当航速高于V1时，上游的流速低，控制器(11)通过液压系统控制液压缸(12)的活塞伸出带动调水翼型(8)向右转动，进水管道(1)左侧的流量增大；
所述控制器(11)当航速低于V1时，上游的流速高，控制器(11)通过液压系统控制液压缸(12)的活塞收缩带动调水翼型(8)向左转动，进水管道(1)左侧的流量减小。
3.根据权利要求2所述的具有水流分配机构的喷水推进器，其特征在于，所述V1＝20knot。
4.根据权利要求1所述的具有水流分配机构的喷水推进器，其特征在于，所述调水翼型(8)为791翼型。
5.根据权利要求1所述的具有水流分配机构的喷水推进器，其特征在于，所述液压缸(12)通过杆件连接到调水翼型(8)的轴承(13)。
6.根据权利要求1所述的具有水流分配机构的喷水推进器，其特征在于，所述控制器(11)通过杆件固定在电机(9)的下方。
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