CN108327844A - 翼板式辅助推进船 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种翼板式辅助推进船，包括船体，所述船体安装有用于提供行进主推进力的主推动装置，以及用于控制行进方向的方向控制装置；所述船体的底部通过翼板连接组件连接有翼板，所述翼板的前端朝向所述船体的船首；所述翼板连接组件包括可伸缩的翼板连接杆，以及用于控制所述翼板攻角的调节弹簧，所述翼板连接杆竖直连接于所述船体的底部，所述调节弹簧的一端固定连接于所述翼板连接杆的底端，所述调节弹簧的另一端固定连接于所述翼板的前端。该翼板式辅助推进船，其翼板的攻角在行进过程中可调节，有效避免失速现象，推进效率高。

Description

翼板式辅助推进船

技术领域

本发明属于船舶技术领域，尤其涉及一种翼板式辅助推进船。

背景技术

在全球温室效应愈加明显的大背景下，国际海事组织对船舶在航行中的节能减排性能提出了更高的要求，例如：对船舶能效营运指数增添了更加严格地规定。现有船舶在行进中，其能量消耗主要来源于水体对船体的阻力，通过在船底安装固定式翼板的方式，虽然能够起到一定的辅助推进作用，然而这种固定式翼板，翼板弦线与水流方向的夹角(即攻角)随着船舶的行进会随时改变，当攻角增大到一定程度时，流体将不再附着翼板表面流过，此时翼板上方的流体会发生分离，翼板的前缘后方产生涡流现象，此时阻力会急剧上升导致翼板发生失速，大大降低推进效率。因而，如何提供一种推进效率更高的翼板式辅助推进船，是当前急需解决的一项技术问题。

发明内容

本发明针对上述的在现有船舶底部安装固定式翼板存在失速导致推进效率低的问题，提出一种翼板式辅助推进船，其翼板的攻角在行进过程中可调节，有效避免失速现象，推进效率高。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

翼板式辅助推进船，包括船体，所述船体安装有用于提供行进主推进力的主推动装置，以及用于控制行进方向的方向控制装置；所述船体的底部通过翼板连接组件连接有翼板，所述翼板的前端朝向所述船体的船首；所述翼板连接组件包括可伸缩的翼板连接杆，以及用于控制所述翼板攻角的调节弹簧，所述翼板连接杆竖直连接于所述船体的底部，所述调节弹簧的一端固定连接于所述翼板连接杆的底端，所述调节弹簧的另一端固定连接于所述翼板的前端。

作为优选，所述翼板连接杆包括一端固定连接于所述船体底部的翼板连杆，所述翼板连杆的另一端套接有可相对于所述翼板连杆移动的翼板套杆，所述翼板连杆和翼板套杆通过连接螺栓固定连接。

作为优选，所述翼板连接杆靠近底端处自上至下依次设有弹簧固定柱和弹簧支撑柱，所述调节弹簧的中部缠绕在所述弹簧支撑柱的外周，所述调节弹簧的一端固定连接在所述弹簧固定柱的外周，所述调节弹簧的另一端固定连接在所述翼板的前端。

作为优选，所述弹簧固定柱和弹簧支撑柱垂直于所述翼板连接杆设置。

作为优选，所述翼板的初始攻角设置为10°，所述调节弹簧控制所述翼板的攻角在5°-15°范围内变化。

作为优选，所述调节弹簧为扭簧。

作为优选，所述翼板连接杆为两根，两根所述翼板连接杆相对于所述船体的中心线镜像对称设置。

作为优选，与每根所述翼板连接杆相连的所述调节弹簧的数量为至少两个。

作为优选，所述翼板为NACA012型翼板。

与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于：

1、本发明提供的翼板式辅助推进船，其翼板通过可伸缩的翼板连接杆以及调节弹簧连接于船体，通过翼板连接杆的伸缩可调节翼板的浸没深度，以适应多种波况，通过调节弹簧可控制翼板的攻角，避免翼板失速，在提供有效推力的同时减小水流对翼板的冲击，推进效率高；

2、本发明提供的翼板式辅助推进船，通过安装的翼板减小了船体在行进中的摇荡运动，增强了船体的稳定性，而且，翼板产生的升力能够减少船体的浸没面积，从而减小水对船体的阻力，达到节能的效果。

附图说明

图1为本发明实施例提供的翼板式辅助推进船的主视图；

图2为本发明实施例提供的翼板式辅助推进船的左视图；

图3为本发明实施例提供的翼板式辅助推进船的俯视图；

图4为本发明实施例提供的翼板的受力分析图，图中，水平方向即前进方向，α为翼板的攻角，β为水流方向与水平方向的夹角，γ为翼板的俯仰角，L为翼板在水流作用下产生的升力，D为翼板在水流作用下产生的阻力；

图5为本发明实施例提供的翼板连接杆的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的调节弹簧与翼板和翼板连接杆的连接示意图；

以上各图中：1、船体；2、翼板；3、翼板连接组件；31、翼板连接杆；311、翼板连杆；312、连接螺栓；313、翼板套杆；314、定位孔；32、调节弹簧；33、弹簧固定柱；34、弹簧支撑柱；4、螺旋桨；5、船桨连杆；6、方向舵；7、动力源；8、驱动电机；9、联轴器；10、调速器；11、舵机；12、舵机连杆。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

在本发明的描述中，需要说明的是，翼板的一端呈圆滑状，另一端呈尖角形，其中，呈圆滑状的一端为翼板前端；术语“内”、“外”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图1所示的位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1-图3所示，本发明涉及一种翼板式辅助推进船，包括船体1，船体1安装有用于提供行进主推进力的主推动装置，以及用于控制行进方向的方向控制装置。为了对船舶在航行中节能减排，船体1的底部通过翼板连接组件3连接有翼板2以提供辅助推进力，翼板2的前端朝向船体1的船首；翼板连接组件3包括可伸缩的翼板连接杆31，以及用于控制翼板2攻角的调节弹簧32，翼板连接杆31竖直连接于船体1的底部，调节弹簧32的一端固定连接于翼板连接杆31的底端，调节弹簧32的另一端固定连接于翼板2的前端。需要说明的是，船体1行进时，翼板2的受力分析如图4所示，翼板2的攻角即图中标注的α角，是指翼板2弦线与水流方向的夹角。

在上述翼板式辅助推进船中，通过翼板连接杆31的伸缩可调节翼板2的连接高度，即调节翼板2的浸没深度，以适用于多种波况。在一具体实施例中，如图2和图5所示，翼板连接杆31包括一端固定连接于船体1底部的翼板连杆311，翼板连杆311的另一端套接有可相对于翼板连杆311移动的翼板套杆313，翼板连杆311和翼板套杆313通过连接螺栓312固定连接。具体的，在本实施例中，如图5所示，翼板套杆313套接于翼板连杆311外，翼板套杆313靠近翼板连杆311的一端设有可穿过连接螺栓312的连接孔，翼板连杆311自上至下设有多个可穿过连接螺栓312的定位孔314。当需要调节翼板2的浸没深度时，拆下连接螺栓312，使翼板套杆313相对于翼板连杆311上下移动，当翼板2的浸没深度满足要求且翼板套杆313上的连接孔与翼板连杆311上的某一定位孔314对齐时，将连接螺栓312穿入对齐的连接孔和定位孔314，使翼板连杆311和翼板套杆313固定连接。可以理解的是，本领域技术人员也可采用其他结构的翼板连接杆31，只要能够伸缩以实现对翼板2浸没深度的调整即可。

在上述翼板式辅助推进船中，翼板2通过调节弹簧32与翼板连接杆31相连，实现了翼板2与翼板连接杆31的柔性连接，利用调节弹簧32的弹性，在船体1行进过程中对翼板2的攻角进行控制，避免产生失速现象，而且，利用调节弹簧32的弹性可有效缓冲水流对翼板2的冲击。在一具体实施例中，如图6所示，调节弹簧32的具体连接方式为：翼板连接杆31[具体为翼板套杆313]靠近底端处自上至下依次设有弹簧固定柱33和弹簧支撑柱34，调节弹簧32的中部缠绕在弹簧支撑柱34的外周，调节弹簧32的一端固定连接在弹簧固定柱33的外周，调节弹簧32的另一端固定连接在翼板2的前端。在本实施例中，具体为，调节弹簧32的一端别在弹簧固定柱33的外周，调节弹簧32的另一端焊接于翼板2的前端。这样连接的调节弹簧32，以弹簧支撑柱34作为支撑，以弹簧固定柱33作为其一端的固定点，在行进过程中，当翼板2受水流作用时，翼板2可压迫调节弹簧32产生形变，使翼板2的攻角始终保持在有效范围内。具体的，翼板2的初始攻角设置为10°，调节弹簧32控制翼板2的攻角在5°-15°范围内变化。需要说明的是，本领域技术人员在安装翼板2时，可根据水流方向，计算得到翼板2安装时的俯仰角(即图4中的γ角)，以保证翼板2的初始攻角为10°，并且，本领域技术人员可根据水流情况，选配弹性系数合适的调节弹簧32，以保证船体1行进时，翼板2的攻角始终控制在5°-15°范围内变化。需要说明的是，由于翼板2的受力与水流动压力和水流方向上翼板面积的乘积成正比，为了保持攻角在有效范围(5°-15°)内，调节弹簧32的弹性系数需要根据翼板2所受水流动压力和水流方向上的翼板面积的乘积来选取。

进一步需要说明的是，如图6所示，为了便于控制翼板2的攻角，作为一种优选，调节弹簧32为扭簧。可以理解的是，本领域技术人员也可采用其他形式的弹簧作为调节弹簧32，只要能够实现对翼板2攻角的控制即可。进一步的，为了便于扭簧的安装，如图6所示，弹簧固定柱33和弹簧支撑柱34垂直于翼板连接杆31设置。

为了保证船体1的行进稳定性，减小船体1在行进中的摇荡运动，如图1所示，作为一种优选，翼板连接杆31为两根，两根翼板连接杆31相对于船体1的中心线镜像对称设置。进一步的，为了保证翼板2的连接稳定性，作为一种优选，与每根翼板连接杆31相连的调节弹簧32的数量为至少两个。

进一步的，作为一种优选，翼板2为NACA012型翼板，选择该型号的翼板2更便于选配适宜的调节弹簧32，便于控制翼板2的攻角。

此外，还需要说明的是，在上述翼板式辅助推进船中，由于主推动装置和方向控制装置的结构和安装为本领域技术人员所熟知，因而，在此不对主推动装置和方向控制装置的具体结构做限定，能够提供行进主推进力的主推动装置，以及能够控制行进方向的方向控制装置，均可适用，本领域技术人员可根据具体情况选择合适结构的主推动装置和方向控制装置。例如，如图1-图3所示，主推动装置可以包括动力源7，与动力源7相连的驱动电机8，与驱动电机8的输出轴相连的联轴器9，与联轴器9相连的船桨连杆5，连接于船桨连杆5末端的螺旋桨4，以及与驱动电机8相连的调速器10；其中，动力源7可以为电源、太阳能等，只要能够提供动力的动力源7均可适用。如图1-图3所示，方向控制装置可以包括舵机11，与舵机11相连的舵机连杆12，以及连接于舵机连杆12末端的方向舵6。

上述翼板式辅助推进船的工作原理为：在该翼板式辅助推进船下水前，根据水流情况，确定翼板2安装的俯仰角以使翼板2的攻角达到设定的初始攻角，选配合适弹性系数的调节弹簧32来安装翼板2，并通过翼板连接杆31的伸缩调整翼板2的安装高度。进行上述调整后的翼板式辅助推进船下水，通过主推动装置为船体1提供行进主推进力，通过方向控制装置控制船体1行进方向，在行进过程中，翼板2受水流作用压迫调节弹簧32产生形变，使翼板2的俯仰角改变，进而使翼板2的攻角始终保持在有效范围内，为船体1提供辅助推进力。

本发明提供的翼板式辅助推进船，其翼板2通过可伸缩的翼板连接杆31以及调节弹簧32连接于船体1，通过翼板连接杆31的伸缩可调节翼板2的浸没深度，以适应多种波况，通过调节弹簧32可控制翼板2的攻角，避免翼板2失速，在提供有效推力的同时减小水流对翼板2的冲击，推进效率高。同时，本发明提供的翼板式辅助推进船，通过安装的翼板2减小了船体1在行进中的摇荡运动，增强了船体1的稳定性，而且，翼板2产生的升力能够减少船体1的浸没面积，从而减小水对船体1的阻力，达到节能的效果。

Claims (9)

1.翼板式辅助推进船，包括船体(1)，所述船体(1)安装有用于提供行进主推进力的主推动装置，以及用于控制行进方向的方向控制装置，其特征在于：所述船体(1)的底部通过翼板连接组件(3)连接有翼板(2)，所述翼板(2)的前端朝向所述船体(1)的船首；所述翼板连接组件(3)包括可伸缩的翼板连接杆(31)，以及用于控制所述翼板(2)攻角的调节弹簧(32)，所述翼板连接杆(31)竖直连接于所述船体(1)的底部，所述调节弹簧(32)的一端固定连接于所述翼板连接杆(31)的底端，所述调节弹簧(32)的另一端固定连接于所述翼板(2)的前端。

2.根据权利要求1所述的翼板式辅助推进船，其特征在于：所述翼板连接杆(31)包括一端固定连接于所述船体(1)底部的翼板连杆(311)，所述翼板连杆(311)的另一端套接有可相对于所述翼板连杆(311)移动的翼板套杆(313)，所述翼板连杆(311)和翼板套杆(313)通过连接螺栓(312)固定连接。

3.根据权利要求1或2所述的翼板式辅助推进船，其特征在于：所述翼板连接杆(31)靠近底端处自上至下依次设有弹簧固定柱(33)和弹簧支撑柱(34)，所述调节弹簧(32)的中部缠绕在所述弹簧支撑柱(34)的外周，所述调节弹簧(32)的一端固定连接在所述弹簧固定柱(33)的外周，所述调节弹簧(32)的另一端固定连接在所述翼板(2)的前端。

4.根据权利要求3所述的翼板式辅助推进船，其特征在于：所述弹簧固定柱(33)和弹簧支撑柱(34)垂直于所述翼板连接杆(31)设置。

5.根据权利要求1所述的翼板式辅助推进船，其特征在于：所述翼板(2)的初始攻角设置为10°，所述调节弹簧(32)控制所述翼板(2)的攻角在5°-15°范围内变化。

6.根据权利要求1或5所述的翼板式辅助推进船，其特征在于：所述调节弹簧(32)为扭簧。

7.根据权利要求1所述的翼板式辅助推进船，其特征在于：所述翼板连接杆(31)为两根，两根所述翼板连接杆(31)相对于所述船体(1)的中心线镜像对称设置。

8.根据权利要求7所述的翼板式辅助推进船，其特征在于：与每根所述翼板连接杆(31)相连的所述调节弹簧(32)的数量为至少两个。

9.根据权利要求1所述的翼板式辅助推进船，其特征在于：所述翼板(2)为NACA012型翼板。