CN108639297A - 一种适用于高性能船的高效低噪混合推进装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于高性能船的高效低噪混合推进装置，属于高性能船推进装置及方法设计领域；本发明中左舷双联浸没式喷水推进器组4与右舷双联浸没式喷水推进器组10位于船尾1靠前位置，利用船体伴流提高推进效率；旋转叶轮位于流道内，使来流均匀且激振力小；左舷吊舱推进器6与右舷吊舱推进器12位于船尾1靠后位置，兼具推进和操纵性能。该混合推进装置及方法实现两种推进方式的优势互补，提高了整体的推进效率，降低辐射噪声水平，高性能船舶面对不同工况、不同噪音环境要求下可选择混合推进装置及方法的最佳工作组合模式以满足不同的性能需求。

Description

一种适用于高性能船的高效低噪混合推进装置及方法
技术领域
本发明涉及高性能船推进装置及方法设计领域，具体涉及一种适用于高性能船的高效低噪混合推进装置及方法。
背景技术
浸没式喷水推进器安装于船尾底板，由电机、传动轴系、叶轮、整流片及流道组成。船底周围水流被抽吸进入流道内，高速旋转的叶轮加速水流经整流片整流从喷嘴高速喷出，整流片能回收被加速水流周向能量，翼型剖面流道亦能产生向前的推力，因此浸没式喷水推进器在高航速下推进效率较高。此外，叶轮被包含于导管内部，导管具有吸声和声抑制作用，叶轮叶片载荷小空化性能较好，浸没式喷水推进器无论在宽频带还是窄频带下辐射噪声水平远低于常规螺旋桨。
吊舱推进器由电机、螺旋桨、舱体组成，电机和螺旋桨安装于封闭吊舱内，不需要机械式齿轮传动装置，提高了传动效率，节省船尾安装空间。通过操舵舵机可以自由转动产生任何方向上的推力，能实现船舶原地回转及倒车等运动，操纵响应快且效率高，提高了高性能船舶的机动性能。
本发明是一种适用于高性能船的高效低噪混合推进装置及方法，该系统集成了浸没式喷水推进器组和吊舱推进器组，提高了高性能船舶面对不同工况、不同噪音环境要求下混合推进装置及方法的推进效率，降低了推进装置及方法的整体辐射噪声水平，舰船舒适性好，显著降低船舶燃料费用。浸没式喷水推进器喷出的均匀高速尾流有助于降低吊舱推进器螺旋桨载荷，提高推进效率；吊舱推进器兼具推进和操纵性能，配合操舵舵机可实现高性能船在高速、低速工况下的操纵控制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于高性能船的高效低噪混合推进装置及方法。
一种适用于高性能船的高效低噪混合推进装置，主要由船尾1、左舷双联电机组2、左舷双联轴系3、左舷双联浸没式喷水推进器组4、左舷吊舱舵机5、左舷吊舱推进器6、艉封板7、右舷双联电机组8、右舷双联轴系9、右舷双联浸没式喷水推进器组10、右舷吊舱舵机11与右舷吊舱推进器12；其特征在于，所述左舷双联电机组2，左舷双联浸没式喷水推进器组4、左舷吊舱舵机5、右舷双联电机组8、右舷双联浸没式喷水推进器组10、右舷吊舱舵机11分别固定在船尾1远离艉封板7底部；左舷双联电机组2与左舷双联浸没式喷水推进器组4通过左舷双联轴系3连接实现并动力传输；右舷双联电机组8与右舷双联浸没式喷水推进器组10通过右舷双联轴系9连接并实现定力传输；在靠近艉封板7处，左舷吊舱推进器6固定在左舷吊舱舵机5上，右舷吊舱推进器12固定在右舷吊舱舵机11上。
所述的左舷双联浸没式喷水推进器组4与右舷双联浸没式喷水推进器组10的浸没式喷水推进器外径满足0.1W≤D1≤0.2W,其中W为船宽尺寸；从电动机到喷水推进器系统传动效率大于95％。
所述的左舷吊舱推进器6与右舷吊舱推进器12的吊舱推进器螺旋桨直径满足0.15W≤D2≤0.3W；舵机操舵角度满足-180°≤θ≤180°。
一种适用于高性能船的高效低噪混合推进方法，其特征在于，包含以下步骤：
步骤一：高航速需求时，左舷吊舱推进器6与右舷吊舱推进器12舵角为零，左舷双联浸没式喷水推进器组4与右舷双联浸没式喷水推进器组10全部工作，高性能船加速启动快，全功率运行时提供最大推力实现最大航速；
步骤二：中航速需求且工作环境对噪声水平要求高时，左舷吊舱推进器6与右舷吊舱推进器12停机，左舷双联浸没式喷水推进器组4与右舷双联浸没式喷水推进器组10全部工作，提供中速航行所需推力；
步骤三：中航速需求且工作环境对噪声水平要求低时，左舷吊舱推进器6与右舷吊舱推进器12运行，左舷双联浸没式喷水推进器组4与右舷双联浸没式喷水推进器组10处于部分工作状态，左舷吊舱推进器6与右舷吊舱推进器12提供主要推力；
步骤四：低航速需求时，选择最合适的推进模块工作组合模式，例如左舷吊舱推进器6与右舷吊舱推进器12低功率运行，左舷双联浸没式喷水推进器组4与右舷双联浸没式喷水推进器组10处于部分工作状态，二者均提供部分推力；
步骤五：舰船高速机动时，左舷双联浸没式喷水推进器组4与右舷双联浸没式喷水推进器组10和左舷吊舱推进器6与右舷吊舱推进器12全部工作，左舷双联浸没式喷水推进器组4与右舷双联浸没式喷水推进器组10可提供不同的推力大小产生转向力矩，左舷吊舱推进器6与右舷吊舱推进器12分别操控左舷吊舱推进器6与右舷吊舱推进器12侧向推力同步产生转向力矩，二者配合以提供足够转向力矩实现船舶高速机动指令。
本发明中左舷双联浸没式喷水推进器组4与右舷双联浸没式喷水推进器组10位于船尾1靠前位置，充分利用船体伴流提高推进效率，旋转叶轮位于流道内，来流均匀且激振力小；左舷吊舱推进器6与右舷吊舱推进器12位于船尾1靠后位置，其螺旋桨接受来自左舷双联浸没式喷水推进器组4与右舷双联浸没式喷水推进器组10加速后的尾部射流，螺旋桨载荷均匀，吊舱推进器兼具推进和操纵性能。该混合推进装置及方法实现两种推进方式的优势互补，提高了整体的推进效率，降低辐射噪声水平，高性能船舶面对不同工况、不同噪音环境要求下可选择混合推进装置及方法的最佳工作组合模式以满足不同的性能需求。
附图说明
图1为一种适用于高性能船的高效低噪混合推进装置及方法布置俯视图；
图2为高效低噪混合推进装置及方法船尾安装示意图。
具体实施方式
结合附图对本发明做更详细的描述：
实施例1：
一种适用于高性能船的高效低噪混合推进装置，主要由船尾1、左舷双联电机组2、左舷双联轴系3、左舷双联浸没式喷水推进器组4、左舷吊舱舵机5、左舷吊舱推进器6、艉封板7、右舷双联电机组8、右舷双联轴系9、右舷双联浸没式喷水推进器组10、右舷吊舱舵机11与右舷吊舱推进器12；其特征在于，所述左舷双联电机组2，左舷双联浸没式喷水推进器组4、左舷吊舱舵机5、右舷双联电机组8、右舷双联浸没式喷水推进器组10、右舷吊舱舵机11分别固定在船尾1远离艉封板7底部；左舷双联电机组2与左舷双联浸没式喷水推进器组4通过左舷双联轴系3连接实现并动力传输；右舷双联电机组8与右舷双联浸没式喷水推进器组10通过右舷双联轴系9连接并实现定力传输；在靠近艉封板7处，左舷吊舱推进器6固定在左舷吊舱舵机5上，右舷吊舱推进器12固定在右舷吊舱舵机11上。
所述的左舷双联浸没式喷水推进器组4与右舷双联浸没式喷水推进器组10的浸没式喷水推进器外径满足0.1W≤D1≤0.2W,其中W为船宽尺寸；从电动机到喷水推进器系统传动效率大于95％。
所述的左舷吊舱推进器6与右舷吊舱推进器12的吊舱推进器螺旋桨直径满足0.15W≤D2≤0.3W；舵机操舵角度满足-180°≤θ≤180°。
一种适用于高性能船的高效低噪混合推进方法，其特征在于，包含以下步骤：
步骤一：高航速需求时，左舷吊舱推进器6与右舷吊舱推进器12舵角为零左舷双联浸没式喷水推进器组4与右舷双联浸没式喷水推进器组10全部工作，高性能船加速启动快，全功率运行时提供最大推力实现最大航速；
步骤二：中航速需求且工作环境对噪声水平要求高时，左舷吊舱推进器6与右舷吊舱推进器12停机，左舷双联浸没式喷水推进器组4与右舷双联浸没式喷水推进器组10全部工作，提供中速航行所需推力；
步骤三：中航速需求且工作环境对噪声水平要求低时，左舷吊舱推进器6与右舷吊舱推进器12运行，左舷双联浸没式喷水推进器组4与右舷双联浸没式喷水推进器组10处于部分工作状态，左舷吊舱推进器6与右舷吊舱推进器12提供主要推力；
步骤四：低航速需求时，选择最合适的推进模块工作组合模式，例如左舷吊舱推进器6与右舷吊舱推进器12低功率运行，左舷双联浸没式喷水推进器组4与右舷双联浸没式喷水推进器组10处于部分工作状态，二者均提供部分推力；
步骤五：舰船高速机动时，左舷双联浸没式喷水推进器组4与右舷双联浸没式喷水推进器组10和左舷吊舱推进器6与右舷吊舱推进器12全部工作，左舷双联浸没式喷水推进器组4与右舷双联浸没式喷水推进器组10可提供不同的推力大小产生转向力矩，左舷吊舱推进器6与右舷吊舱推进器12分别操控左舷吊舱推进器6与右舷吊舱推进器12侧向推力同步产生转向力矩，二者配合以提供足够转向力矩实现船舶高速机动指令。
实施例2：
本发明的目的是设计一种适用于高性能船的高效低噪混合推进装置及方法。本发明中左舷双联浸没式喷水推进器组4与右舷双联浸没式喷水推进器组10位于船尾1靠前位置，充分利用船体伴流提高推进效率，旋转叶轮位于流道内，来流均匀且激振力小；左舷吊舱推进器6与右舷吊舱推进器12位于船尾1靠后位置，其螺旋桨接受来自喷水推进器组加速后的尾部射流，螺旋桨载荷均匀，左舷吊舱推进器6与右舷吊舱推进器12兼具推进和操纵性能。该混合推进装置及方法实现两种推进方式的优势互补，提高了整体的推进效率，降低辐射噪声水平，高性能船舶面对不同工况、不同噪音环境要求下可选择混合推进装置及方法的最佳工作组合模式以满足不同的性能需求。
实施例3：
图1为本发明一种适用于高性能船的高效低噪混合推进装置及方法布置俯视图，图2为高效低噪混合推进装置及方法船尾安装示意图。
一种适用于高性能船的高效低噪混合推进装置及方法具体实施步骤如下：
1.高航速需求时，左舷吊舱推进器6与右舷吊舱推进器12角为零，左舷双联浸没式喷水推进器组4与右舷双联浸没式喷水推进器组10和吊舱推进器组全部工作，高性能船加速启动快，全功率运行时提供最大推力实现最大航速；
2.中航速需求且工作环境对噪声水平要求高时，左舷吊舱推进器6与右舷吊舱推进器12停机，左舷双联浸没式喷水推进器组4与右舷双联浸没式喷水推进器组10全部工作，提供中速航行所需推力；
3.中航速需求且工作环境对噪声水平要求低时，左舷吊舱推进器6与右舷吊舱推进器12运行，左舷双联浸没式喷水推进器组4与右舷双联浸没式喷水推进器组10处于部分工作状态，左舷吊舱推进器6与右舷吊舱推进器12提供主要推力；
4.低航速需求时，选择最合适的推进模块工作组合模式，例如左舷吊舱推进器6与右舷吊舱推进器12低功率运行，左舷双联浸没式喷水推进器组4与右舷双联浸没式喷水推进器组10处于部分工作状态，二者均提供部分推力；
5.舰船高速机动时，左舷双联浸没式喷水推进器组4与右舷双联浸没式喷水推进器组10和左舷吊舱推进器6与右舷吊舱推进器12全部工作，左舷双联浸没式喷水推进器组4与右舷双联浸没式喷水推进器组10可提供不同的推力大小产生转向力矩，左舷吊舱舵机5与右舷吊舱舵机11分别操控左舷吊舱推进器6与右舷吊舱推进器12侧向推力同步产生转向力矩，二者配合以提供足够转向力矩实现船舶高速机动指令。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种适用于高性能船的高效低噪混合推进装置，由船尾(1)、左舷双联电机组(2)、左舷双联轴系(3)、左舷双联浸没式喷水推进器组(4)、左舷吊舱舵机(5)、左舷吊舱推进器(6)、艉封板(7)、右舷双联电机组(8)、右舷双联轴系(9)、右舷双联浸没式喷水推进器组(10)、右舷吊舱舵机(11)与右舷吊舱推进器(12)；其特征在于，所述左舷双联电机组(2)，左舷双联浸没式喷水推进器组(4)、左舷吊舱舵机(5)、右舷双联电机组(8)、右舷双联浸没式喷水推进器组(10)、右舷吊舱舵机(11)分别固定在船尾(1)远离艉封板(7)底部；左舷双联电机组(2)与左舷双联浸没式喷水推进器组(4)通过左舷双联轴系(3)连接实现并动力传输；右舷双联电机组(8)与右舷双联浸没式喷水推进器组(10)通过右舷双联轴系(9)连接并实现定力传输；在靠近艉封板(7)处，左舷吊舱推进器(6)固定在左舷吊舱舵机(5)上，右舷吊舱推进器(12)固定在右舷吊舱舵机(11)上。
2.根据权利要求1所述的一种适用于高性能船的高效低噪混合推进装置，其特征在于，所述的左舷双联浸没式喷水推进器组(4)与右舷双联浸没式喷水推进器组(10)的浸没式喷水推进器外径满足0.1W≤D1≤0.2W,其中W为船宽尺寸；从电动机到喷水推进器系统传动效率大于95％。
3.根据权利要求1所述的一种适用于高性能船的高效低噪混合推进装置，其特征在于，所述的左舷吊舱推进器(6)与右舷吊舱推进器(12)的吊舱推进器螺旋桨直径满足0.15W≤D2≤0.3W；舵机操舵角度满足-180°≤θ≤180°。
4.一种适用于高性能船的高效低噪混合推进方法，其特征在于，包含以下步骤：
步骤一：高航速需求时，左舷吊舱舵机(5)与右舷吊舱推进器(12)舵角为零左舷双联浸没式喷水推进器组(4)与右舷双联浸没式喷水推进器组(10)全部工作，高性能船加速启动快，全功率运行时提供最大推力实现最大航速；
步骤二：中航速需求且工作环境对噪声水平要求高时，左舷吊舱推进器(6)与右舷吊舱推进器(12)停机，左舷双联浸没式喷水推进器组(4)与右舷双联浸没式喷水推进器组(10)全部工作，提供中速航行所需推力；
步骤三：中航速需求且工作环境对噪声水平要求低时，左舷吊舱推进器(6)与右舷吊舱推进器(12)运行，左舷双联浸没式喷水推进器组(4)与右舷双联浸没式喷水推进器组(10)处于部分工作状态，左舷吊舱推进器(6)与右舷吊舱推进器(12)提供主要推力；
步骤四：低航速需求时，选择最合适的推进模块工作组合模式，左舷吊舱推进器(6)与右舷吊舱推进器(12)低功率运行，左舷双联浸没式喷水推进器组(4)与右舷双联浸没式喷水推进器组(10)处于部分工作状态，二者均提供部分推力；
步骤五：舰船高速机动时，左舷双联浸没式喷水推进器组(4)与右舷双联浸没式喷水推进器组(10)和左舷吊舱推进器(6)与右舷吊舱推进器(12)全部工作，左舷双联浸没式喷水推进器组(4)与右舷双联浸没式喷水推进器组(10)可提供不同的推力大小产生转向力矩，左舷吊舱舵机(5)与右舷吊舱舵机(11)分别操控左舷吊舱推进器(6)与右舷吊舱推进器(12)侧向推力同步产生转向力矩，二者配合以提供足够转向力矩实现船舶高速机动指令。
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