CN1093665A

CN1093665A - 高速排水型船舶敞水推进装置

Info

Publication number: CN1093665A
Application number: CN 94112062
Authority: CN
Inventors: 周锦宇
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-02-25
Filing date: 1994-02-25
Publication date: 1994-10-19

Abstract

高速排水型船舶敞水推进装置，推进器位于船体 3—4，5站的范围内，特点是推进器设计呈具有两个以上螺旋桨前后串列安装的桨串结构，在推进器的桨串外还设有固定安装的筒形敞水整流增压装置，该装置的进水口大于出水口直径。本发明推进器螺距小，盘面比大、在高速转动时能产生整流作用，因工作时水流场环境得到改善，使推进力成倍提高，使排水型船舶在同等吨位尺度等条件下，航速可提高到40节以上，节省动力20—30％左右，对高速舰船和民用船舶的设计将产生重大突破。

Description

本发明属于船舶推进技术，尤其是一种用于高速排水型船舶的敞水推进器装置。

船舶的推进装置，由明轮的位于船舶干舷两侧发展到尾部螺旋桨推进方式以来，已有百年以上历史，许多国家船舶科技工作者为能提高船舶航速进行了大量的研究。根据现代运输的需求，提高船舶航速势在必行。随着各国武器兵种发展的趋势，海军为完成现代化的作战任务，提出舰艇的航速要提高到80-100节的要求，这对现有靠常规尾推进装置的船舶来说确实是望尘莫及的。

要想使船舶的航速有新的突破，必须研究能克服船舶排水航行阻力的规律，并且寻求新的推进原理及其推进装置，使推进力和推进效率成倍成倍地提高。才能实现排水型船舶的高速化。但是常规尾推进方式的船舶，最大缺点是船体与推进器之间相互影响，对提高航速起到制约作用。首先是船体设计是按一定排水量而设计，在运动中船体与水流（体）产生相互作用时，船体必须在单位时间内将水向两侧排开，而船体运动时随着速度增大所排开水的量积也同时增大，随着船速的提高，导致在船体尾部形成低压区，严重时会产生涡流分离区，从理论上分析，船舶推进器处于这样的伴流场中工作是极为不利的。又因为螺旋桨的推进力能产生诱导流体量积，并且随着推进器转速提高，排出诱导流体量积也越大，水流来不及对伴流场及时补充，导致在船体尾部形成低压区或涡流分离区，这犹如在推进器前面进行堵塞水流，不管推进器怎么提高转速，也无法排出更多水量，根据牛顿第三运动定律：作用力与反作用力相等，因而也无法产生更大推力。所以说推进器布置在船尾，对发展高速船舶是困难的。

另外，船体运动也影响推进器本身效率。推进器工作时有一种对桨前方进行的吸水作用，增加了桨前方的水流速度，因而增加了船体的水流摩擦阻力。同时，推进器工作在这种流场中所产生的推进力比敞水均匀来流场中低。随着航速提高船尾涡流区的出现，不均匀来流场对推进器影响会造成船体尾部轴系振动等一系列问题。

为了大幅度提高排水型船舶的航速，中国专利CN86106368（名称为：船舶底舭部牵引涡轮式螺旋桨推进器）公开了将各类船舶的螺旋桨推进器设置于船体尾部O站向前3-4，5站的船舭部两侧，又在螺旋桨叶外加设一导管喷射装置，特别是CN87103726A（名称为：排水型船舶流线型敞水船体）公开了将船舶的舷舭部线型设计成向内凹呈W型线型船体（W型的船体在2-6站范围内），推进器位于船体尾部O站向前3.5-4.5站的W型船体线型内。上述专利有利于提高船舶推进效率，提高了船速，也提高了船舶的操纵性、稳定性。

本发明的目的是克服传统尾推进船舶的技术难题，从而在上述专利的技术基础上，即在上述专利的排水型船舶W型线型内设计安装一种效果更佳的高速敞水推进器装置，使船舶航速的更进一步提高出现重大突破。

本发明的推进器仍位于船体总长设为10站的从尾部O站向前3-4.5站的范围内，特别是将推进器设计成至少具有两个以上螺旋桨前后串列安装的桨串结构（可呈对称或非对称安装），在推进器的桨串外还设有固定安装的筒形敞水整流增压装置。该装置的进水口直径可大于其出水口直径。

本发明的特点还在于：推进器装置位于敞水船体的船舭部两侧船舷边与船底基线相连接的内凹线型内，其具体线型的内凹深度可根据船舶的航速和主机功率确定。

本发明还设计成将推进器桨叶叶梢位于船体空载时的设计水线以下。（在具体设计制造时，离该设计水线的距离应≥5cm为宜）。

本发明所设计的推进器装置具有螺距小，盘面比大，在高速转动时能产生整流作用，能将水流场诱导并提高为一个均匀敞水流场，使推进器所产生推进力满足诱导流体量需要，由于推进器工作的水流场环境得到改善，使推进器在主机功率选择增大的情况下可成倍提高推进力，使排水型船舶在同等吨位，同样主尺度，方形系数，设计吃水指标相同的条件下，航速可提高到40节以上，与常规船舶对比，可节省20-30%左右动力。由此可知，本发明将克服常规船舶尾推进器的推力减额，使船舶纵向运动推进器不易露出水面产生空泡现象（注：有较大波浪进，常规尾推进的船舶，推进器容易露出水面），提高船舶在恶劣条件下的适航性，对于具有高速要求的舰船和民用客货轮的设计将产生重大突破。

以下结合实施例对本发明的具体结构作进一步说明。

图1是本发明船舶的侧面示意图;

图2是本发明的螺旋桨位于3.5站的横剖面示意图（为一种双桨串式安装结构）;

图3是桨串上前后共设有4个桨的结构示意图;

图4是桨串上前后共设有10桨的结构示意图。

其中：1船体，2空载时的设计水线，3舵，4船底基线，5呈桨串结构的推进器，6桨轴，7螺旋桨（叶），8筒形敞水整流增压装置，9进水口，10出水口，11主机。ⅠⅡⅢ……Ⅹ为船舶各站位。

参照附图可知，在具体设计安装时，推进器5的桨叶叶梢应不超过船舷边，以离船舷边的距离≥10cm为好，推进器5桨叶叶梢不超过船底基线4，以离船底基线5cm以上为好。

在具体设计制造时，推进器桨轴6的传动方式可为T型传动，或者也可为液压传动。

本发明的筒形敞水整流增压装置8在具体设计制造时，其进水口（9）直径比出水口（10）直径可大于10%以上。

Claims

1、一种高速排水型船舶敞水推进装置，推进器位于船体总长设为10站的从尾部O站向前3-4.5站的范围内，其特征是该推进器呈至少具有两个以上螺旋桨前后串列安装的桨串列安装的桨串结构，在推进器(5)的桨串外还设有固定安装的筒形敞水整流增压装置(8)，该筒形敞水整流增压装置(8)的进水口(9)直径大于出水口(10)直径。

2、根据权利要求1所述的推进器装置，其特征是推进器（5）位于敞水船体的船舭部两侧船舷边与船底基线（4）相连接的内凹线型内，其具体线型的内凹深度可根据船舶的航速和主机功率确定。

3、根据权利要求1所述的推进装置，其特征是推进器桨叶叶梢位于船体（1）空载时的设计水线（2）以下。

4、根据权利要求2所述的推进装置，其特征是推进器（5）的桨叶叶梢不超过船舷边，以离船舷边的距离≥10cm为好，推进器（5）桨叶叶梢不超过船底基线（4），以离船底基线5cm以上为好。

5、根据权利要求3所述的推进装置，其特征是推进器（5）的桨叶叶梢以离空载时设计水线（2）的距离≥5cm为宜。

6、根据权利要求1所述的推进装置，其特征是推进器桨轴（6）的传动方式可为T型转动，也可为液压传动。

7、根据权利要求1所述的推进装置，其特征是筒形敞水整流增压装置（8）的进水口（9）直径比出水口（10）直径可大于10%以上。