CN111532408A - 低振动高效双导管桨前节能装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种低振动高效双导管桨前节能装置，包括两第一径向导叶、一第一圆弧导管、一第二圆弧导管和若干第二径向导叶：第一径向导叶沿一艉轴的径向布设且第一径向导叶的第一端固定于艉轴的外围；第二径向导叶沿艉轴的径向布设并位于两第一径向导叶之间，第二径向导叶连接艉轴的外围或通过第一圆弧导管和/或第二圆弧导管连接第一径向导叶；第一圆弧导管和第二圆弧导管分别连接第一径向导叶和第二径向导叶或连接至少两第二径向导叶。本发明的一种低振动高效双导管桨前节能装置，能够充分利用船舶尾部伴流场的水动力特点，提高节能效果，且结构可靠性大大增加，降低了出现结构破坏和共振的风险。
Description
技术领域
本发明涉及桨前节能装置领域，尤其涉及一种低振动高效双导管桨前节能装置。
背景技术
当前船舶行业，船东对于油耗的要求日益严格，船舶排放越来越低碳环保，越来越多的新建和改造船舶安装桨前预旋节能导管。目前市场上的桨前预旋节能导管主要包括仅数个预旋导叶形式以及数个预旋导叶加一个扇形导管的组合形式，上述两种形式未能充分利用船舶尾部伴流场特征提高节能效果，且目前随着大直径螺旋桨的出现，导叶长度随之过长，存在着结构强度安全问题，同时，节能装置的振动性能也变差，更容易与主船体振源发生共振而导致破坏，且导叶自由振动时振动幅度过大也会影响节能导管的节能效果。
目前，桨前预旋节能导管的形式主要有：数个预旋导叶和数个预旋导叶加一个扇形导管的组合体，如仅有导叶的形式，导叶数量可以为3、4、5等，依船舶尾部流场而定。导叶加一个扇形导管的组合体，是目前市场上最为普遍的产品形式，导叶的数量同样不固定，但其形式有各种各样：扇形导管可以位于导叶的长度范围内，也可以位于导叶的顶端，导管既可以是部分圆弧，也可以是一个整圆。
现有的无扇形导管或者一个扇形导管的桨前预旋节能导管不能够充分利用船舶尾部伴流场，其节能潜力未能充分发挥。
导叶为焊接于尾部船体的细长结构，对于无扇形导管的节能装置，单个导叶为仅有一个支点的悬臂梁，其发生结构破坏和共振的风险较高。相对而言，一个扇形导管加导叶的组合体在上述方面有很大改善，但现在大直径的螺旋桨越来越多的应用于大型船舶上，导叶的长度也随之增加，导致导叶越来越细长化，仍然存在较高的结构破坏以及共振的风险。
发明内容
针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种低振动高效双导管桨前节能装置，能够充分利用船舶尾部伴流场的水动力特点，提高节能效果，而且由于双导管的存在，整个节能装置的结构可靠性大大增加，很大程度上降低了节能装置出现结构破坏和共振的风险。
为了实现上述目的，本发明提供一种低振动高效双导管桨前节能装置，包括两第一径向导叶、一第一圆弧导管、一第二圆弧导管和若干第二径向导叶：或仅包括两第一径向导叶、一第一圆弧导管和一第二圆弧导管；所述第一径向导叶沿一艉轴的径向布设且所述第一径向导叶的第一端固定于所述艉轴的外围；
当包括所述第二径向导叶时，所述第二径向导叶沿所述艉轴的径向布设并位于两所述第一径向导叶之间，所述第二径向导叶连接所述艉轴的外围或通过所述第一圆弧导管和/或所述第二圆弧导管连接所述第一径向导叶；所述第一圆弧导管连接所述第一径向导叶和所述第二径向导叶或连接至少两所述第二径向导叶；所述第二圆弧导管连接所述第一径向导叶和所述第二径向导叶或连接至少两所述第二径向导叶；所述第二圆弧导管距离所述艉轴的距离大于所述第一圆弧导管距离所述艉轴的距离。
优选地，当仅包括两所述第一径向导叶、所述第一圆弧导管和所述第二圆弧导管时，所述第一圆弧导管固定于两所述第一径向导叶的相邻侧部之间，所述第二圆弧导管固定于两所述第一径向导叶的相邻侧部之间、一所述第一径向导叶的侧部与另一所述第一径向导叶的第二端之间或两所述第一径向导叶的第二端之间。
优选地，当包括所述第二径向导叶时，所述第二径向导叶的数量为1至6个。
优选地，所述第一径向导叶的长度等于所述第一圆弧导管至所述艉轴的距离、等于所述第二圆弧导管至所述艉轴的距离或大于所述第二圆弧导管至所述艉轴的距离。
优选地，所述第二径向导叶的第一端连接所述艉轴的外围、所述第一圆弧导管或所述第二圆弧导管；所述第二径向导叶的第二端连接所述第一圆弧导管、所述第二圆弧导管或超出所述第二圆弧导管外。
优选地，所述第一圆弧导管的第一端连接所述第一径向导叶的侧部、所述第一径向导叶的第二端、所述第二径向导叶的侧部、所述第二径向导叶的第一端或所述第二径向导叶的第二端；所述第一圆弧导管的第二端连接所述第二径向导叶的侧部、所述第二径向导叶的第一端、所述第二径向导叶的第二端、所述第一径向导叶的侧部或所述第一径向导叶的第二端。
优选地，所述第二圆弧导管的第一端连接所述第一径向导叶的侧部、所述第一径向导叶的第二端、所述第二径向导叶的侧部、所述第二径向导叶的第一端或所述第二径向导叶的第二端；所述第二圆弧导管的第二端连接所述第二径向导叶的侧部、所述第二径向导叶的第一端、所述第二径向导叶的第二端、所述第一径向导叶的侧部或所述第一径向导叶的第二端。
本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：
通过第一径向导叶、第一圆弧导管、第二圆弧导管和第二径向导叶的配合，可更好的对尾部伴流场进行整流，提高节能效果。采用双导管形式，大大降低了节能装置的发生结构破坏和共振的风险。
附图说明
图1为本发明实施例三叶形式的低振动高效双导管桨前节能装置的结构示意图；
图2为本发明实施例四叶形式的低振动高效双导管桨前节能装置的结构示意图；
图3为本发明实施例五叶形式的低振动高效双导管桨前节能装置的结构示意图。
具体实施方式
下面根据附图1～图3，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本发明的功能、特点。
请参阅图1，本发明实施例一的一种低振动高效双导管桨前节能装置，包括两第一径向导叶1、一第一圆弧导管2和一第二圆弧导管3；第一径向导叶1沿一艉轴的径向布设且第一径向导叶1的第一端固定于艉轴的外围；第一圆弧导管2固定于两第一径向导叶1的相邻侧部之间，第二圆弧导管3固定于两第一径向导叶1的相邻侧部之间、一第一径向导叶1的侧部与另一第一径向导叶1的第二端之间或两第一径向导叶1的第二端之间。
请参阅图1，本发明实施例二的一种低振动高效双导管桨前节能装置，其结果与实施例一基本相同，其区别在于：还若干第二径向导叶4：
第二径向导叶4沿艉轴的径向布设并位于两第一径向导叶1之间，第二径向导叶4连接艉轴的外围或通过第一圆弧导管2和/或第二圆弧导管3连接第一径向导叶1；第一圆弧导管2连接第一径向导叶1和第二径向导叶4或连接至少两第二径向导叶4；第二圆弧导管3连接第一径向导叶1和第二径向导叶4或连接至少两第二径向导叶4；第二圆弧导管3距离艉轴的距离大于第一圆弧导管2距离艉轴的距离。
其中，第二径向导叶4的数量为1至6个。图2中第二径向导叶4个数为2；图3中第二径向导叶4个数为3。
请参阅图1～图3，第一径向导叶1的长度等于第一圆弧导管2至艉轴的距离、等于第二圆弧导管3至艉轴的距离或大于第二圆弧导管3至艉轴的距离。
第二径向导叶4的第一端连接艉轴的外围、第一圆弧导管2或第二圆弧导管3；第二径向导叶4的第二端连接第一圆弧导管2、第二圆弧导管3或超出第二圆弧导管3外。
第一圆弧导管2的第一端连接第一径向导叶1的侧部、第一径向导叶1的第二端、第二径向导叶4的侧部、第二径向导叶4的第一端或第二径向导叶4的第二端；第一圆弧导管2的第二端连接第二径向导叶4的侧部、第二径向导叶4的第一端、第二径向导叶4的第二端、第一径向导叶1的侧部或第一径向导叶1的第二端。
第二圆弧导管3的第一端连接第一径向导叶1的侧部、第一径向导叶1的第二端、第二径向导叶4的侧部、第二径向导叶4的第一端或第二径向导叶4的第二端；第二圆弧导管3的第二端连接第二径向导叶4的侧部、第二径向导叶4的第一端、第二径向导叶4的第二端、第一径向导叶1的侧部或第一径向导叶1的第二端。
本发明实施例的一种低振动高效双导管桨前节能装置，能够充分利用船舶尾部伴流场的水动力特点，提高节能效果，而且由于双导管的存在，整个节能装置的结构可靠性大大增加，很大程度上降低了节能装置出现结构破坏和共振的风险。
经CFD数值模拟，在自航状态下，较现有单导管节能装置水动力节能效果提高>0.2％。经有限元数值模拟，在自航状态下，较现有单导管节能装置结构强度有大幅提升，结构振动性能大幅改善。
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种低振动高效双导管桨前节能装置，其特征在于，包括两第一径向导叶、一第一圆弧导管、一第二圆弧导管和若干第二径向导叶：或仅包括两第一径向导叶、一第一圆弧导管和一第二圆弧导管；所述第一径向导叶沿一艉轴的径向布设且所述第一径向导叶的第一端固定于所述艉轴的外围；
当包括所述第二径向导叶时，所述第二径向导叶沿所述艉轴的径向布设并位于两所述第一径向导叶之间，所述第二径向导叶连接所述艉轴的外围或通过所述第一圆弧导管和/或所述第二圆弧导管连接所述第一径向导叶；所述第一圆弧导管连接所述第一径向导叶和所述第二径向导叶或连接至少两所述第二径向导叶；所述第二圆弧导管连接所述第一径向导叶和所述第二径向导叶或连接至少两所述第二径向导叶；所述第二圆弧导管距离所述艉轴的距离大于所述第一圆弧导管距离所述艉轴的距离。
2.根据权利要求1所述的低振动高效双导管桨前节能装置，其特征在于，当仅包括两所述第一径向导叶、所述第一圆弧导管和所述第二圆弧导管时，所述第一圆弧导管固定于两所述第一径向导叶的相邻侧部之间，所述第二圆弧导管固定于两所述第一径向导叶的相邻侧部之间、一所述第一径向导叶的侧部与另一所述第一径向导叶的第二端之间或两所述第一径向导叶的第二端之间。
3.根据权利要求1所述的低振动高效双导管桨前节能装置，其特征在于，当包括所述第二径向导叶时，所述第二径向导叶的数量为1至6个。
4.根据权利要求3所述的低振动高效双导管桨前节能装置，其特征在于，所述第一径向导叶的长度等于所述第一圆弧导管至所述艉轴的距离、等于所述第二圆弧导管至所述艉轴的距离或大于所述第二圆弧导管至所述艉轴的距离。
5.根据权利要求4所述的低振动高效双导管桨前节能装置，其特征在于，所述第二径向导叶的第一端连接所述艉轴的外围、所述第一圆弧导管或所述第二圆弧导管；所述第二径向导叶的第二端连接所述第一圆弧导管、所述第二圆弧导管或超出所述第二圆弧导管外。
6.根据权利要求5所述的低振动高效双导管桨前节能装置，其特征在于，所述第一圆弧导管的第一端连接所述第一径向导叶的侧部、所述第一径向导叶的第二端、所述第二径向导叶的侧部、所述第二径向导叶的第一端或所述第二径向导叶的第二端；所述第一圆弧导管的第二端连接所述第二径向导叶的侧部、所述第二径向导叶的第一端、所述第二径向导叶的第二端、所述第一径向导叶的侧部或所述第一径向导叶的第二端。
7.根据权利要求6所述的低振动高效双导管桨前节能装置，其特征在于，所述第二圆弧导管的第一端连接所述第一径向导叶的侧部、所述第一径向导叶的第二端、所述第二径向导叶的侧部、所述第二径向导叶的第一端或所述第二径向导叶的第二端；所述第二圆弧导管的第二端连接所述第二径向导叶的侧部、所述第二径向导叶的第一端、所述第二径向导叶的第二端、所述第一径向导叶的侧部或所述第一径向导叶的第二端。
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