CN111806664A - 一种增加水动力性能的吊舱推进器鳍板结构 - Google Patents

一种增加水动力性能的吊舱推进器鳍板结构 Download PDF

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舒永东
杜鹏
谢堂海
高天
陈代明
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    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
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    • B63H2005/1254—Podded azimuthing thrusters, i.e. podded thruster units arranged inboard for rotation about vertical axis
    • B63H2005/1258—Podded azimuthing thrusters, i.e. podded thruster units arranged inboard for rotation about vertical axis with electric power transmission to propellers, i.e. with integrated electric propeller motors

Abstract

本发明属于吊舱推进器技术领域，具体涉及一种增加水动力性能的吊舱推进器鳍板结构，该鳍板结构包括尾鳍和两个推力鳍，所述的吊舱推进器包括下箱体，下箱体的底部连接电机壳体，电机壳体的一端安装有螺旋桨，另一端安装尾鳍，所述尾鳍为平板十字型交叉结构；所述的两个推力鳍对称地设置在电机壳体的两侧壁上，且靠近螺旋桨的一端。本实用通过在吊舱推进器筒体位置布置对称分布地两个推力鳍，在尾部设置十字型尾鳍，以及优化鳍板的几何参数，来减小船舶阻力，减小船舶侧向力，增加船舶推进效率。

Description

一种增加水动力性能的吊舱推进器鳍板结构
技术领域
本发明属于吊舱推进器技术领域，具体涉及一种增加水动力性能的吊舱推进器鳍板结构。
背景技术
目前吊舱式推进器已广泛应用于潜水作业供应船、石油钻井平台、补给船、穿梭油轮及滚装船、破冰船及部分军船。吊舱式推进器将推进电机置于船舱外部，吊舱式推进器动力通过电缆传输，发电机发出的电能的通过电缆传输给置于船舱外部的电机，电机直接驱动螺旋桨旋转为船舶提供动力。
区别于传统舵桨推进器，牵引式吊舱推进器桨叶方向与航行方向相同，一定程度上改变了桨叶尾流情况。随着吊舱推进器的发展，对节能方面的要求也越来越高。
因此，如何在电机参数一定的情况下，为船舶带来更优秀的航行能力，是吊舱推进器优化设计的重要方向。
发明内容
本发明的目的是针对电机参数一定的情况下，如何为船舶带来更优航行性能的问题，提供一种增加水动力性能的吊舱推进器鳍板结构，通过在吊舱推进器筒体位置布置对称分布的两个推力鳍，在尾部设置十字型尾鳍，以及优化鳍板的几何参数，来减小船舶阻力，减小船舶侧向力，增加船舶推进效率。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案如下：
一种增加水动力性能的吊舱推进器鳍板结构，该鳍板结构包括尾鳍和两个推力鳍，所述的吊舱推进器包括下箱体，下箱体的底部连接电机壳体，电机壳体的一端安装有螺旋桨，另一端安装尾鳍，所述尾鳍为平板十字型交叉结构；所述的两个推力鳍对称地设置在电机壳体的两侧壁上，且靠近螺旋桨的一端。
进一步地，所述下箱体中间位置的截面为NACA形，推力鳍的截面为NACA形。
进一步地，所述尾鳍的尾鳍长度A与电机壳体外径K相等。
进一步地，所述尾鳍的尾端长度B为电机壳体外径K的0.2～0.4倍。
进一步地，所述尾鳍与电机壳体端部连接点之间的尾鳍厚度D为电机壳体外径K的0.1～0.2倍。
进一步地，所述尾鳍的尾鳍夹角C即尾鳍斜边与电机壳体横向中心轴线之间的夹角为40-60°，优选50°。
进一步地，所述推力鳍的前缘到螺旋桨的中心距离为F，前述中心距离F不大于1/2电机壳体外径K；优选地，中心距离F是电机壳体外径K的0.4～0.5倍。
进一步地，所述推力鳍的推力鳍弦长E是螺旋桨直径M的1/4-1/2倍；优选1/3倍。
进一步地，所述推力鳍的推力鳍圆周角度H即推力鳍的轴线与电机壳体纵向中心轴线之间的夹角为50-70°，优选60°。
进一步地，所述推力鳍的推力鳍展长G满足：G＝0.35M－0.5K；其中：M表示螺旋桨直径，K表示电机壳体外径。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明在吊舱推进器筒体位置即电机壳体外壁布置对称地两个推力鳍，在尾部设置十字型尾鳍；并且通过优化鳍板的几何参数，来减小船舶阻力，减小船舶侧向力，增加船舶推进效率。
本发明通过推力鳍和尾鳍的组合形式，加上鳍板的几何形状优化，在节能方面有突出作用，带有组合鳍结构的吊舱推进器的效率比无鳍吊舱推进器高出2.77％，而且附鳍吊舱在设计工况下的侧向力几乎为零，提高了船舶的直航性能，减小了船舶的能源消耗。
附图说明
图1为本发明整体的结构示意图；
图2为本发明的正视图；
图3为本发明的侧视图；
图中：1-尾鳍、2-推力鳍、3-下箱体、A-尾鳍长度、B-尾端长度、C-尾鳍夹角、D-尾鳍厚度、E-推力鳍弦长、F-推力鳍前缘到螺旋桨中心距离、G-推力鳍展长、H-推力鳍圆周角度、K-电机壳体外径、M-螺旋桨直径。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：该鳍板结构包括尾鳍1和两个推力鳍2，所述的吊舱推进器包括下箱体3，下箱体3的底部连接电机壳体，电机壳体的一端安装有螺旋桨，另一端安装尾鳍1，所述尾鳍1为平板十字型交叉结构；所述的两个推力鳍2对称地设置在电机壳体的两侧壁上，且靠近螺旋桨的一端。
在本实施方式中，由于吊舱推进器的尾部流场较为紊乱，带有翼型的尾鳍并不能产生更好的水动力性能。本实施方式在吊舱推进器的电机壳体端部设置尾鳍1，两侧对称设置推力鳍2，用来吸收螺旋桨旋转带来的尾部涡流；且尾鳍1设计为简易平板十字型交叉结构；推力鳍2的轴向位置越靠近螺旋桨，产生的有利影响越大；双鳍的优势大于单鳍，单鳍的优势大于无鳍。故本发明的推力鳍2为两个对称布置。
进一步地，所述下箱体3中间位置的截面为NACA形，推力鳍2的截面为NACA形，有效减小水流冲击。
进一步地，经设计分析，尾鳍1的尾鳍长度A与电机壳体外径K相等；尾鳍1的尾端长度B为电机壳体外径K的0.2～0.4倍；尾鳍1与电机壳体端部连接点之间的尾鳍厚度D为电机壳体外径K的0.1～0.2倍；所述尾鳍1的尾鳍夹角C即尾鳍斜边与电机壳体横向中心轴线之间的夹角为40-60°，优选50°
在本实施方式中，影响尾鳍1的实施效果的主要因素为尾鳍长度A、尾端长度B、尾鳍夹角C和尾鳍位置D；经设计分析，尾鳍长度A越长，尾鳍的前缘可以向前方延伸，更早的干预吊舱尾部涡流，当尾端长度B设置为0.2～0.4倍的电机壳体外径K，尾鳍夹角C设置为50°，尾鳍位置D设置为0.1～0.2倍的电机壳体外径K，此时更加有利于发挥尾鳍1的作用，进一步增强干预吊舱尾部涡流的能力，增强了尾鳍1的实施效果。
进一步地，推力鳍2的前缘到螺旋桨的中心距离为F，设置中心距离F不大于1/2电机壳体外径K；优选地，中心距离F是电机壳体外径K的0.4～0.5倍；设置推力鳍2的推力鳍弦长E是螺旋桨直径M的1/4-1/2倍；优选1/3倍；设置推力鳍2的推力鳍圆周角度H即推力鳍2的轴线与电机壳体纵向中心轴线之间的夹角为50-70°，优选60°；设置推力鳍2的推力鳍展长G满足：G＝0.35M－0.5K；其中：M表示螺旋桨直径，K表示电机壳体外径，即将推力鳍径向最大位置设置为0.7倍桨叶半径处。
在本实施方式中，推力鳍2的轴向位置越靠近螺旋桨，产生的有利影响越大，所以，双鳍的优势大于单鳍，单鳍的优势大于无鳍。故，两个推力鳍2为对称设置，且按照上述参数进行设置的推力鳍能够有效消除螺旋桨叶梢后方出现的梢涡，
通过上述推力鳍2和尾鳍1的组合形式，加上鳍板的几何形状优化，在节能方面有突出作用，经过计算，带有组合鳍结构的吊舱推进器的效率比无鳍吊舱推进器高出2.77％，而且附鳍吊舱在设计工况下的侧向力几乎为零，提高了船舶的直航性能，减小了船舶的能源消耗。
本发明的工作原理及使用流程：本发明安装好过后，尾鳍1设计为简易平板十字型交叉结构，尾鳍长度A等于电机壳体外径K，尾鳍长度A越长，尾鳍的前缘可以向前方延伸，可更早地干预吊舱尾部涡流，两个推力鳍2为对称设置，推力鳍2的轴向位置靠近螺旋桨，通过上述推力鳍2和尾鳍1的组合形式，加上鳍板的几何形状优化，在节能方面有突出作用提高了船舶的直航性能，减小了船舶的能源消耗。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种增加水动力性能的吊舱推进器鳍板结构，其特征在于：该鳍板结构包括尾鳍(1)和两个推力鳍(2)，所述的吊舱推进器包括下箱体(3)，下箱体(3)的底部连接电机壳体，电机壳体的一端安装有螺旋桨，另一端安装尾鳍(1)，所述尾鳍(1)为平板十字型交叉结构；所述的两个推力鳍(2)对称地设置在电机壳体的两侧壁上，且靠近螺旋桨的一端。
2.根据权利要求1所述的一种增加水动力性能的吊舱推进器鳍板结构，其特征在于：所述下箱体(3)中间位置的截面为NACA形，推力鳍(2)的截面为NACA形。
3.根据权利要求1所述的一种增加水动力性能的吊舱推进器鳍板结构，其特征在于：所述尾鳍(1)的尾鳍长度A与电机壳体外径K相等。
4.根据权利要求1所述的一种增加水动力性能的吊舱推进器鳍板结构，其特征在于：所述尾鳍(1)的尾端长度B为电机壳体外径K的0.2～0.4倍。
5.根据权利要求1所述的一种增加水动力性能的吊舱推进器鳍板结构，其特征在于：所述尾鳍(1)与电机壳体端部连接点之间的尾鳍厚度D为电机壳体外径K的0.1～0.2倍。
6.根据权利要求1所述的一种增加水动力性能的吊舱推进器鳍板结构，其特征在于：所述尾鳍(1)的尾鳍夹角C即尾鳍斜边与电机壳体横向中心轴线之间的夹角为40-60°，优选50°。
7.根据权利要求1所述的一种增加水动力性能的吊舱推进器鳍板结构，其特征在于：所述推力鳍(2)的前缘到螺旋桨的中心距离为F，前述中心距离F不大于1/2电机壳体外径K；优选地，中心距离F是电机壳体外径K的0.4～0.5倍。
8.根据权利要求1所述的一种增加水动力性能的吊舱推进器鳍板结构，其特征在于：所述推力鳍(2)的推力鳍弦长E是螺旋桨直径M的1/4-1/2倍；优选1/3倍。
9.根据权利要求1所述的一种增加水动力性能的吊舱推进器鳍板结构，其特征在于：所述推力鳍(2)的推力鳍圆周角度H即推力鳍(2)的轴线与电机壳体纵向中心轴线之间的夹角为50-70°，优选60°。
10.根据权利要求1所述的一种增加水动力性能的吊舱推进器鳍板结构，其特征在于：所述推力鳍(2)的推力鳍展长G满足：G＝0.35M－0.5K；其中：M表示螺旋桨直径，K表示电机壳体外径。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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