CN111942557B - U型循环对流翼板推进装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及U型循环对流翼板推进装置，包括一体式中空结构的循环管路，循环管路的两端开口相对间隔设置；位于循环管路两端开口之间的间隔内安装有翼板，翼板端部安装有调节座，翼板随调节座摆动的轴线方向与循环管路两端开口的连线相互垂直；循环管路内部沿着轴向设置有一组或多组轴流泵，循环管路的两端开口分别为进口端和出口端，在轴流泵的作用下，流体从循环管路进口端进入后，从出口端流出并经翼板再由进口端进入构成循环，循环的流体对翼板产生推力，从而通过大部分流体在管路内循环流动产生推力的同时，有效抑制了现有推进器尾迹特征的产生，并且极大地助力于推进装置低噪、安静运行。

Description

U型循环对流翼板推进装置

技术领域

本发明涉及水下航行推进器技术领域，尤其是一种U型循环对流翼板推进装置。

背景技术

现有技术中，船舶或水下航行器主要通过旋转部件——螺旋桨，将机械能转化为船舶前进的动能，其主要作用机理可以简单地概括为：通过桨转动来带动水动，进而产生推进的作用力。

螺旋桨推进器具有推进效率较高的优点，但是其在振动、噪声、空泡等控制方面有先天的不足，主要原因为：螺旋桨旋转速度较高，桨叶外半径线速度过高，且直接暴露在水中，容易引起振动、噪声和空泡问题；此外螺旋桨在旋转运转过程中，不可避免的将一部分能量带入艉流，如桨叶表面产生空泡，容易将气泡传送至远后方，增加船舶的尾迹目标强度，不利于其目标隐蔽。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的U型循环对流翼板推进装置，从而有效抑制了现有推进器尾迹特征的产生，大大降低了推进装置整体的振动或噪声，助力于其低躁、安静运行。

本发明所采用的技术方案如下：

一种U型循环对流翼板推进装置，包括一体式中空结构的循环管路，循环管路的两端开口相对间隔设置；位于循环管路两端开口之间的间隔内安装有翼板，翼板端部安装有调节座，翼板随调节座摆动的轴线方向与循环管路两端开口的连线相互垂直；所述循环管路内部沿着轴向设置有一组或多组轴流泵，循环管路的两端开口分别为进口端和出口端，在轴流泵的作用下，流体从循环管路进口端进入后，从出口端流出并经翼板再由进口端进入构成循环，循环的流体对翼板产生推力。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述循环管路外形为U型结构，U型结构的两端端头均相向向内弯折延伸构成相对间隔设置的两端开口。

所述循环管路两平行臂内均安装有轴流泵；

单组轴流泵的结构为：包括从外部伸向循环管路内的驱动轴，驱动轴的轴向与循环管路平行臂相平行，驱动轴上沿着轴向依次套装有叶轮和导叶；相对于导叶，所述叶轮位于流体流动方向的上游，导叶为后置形式；所述导叶周向的边缘与循环管路内壁面固装，叶轮随驱动轴转动。

位于循环管路内部的驱动轴上套装有轴包套，轴包套为顺着流体流动方向布置的流体型片状结构，轴包套与流动方向相垂直的两端端部与循环管路内壁面固装。

所述驱动轴从循环管路U型结构的两个拐角处伸至内部。

所述循环管路内部腔体的拐角处内壁面上均安装有导流片；单个拐角处的导流片沿着垂直于流体流动的方向平行间隔设置有多片；单片导流片均顺着流体的流动方向布置。

所述循环管路外壁面的横截面为矩形结构，循环管路内部腔体的横截面为圆形结构。

所述腔体开口部设置为外张喇叭型结构，其与轴线之间的角度小于7°。

还包括底座，底座固装于船体承力机构上；所述底座两侧对称布置有两组循环管路，所述调节座安装于底座侧面。

本发明的有益效果如下：

本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过轴流泵的作用下，流体从循环管路进口端进入后，从出口端流出并经翼板再由进口端进入构成循环，循环的流体对翼板产生推力，从而通过大部分流体在管路内循环流动产生推力的同时，有效抑制了现有推进器尾迹特征的产生，并大大降低运行时振动或噪声，极大地助力于推进装置低噪、安静运行；

本发明还包括如下优点：

采用U型结构的循环管路进行循环对流，使得绝大部分流体实现在循环管路内的循环流动，保证了推进装置尾迹特征的有效抑制；并且轴流泵布置于循环管路内部，易于消声或隔振处理，有效助力于保障振动噪声的降低和抑制；

在翼板上设置攻角，通过攻角和循环水流流速的调节，来调整流动的流体作用于翼板的推力；

本发明的推进装置可方便地布置于船体的各个部位，其与船体本身的相互作用较小；并且没有外置的高速旋转部件，运行安全，对海洋生物的损害程度低；

轴包套的存在用于减小轴流泵的驱动轴对循环管路内部流动的干扰，从而提升流场均匀性，减小拐角处的管路振动

导流片的存在用于弱化腔体内拐角处的流体阻滞效应，减小管路拐角带来的扬程损失，提升流场均匀性，减小拐角处的管路振动。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明单组循环管路内轴流泵安装示意图。

图3为本发明循环管路内驱动轴的安装示意图。

图4为本发明驱动轴、轴包套及导流片的安装示意图。

其中：1、底座；2、循环管路；3、翼板；4、调节座；5、轴流泵；6、导流片；7、轴包套；21、腔体；22、开口部；51、叶轮；52、导叶；53、驱动轴。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

如图1和图2所示，本实施例的U型循环对流翼板推进装置，包括一体式中空结构的循环管路2，循环管路2的两端开口相对间隔设置；位于循环管路2两端开口之间的间隔内安装有翼板3，翼板3端部安装有调节座4，翼板3随调节座4摆动的轴线方向与循环管路2两端开口的连线相互垂直；循环管路2内部沿着轴向设置有一组或多组轴流泵5，循环管路2的两端开口分别为进口端和出口端，在轴流泵5的作用下，流体从循环管路2进口端进入后，从出口端流出并经翼板3再由进口端进入构成循环，循环的流体对翼板3产生推力，从而通过大部分流体在循环管路2内循环流动产生推力的同时，有效抑制了现有推进器尾迹特征的产生，并大大降低运行时振动或噪声，极大地助力于推进装置低噪、安静运行。

循环管路2外形为U型结构，U型结构的两端端头均相向向内弯折延伸构成相对间隔设置的两端开口。

循环管路2两平行臂内均安装有轴流泵5；采用U型结构的循环管路2进行循环对流，使得绝大部分流体实现在循环管路2内的循环流动，保证了推进装置尾迹特征的有效抑制；并且轴流泵5布置于循环管路2内部，易于消声或隔振处理，有效助力于保障振动噪声的降低和抑制。

单组轴流泵5的结构为：包括从外部伸向循环管路2内的驱动轴53，驱动轴53的轴向与循环管路2平行臂相平行，驱动轴53上沿着轴向依次套装有叶轮51和导叶52；相对于导叶52，叶轮51位于流体流动方向的上游（即来流方向），导叶52为后置形式；导叶52周向的边缘与循环管路2内壁面固装，叶轮51随驱动轴53转动。

循环管路2的总长度为叶轮51直径的10~15倍；叶轮51的叶数为3~11，导叶52的叶数为3~17；叶轮51前方的驱动轴53上还可套装有前置支撑，前置支撑的叶数为3~17，前置支撑与叶轮51之间的距离、叶轮51与导叶52之间的距离，均小于一倍的叶轮51直径。

如图3和图4所示，位于循环管路2内部的驱动轴53上套装有轴包套7，轴包套7为顺着流体流动方向布置的流体型片状结构，轴包套7与流动方向相垂直的两端端部与循环管路2内壁面固装；轴包套7的存在用于减小轴流泵5的驱动轴53对循环管路2内部流动的干扰，从而提升流场均匀性，减小拐角处的管路振动。

驱动轴53从循环管路2U型结构的两个拐角处伸至内部。

循环管路2内部腔体21的拐角处内壁面上均安装有导流片6；单个拐角处的导流片6沿着垂直于流体流动的方向平行间隔设置有多片；单片导流片6均顺着流体的流动方向布置；导流片6的存在用于弱化腔体21内拐角处的流体阻滞效应，减小管路拐角带来的扬程损失，提升流场均匀性，减小拐角处的管路振动。

循环管路2外壁面的横截面为矩形结构，循环管路2内部腔体21的横截面为圆形结构。

腔体21开口部22设置为外张喇叭型结构，其与轴线之间的角度小于7°；从而扩大翼板3的有效作用面积，改善循环管路2喷口处流体的流动均匀性，提升流体循环回收量。

还包括底座1，底座1固装于船体承力机构上；底座1两侧对称布置有两组循环管路2，调节座4安装于底座1侧面。

本实施例中的循环管路2可以是分段拼接、水密连接后构成的整体结构。

在翼板3上设置攻角，通过攻角和循环水流流速的调节，来调整流动的流体作用于翼板3的推力；翼板3随调节座4相对于底座1转动，从而调节翼板3与两个开口间流体流动方向间的夹角，即实现攻角的调节。

本实施例的推进装置可方便地布置于船体的各个部位，其与船体本身的相互作用较小；并且没有外置的高速旋转部件，运行安全，对海洋生物的损害程度低。

本发明结构紧凑、简单、合理、巧妙，从原理上有效抑制了现有推进器尾迹特征的产生，并极大地助力于推进装置底噪、安静运行，实用性好。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (9)

1.一种U型循环对流翼板推进装置，其特征在于：包括一体式中空结构的循环管路（2），循环管路（2）的两端开口相对间隔设置；位于循环管路（2）两端开口之间的间隔内安装有翼板（3），翼板（3）端部安装有调节座（4），翼板（3）随调节座（4）摆动的轴线方向与循环管路（2）两端开口的连线相互垂直；所述循环管路（2）内部沿着轴向设置有一组或多组轴流泵（5），循环管路（2）的两端开口分别为进口端和出口端，在轴流泵（5）的作用下，流体从循环管路（2）进口端进入后，从出口端流出并经翼板（3）再由进口端进入构成循环，循环的流体对翼板（3）产生推力。

2.如权利要求1所述的U型循环对流翼板推进装置，其特征在于：所述循环管路（2）外形为U型结构，U型结构的两端端头均相向向内弯折延伸构成相对间隔设置的两端开口。

3.如权利要求2所述的U型循环对流翼板推进装置，其特征在于：所述循环管路（2）两平行臂内均安装有轴流泵（5）；

单组轴流泵（5）的结构为：包括从外部伸向循环管路（2）内的驱动轴（53），驱动轴（53）的轴向与循环管路（2）平行臂相平行，驱动轴（53）上沿着轴向依次套装有叶轮（51）和导叶（52）；相对于导叶（52），所述叶轮（51）位于流体流动方向的上游，导叶（52）为后置形式；所述导叶（52）周向的边缘与循环管路（2）内壁面固装，叶轮（51）随驱动轴（53）转动。

4.如权利要求3所述的U型循环对流翼板推进装置，其特征在于：位于循环管路（2）内部的驱动轴（53）上套装有轴包套（7），轴包套（7）为顺着流体流动方向布置的流体型片状结构，轴包套（7）与流动方向相垂直的两端端部与循环管路（2）内壁面固装。

5.如权利要求3所述的U型循环对流翼板推进装置，其特征在于：所述驱动轴（53）从循环管路（2）U型结构的两个拐角处伸至内部。

6.如权利要求2所述的U型循环对流翼板推进装置，其特征在于：所述循环管路（2）内部腔体（21）的拐角处内壁面上均安装有导流片（6）；单个拐角处的导流片（6）沿着垂直于流体流动的方向平行间隔设置有多片；单片导流片（6）均顺着流体的流动方向布置。

7.如权利要求2所述的U型循环对流翼板推进装置，其特征在于：所述循环管路（2）外壁面的横截面为矩形结构，循环管路（2）内部腔体（21）的横截面为圆形结构。

8.如权利要求7所述的U型循环对流翼板推进装置，其特征在于：所述腔体（21）开口部（22）设置为外张喇叭型结构，其与轴线之间的角度小于7°。

9.如权利要求1所述的U型循环对流翼板推进装置，其特征在于：还包括底座（1），底座（1）固装于船体承力机构上；所述底座（1）两侧对称布置有两组循环管路（2），所述调节座（4）安装于底座（1）侧面。

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