CN112124542B - 船舶水动力综合节能装置及安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了船舶水动力综合节能装置及安装方法，船舶水动力综合节能装置，其特征在于，它包括用于对螺旋桨产生的涡流进行消能的桨舵组合消涡节能装置，所述桨舵组合消涡节能装置固定安装在螺旋桨尾轴的尾部，并与舵叶转动配合；包括安装在舵叶上用于消涡整流的组合式节能整流鳍；包括安装在船舶本体的双尾鳍上，并位于螺旋桨之前的前置整流鳍结构。此综合节能装置针对现有的船舶节能技术所存在不足，分别采用相应的技术方案对其进行改进，以求达到节能目的，而且将所有的节能方式有机综合利用之后，能够起到最终的节能效果。

Description

船舶水动力综合节能装置及安装方法

技术领域

本发明涉及船舶节能技术领域，特别是涉及船舶水动力综合节能装置及安装方法。

背景技术

现有的船舶节能方式主要有以下几种：

第一种，是在螺旋桨尾端面安装消涡鳍。用以回收螺旋桨毂涡能量损失的船舶水动力节能装置；是将螺旋桨将军帽增设与螺旋桨片数相同的小叶片，随螺旋桨同轴旋转。当船舶航行前进时，螺旋桨转动时在桨毂附近流场会产生涡流损耗能量，安装在螺旋桨毂后的消涡鳍在同步工作，打散毂涡、矫直尾流，从而降低螺旋桨扭矩并增加推力，使螺旋桨涡流能量损失减少，达到提高效率的目的。

第二种，是采用节能舵球。舵球通常安装在船舶舵叶上正对螺旋桨的中心位置，舵球首为半球型，并分两半向舵叶后方延伸，形成长水滴流线形型体，填充了螺旋桨彀后的低压空间，对桨后水流有良好的整流作用，从而减少了紊流以及水流旋转引起的能量损失。

第三种，在螺旋桨前前置导管。前置导管是一个半圆管形的半导管，安装于螺旋桨前上方，导管的截面为机翼形，由横向纵隔板组成框架与船体外板焊接而成。前置导管安装于螺旋桨的前上方，水流流经机翼形截面时，在机翼断面处产生环流，环流的作用加快了导管内的水流进度，导管外的流速降低，其结果将有较多的水均匀流向螺旋桨上方2/3盘面处，提高了螺旋桨效率；在导管环流作用下，尾部水流分离现象小，减小了旋涡阻力，降低了能量损失。

第四种，在内河船上拉杆襟翼舵或者舵两端加装制流板。

上述几种节能方式分别存在一下几个方面的问题：

第一种，消涡鳍的特征是在主螺旋桨的后方增加设置一个小的螺旋桨，小桨直径约为主桨的0.2-0.28D，小螺旋桨的制造需要制模、铸造、加工、打磨等诸多加工环节，其制造艺复杂，成本高。

第二种，舵球这一技术由于制造工艺简易被广泛采用，但是，该节能装置与螺旋桨后的安装间隙客观上存在一段距离空档，使这一距离与螺旋桨消涡鳍过渡不畅，螺旋桨后的涡流实际还有一段未有消减，损失了螺旋桨后舵球的消涡效果。再有：在船舶操舵使舵叶转动大于0°~35°之时，舵球随舵叶转动后与螺旋桨轴系中心线形成了夹角，这时的舵球横档在螺旋桨之后，非但不能够对螺旋桨浆后涡流起到消减的作用，反而会形成阻力和使共浆后尾流更加紊乱。

第三种，虽然，螺旋桨前置导管后有良好的节能效率，但是用于内河船时，由于受水域自然情况影响，在季节性涨水之时，陆域上杂物杂草受涨水影响而大量漂浮于水面，不可避免形成对桨前的前置导管形成缠绕，缠绕后的前置导管就使共节能效果于前功尽弃，又进一步增加船舶航行阻力，更为严重的是，给船舶安全带来隐患，其连锁反应可能造成巨大经济损失。

第四种，但是拉杆襟翼舵较为复杂的结构的水密壳体体积较大，为了制造方便，工厂一般将拉杆舵的拉杆腔制造成一个长方体形状，这种长方体在船舶航行中，螺旋桨尾流流经之这一长方体时，会产生上下左右紊乱的绕流，紊乱的绕流会损失螺旋桨推力，这种在螺旋桨后较大的体积又增大了形状阻力。

发明内容

本发明的主要目的是解决上述背景技术存在的不足，提供船舶水动力综合节能装置及安装方法，此综合节能装置针对现有的船舶节能技术所存在不足，分别采用相应的技术方案对其进行改进，以求达到节能目的，而且将所有的节能方式有机综合利用之后，能够起到最终的节能效果。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：船舶水动力综合节能装置，其特征在于，它包括用于对螺旋桨产生的涡流进行消能的桨舵组合消涡节能装置，所述桨舵组合消涡节能装置固定安装在螺旋桨尾轴的尾部，并与舵叶转动配合；

包括安装在舵叶上用于消涡整流的组合式节能整流鳍；

包括安装在船舶本体的双尾鳍上，并位于螺旋桨之前的前置整流鳍结构。

所述桨舵组合消涡节能装置包括安装在船舶本体尾部的螺旋桨尾轴，所述螺旋桨尾轴上安装有螺旋桨，所述螺旋桨尾轴的尾部安装有用于消涡的消涡装置，所述消涡装置与螺旋桨的螺旋桨毂固定相连，并跟随螺旋桨尾轴一起转动；所述消涡装置的尾部延伸至舵叶内部的凹槽；所述舵叶通过舵叶转轴组件安装在船舶本体的尾部。

所述螺旋桨尾轴包括键槽轴段，所述消涡装置通过平键与键槽轴段构成键传动；所述键槽轴段之后为螺纹轴段和锥形轴段，所述螺旋桨的螺旋桨毂通过键配合安装在锥形轴段上，所述螺纹轴段上并位于螺旋桨的外侧固定安装有螺纹挡圈，所述螺纹挡圈通过第一螺栓组件与螺旋桨固定相连；所述消涡装置通过第二螺栓组件与螺旋桨固定相连，所述锥形轴段与轴承轴段过渡相连，所述轴承轴段通过轴承支撑在轴承座上，所述轴承座通过第三螺栓组件安装在尾轴座上，所述轴承轴段的尾部为密封轴段，所述密封轴段与尾轴座相配合。

所述密封轴段和尾轴座之间设置有密封套，所述密封套通过第四螺栓组件固定安装在尾轴座上，所述密封套和密封轴段之间设置有密封填料，所述尾轴座通过轴座支撑板与船舶本体固定相连。

所述消涡装置包括消涡轴座，所述消涡轴座的中心部位设置有连接轴套，所述连接轴套与螺旋桨尾轴的键槽轴段配合相连，并传递扭矩；所述消涡轴座的外端面固定有圆柱壳体，所述圆柱壳体的尾部过渡有流线型壳体，所述流线型壳体的外端面通过弧形罩密封；所述消涡轴座的另一端设置有连接法兰，所述连接法兰上均布加工有法兰通孔，所述法兰通孔与通过第二螺栓组件与螺旋桨端面配合相连；所述消涡轴座上加工有沿着径向均布的径向螺纹孔；

所述流线型壳体和圆柱壳体为一体化结构，由无缝钢管材料采用缩管式热加工工艺制作而成。

所述消涡轴座的外部配合安装有封口圈组件，所述封口圈组件采用两半合成，包括上半圆圈和下半圆圈，所述上半圆圈和下半圆圈的中间部位都加工有沿其径向布置的阶梯孔，所述阶梯孔上安装有用于和径向螺纹孔配合的径向螺栓组件，并将整个封口圈组件固定在消涡轴座的外部。

所述组合式节能整流鳍包括上制流整流鳍，所述上制流整流鳍固定安装在舵叶的顶部，并沿着舵叶流线机翼截面布置；所述舵叶的外壁上固定安装有沿着舵叶上流线机翼剖面布置的水平整流鳍；所述舵叶的底部固定安装有沿着舵叶流线机翼截面布置的下制流整流鳍；所述舵叶的舵套管伸出船体至舵叶顶缘段安装有流线机翼形导流鳍；

所述上制流整流鳍、水平整流鳍、下制流整流鳍和流线机翼形导流鳍都采用流线型结构。

所述前置整流鳍结构包括固定在船舶本体底部的双尾鳍上的第一水平翼形整流鳍和第二水平翼形整流鳍；

在双尾鳍的下部设置有沿双尾鳍轴系中心线倾斜设置的倾斜整流鳍；

所述第一水平翼形整流鳍、第二水平翼形整流鳍和倾斜整流鳍的外形轮廓进流端以船体外板为起点，大侧斜向后延伸至螺旋桨前端；

所述第一水平翼形整流鳍和第二水平翼形整流鳍在沿双尾鳍轴系中心线的水平线上分左右设置。

所述第一水平翼形整流鳍和第二水平翼形整流鳍的大侧端尾部宽度≤螺旋桨直径；

所述第一水平翼形整流鳍和第二水平翼形整流鳍的大侧端距离螺旋桨一段距离；

所述第一水平翼形整流鳍、第二水平翼形整流鳍和倾斜整流鳍的剖面设计成机翼形剖面。

船舶水动力综合节能装置的桨舵组合消涡节能装置的安装方法，包括以下步骤：

步骤一，将螺旋桨通过螺纹挡圈定位安装在螺旋桨尾轴的锥形轴段上；

步骤二，将螺纹挡圈通过第一螺栓组件与螺旋桨固定相连；

步骤三，将消涡装置的连接轴套通过平键定位安装在螺旋桨尾轴的键槽轴段上；

步骤四，通过第一螺栓组件将消涡装置的连接法兰与螺旋桨的端面固定相连；

步骤五，将封口圈组件的上半圆圈和下半圆圈通过径向螺栓组件固定安装在消涡轴座的外部，进而对其内部结构进行密封防护；

步骤六，安装时保证消涡装置的流线型壳体延伸到舵叶内部一段长度。

本发明有如下有益效果：

1、通过采用上述结构的桨舵组合消涡节能装置其能够高效的消除螺旋桨后涡流，使螺旋桨后与舵叶具有良好配合，最终达到浆、舵组合式的消涡节能效果，提高了螺旋桨推进效率，从而实现消涡节能和减阻。此外，由于此消涡装置与螺旋桨固定相连，其不会受到舵机转向的影响，即使是舵叶转向时，也能够获得最佳的消能效果。

2、通过上述的消涡装置其很好的替代了现有的舵球消涡方式，而且此消涡装置不会受到舵叶转向的影响。进而尽可能的减低了螺旋桨尾涡的负面影响。

3、通过上述的密封圈组件能够对消涡轴座的内部结构起到很好的密封保护作用。

4、通过采用上述的组合式节能整流鳍相对于不设置导流鳍可以明显减小形状阻力，进而起到很好的船舶节能效果。

5、此外在舵叶上安装用于消涡整流的组合式节能整流鳍，并将其设计成流线机翼形的整流鳍，根据机翼产生升力的原理，以上三项可提供的些许升力可以在船舶冲滩时提高冲滩能力。同理，船舶在正常航行时对增加螺旋桨推力，提高航速亦是一项简易便捷的解决方案。

6、通过在双尾鳍轴系中心线的高度水平面设置一对水平翼形整流鳍，外形轮廓的进流端以船体外板为起点，大侧斜向后延伸至螺旋桨前端，距离螺旋桨合适的间距，这种整流鳍在轴系中心线水平线上分左右设置，尾端的宽度约等于螺旋桨直径，以不超出螺旋桨直径为宜，这样的几何尺寸就形成了一个大侧斜的外廊形状，当船舶航行前进时，在内河涨水期水面有大量漂浮物容易缠绕的情况下，这种大侧斜的形状遇有易缠绕的杂类漂浮物时，漂浮物遇大侧斜外廊可以轻易滑脱，避免缠绕。

7、通过将整流鳍设计成机翼形成剖面，由机翼升力生成理论可知，水流通过机翼表面时，由其压力差，可产生升力，加快了螺旋桨前进流预旋速度，可以提高螺旋推进效率，现阶段特别是长江水系船型标准化之后，主要标准船型宽度是16.3m以内，船长在105m以上的属于大长宽比的船型，船宽偏小，对稳性不利，设置本发明的大侧斜螺旋桨前整流鳍后，相当于增设了减摇鳍，而且双尾鳍船型是两个尾，整流鳍面积增大一倍，增强了船舶稳定性，两个水平整流鳍之间又具有两个减摇鳍的功能，对船舶稳定性有利。

8、本发明的双尾共计4片大侧斜的水平翼形整流鳍，设计的机翼形剖面理论上还可以增加一定的升力，这一特性优化本发明船型航经急流航段冲滩能力，例如：在80年以前，长江驾船人上水航行在急流航段冲滩之时，还差一口气，在船舶开足马力的同时，在船舶开足马力的同时采用船员集中在船头整齐蹦踏的古老方法进行冲滩，这种方法分析认为是会给船首人为施加一个向下的重力力矩，使尾部吃水得以有些许的上浮和首部首倾，从而使得还差一口气的状态下得以冲滩成功。这种古老的方法在老一辈驾船人中尚有清晰的记忆。借鉴于老一辈弄船人的古老传统经验，发明的本桨前整流鳍的机翼形剖面，可提供的尾部升力对船舶冲滩阻力有一定提升。

9、本发明的倾斜整流鳍，沿双尾鳍轴系中心线倾斜设置，纵向为机翼形剖面，螺旋桨前来流通本机翼形表面时，水流由机翼原理产生的流速加快流向螺旋桨，改善了螺旋桨下半部的进流，提高了推进效率。以上大侧斜水平整流鳍和倾斜整流鳍组合后，加上本发明船型双尾鳍螺旋桨前上方船体型线的延伸就形成了上、下、左、右整流鳍均布，使螺旋桨前流360°均得以改善，从而得到较为理想的螺旋桨推进效率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明的整体安装结构主视图。

图2为本发明的图1中A-A视图。

图3为本发明的螺旋桨尾轴上部件安装的结构图。

图4为本发明的消涡装置的主视图。

图5为本发明的图4中B向视图。

图6为本发明的消涡装置的剖视图。

图7为本发明的图6中C-C视图。

图8为本发明的封口圈组件主剖视图。

图9为本发明的封口圈组件侧视图。

图10为本发明的组合式节能整流鳍主视图。

图11为本发明的组合式节能整流鳍侧剖视图。

图12为本发明的上制流整流鳍安装主视图。

图13为本发明的上制流整流鳍安装俯视图。

图14为本发明的水平整流鳍安装主视图。

图15为本发明的水平整流鳍安装俯视图。

图16为本发明的下制流整流鳍安装主视图。

图17为本发明的下制流整流鳍安装俯视图。

图18为本发明的流线机翼形导流鳍安装主视图。

图19为本发明的流线机翼形导流鳍安装俯视图。

图20为本发明前置整流鳍结构布置的主视图。

图21为本发明沿水平翼形整流鳍方向的俯视图。

图22为本发明整流鳍剖面图。

图23为本发明水平翼形整流鳍横剖型线。

图24为本发明倾斜整流鳍横剖型线。

图25为本发明整流鳍布置的第一视角三维示意图。

图26为本发明整流鳍布置的第二视角三维示意图。

图中：舵叶1、消涡装置2、螺旋桨3、螺旋桨尾轴4、凹槽5、舵叶转轴组件6、船舶本体7、平键8、螺纹挡圈9、第一螺栓组件10、第二螺栓组件11、封口圈组件12、径向螺栓组件13、轴承座14、轴承15、第三螺栓组件16、第四螺栓组件17、尾轴座18、密封套19、密封填料20、轴座支撑板21、上制流整流鳍22、水平整流鳍23、下制流整流鳍24、流线机翼形导流鳍25、双尾鳍轴系中心线26、倾斜整流鳍27、第一水平翼形整流鳍28、双尾鳍29、第二水平翼形整流鳍30；

流线型壳体201、圆柱壳体202、消涡轴座203、连接法兰204、径向螺纹孔205、法兰通孔206、弧形罩207、连接轴套208；

键槽轴段401、螺纹轴段402、锥形轴段403、轴承轴段404、密封轴段405；

上半圆圈1201、阶梯孔1202、下半圆圈1203。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。

实施例1：

如图1~26中，船舶水动力综合节能装置，它包括用于对螺旋桨产生的涡流进行消能的桨舵组合消涡节能装置，所述桨舵组合消涡节能装置固定安装在螺旋桨尾轴4的尾部，并与舵叶1转动配合；包括安装在舵叶1上用于消涡整流的组合式节能整流鳍；包括安装在船舶本体7的双尾鳍29上，并位于螺旋桨3之前的前置整流鳍结构。

参见图1-9，进一步的，所述桨舵组合消涡节能装置包括安装在船舶本体7尾部的螺旋桨尾轴4，所述螺旋桨尾轴4上安装有螺旋桨3，所述螺旋桨尾轴4的尾部安装有用于消涡的消涡装置2，所述消涡装置2与螺旋桨3的螺旋桨毂固定相连，并跟随螺旋桨尾轴4一起转动；所述消涡装置2的尾部延伸至舵叶1内部的凹槽5；所述舵叶1通过舵叶转轴组件6安装在船舶本体7的尾部。通过采用上述结构的消涡节能装置其能够高效的消除螺旋桨后涡流，使螺旋桨后与舵叶具有良好配合，最终达到浆、舵组合式的消涡节能效果，提高了螺旋桨推进效率，从而实现消涡节能和减阻。此外，由于此消涡装置2与螺旋桨3固定相连，其不会受到舵机转向的影响，即使是舵叶转向时，也能够获得最佳的消能效果。

进一步的，所述螺旋桨尾轴4包括键槽轴段401，所述消涡装置2通过平键8与键槽轴段401构成键传动；所述键槽轴段401之后为螺纹轴段402和锥形轴段403，所述螺旋桨3的螺旋桨毂通过键配合安装在锥形轴段403上，所述螺纹轴段402上并位于螺旋桨3的外侧固定安装有螺纹挡圈9，所述螺纹挡圈9通过第一螺栓组件10与螺旋桨3固定相连；所述消涡装置2通过第二螺栓组件11与螺旋桨3固定相连，所述锥形轴段403与轴承轴段404过渡相连，所述轴承轴段404通过轴承15支撑在轴承座14上，所述轴承座14通过第三螺栓组件16安装在尾轴座18上，所述轴承轴段404的尾部为密封轴段405，所述密封轴段405与尾轴座18相配合。通过上述结构的螺旋桨尾轴4能够用于安装螺旋桨3和消涡装置2，进而实现两者的可靠相连。

进一步的，所述密封轴段405和尾轴座18之间设置有密封套19，所述密封套19通过第四螺栓组件17固定安装在尾轴座18上，所述密封套19和密封轴段405之间设置有密封填料20，所述尾轴座18通过轴座支撑板21与船舶本体7固定相连。通过上述的结构能够对螺旋桨尾轴4的尾部起到可靠的密封目的。

进一步的，所述消涡装置2包括消涡轴座203，所述消涡轴座203的中心部位设置有连接轴套208，所述连接轴套208与螺旋桨尾轴4的键槽轴段401配合相连，并传递扭矩；所述消涡轴座203的外端面固定有圆柱壳体202，所述圆柱壳体202的尾部过渡有流线型壳体201，所述流线型壳体201的外端面通过弧形罩207密封；所述消涡轴座203的另一端设置有连接法兰204，所述连接法兰204上均布加工有法兰通孔206，所述法兰通孔206与通过第二螺栓组件11与螺旋桨3端面配合相连；所述消涡轴座203上加工有沿着径向均布的径向螺纹孔205。通过上述的消涡装置2其很好的替代了现有的舵球消涡方式，而且此消涡装置不会受到舵叶转向的影响。进而尽可能的减低了螺旋桨尾涡的负面影响。

进一步的，所述消涡轴座203的外部配合安装有封口圈组件12，所述封口圈组件12采用两半合成，包括上半圆圈1201和下半圆圈1203，所述上半圆圈1201和下半圆圈1203的中间部位都加工有沿其径向布置的阶梯孔1202，所述阶梯孔1202上安装有用于和径向螺纹孔205配合的径向螺栓组件13，并将整个封口圈组件12固定在消涡轴座203的外部。通过上述的密封圈组件12能够对消涡轴座203的内部结构起到很好的密封保护作用。

而且其采用剖分式结构简化了其安装过程，增强了其使用的便捷性。

进一步的，所述流线型壳体201和圆柱壳体202为一体化结构，由无缝钢管材料采用缩管式热加工工艺制作而成。通过上述的成型工艺简化了其制作过程，降低了其制作成本。

实施例3：

桨舵组合消涡节能装置的安装方法，它包括以下步骤：

步骤一，将螺旋桨3通过螺纹挡圈9定位安装在螺旋桨尾轴4的锥形轴段403上；

步骤二，将螺纹挡圈9通过第一螺栓组件10与螺旋桨3固定相连；

步骤三，将消涡装置2的连接轴套208通过平键定位安装在螺旋桨尾轴4的键槽轴段401上；

步骤四，通过第一螺栓组件10将消涡装置2的连接法兰204与螺旋桨3的端面固定相连；

步骤五，将封口圈组件12的上半圆圈1201和下半圆圈1203通过径向螺栓组件13固定安装在消涡轴座203的外部，进而对其内部结构进行密封防护；

步骤六，安装时保证消涡装置2的流线型壳体201延伸到舵叶1内部一段长度。

实施例4：

消涡装置2的具体结构尺寸是以船舶螺旋桨直径和螺旋桨轴直径为基准，其中，螺旋桨直径——D为已知，螺旋桨轴直径——d为已知。

具体进行消涡装置2的尺寸设计时，按照下式计算确定相关参数：

螺旋桨毂直径d₁=0.18~0.20D mm；

螺旋桨毂长度L=0.18~0.20D mm；

消涡装置长度l₁=2~2.5Lmm；

消涡装置前端直径d₂=d₁mm；

消涡装置后端直径d₃=消涡装置伸入舵叶处的舵叶厚度tmm；

消涡装置内毂直径d₄=0.5d；

消涡装置内毂长度l₂=0.25~0.28d；

消涡装置连接法兰厚度t₂=0.05d；

连接法兰螺栓数量h=6~8；

连接消涡装置专用螺孔/数量16~20/6。

本发明中桨舵组合消涡节能装置工作原理为：

将舵叶前缘按照消涡装置形状尺寸设计成一个凹槽，将安装在螺旋桨尾轴及螺旋桨上的消涡装置直接延伸至舵叶内，并留出合适的间隙，这样，当螺旋桨转动时，消涡装置可以稳定长时间的起到消减螺旋桨形成的尾涡，航叶上凹槽使消涡装置伸入到舵叶中；当船舶正向航行不转舵时，消涡装置与舵叶连接形成一体，相比较单独的舵球需要与螺旋桨留一段距离的布置，就安全地消除了舵球与螺旋桨之间的间隙形成的不利影响；当船舶转舵时，消涡装置是与螺旋桨和螺旋桨尾轴直接连接而不会随舵转动横档在桨后形成阻力，仍然可以保持良好的消涡功能。

实施例5：

参见图10-19，所述组合式节能整流鳍包括上制流整流鳍22，所述上制流整流鳍22固定安装在舵叶1的顶部，并沿着舵叶流线机翼截面布置；所述舵叶1的外壁上固定安装有沿着舵叶上流线机翼剖面布置的水平整流鳍23；所述舵叶1的底部固定安装有沿着舵叶流线机翼截面布置的下制流整流鳍24；所述舵叶1的舵套管伸出船体至舵叶顶缘段安装有流线机翼形导流鳍25；通过采用上述的组合式节能整流鳍较不设导流鳍可以明显减小形状阻力，进而起到很好的船舶节能效果。

进一步的，所述上制流整流鳍22、水平整流鳍23、下制流整流鳍24和流线机翼形导流鳍25都采用流线型结构。通过采用流线型结构起到了减小阻力的目的。

实施例6：

参见图20-26，所述前置整流鳍结构包括固定在船舶本体7底部的双尾鳍29上的第一水平翼形整流鳍28和第二水平翼形整流鳍30；在双尾鳍29的下部设置有沿双尾鳍轴系中心线26倾斜设置的倾斜整流鳍27；所述第一水平翼形整流鳍28、第二水平翼形整流鳍30和倾斜整流鳍27的外形轮廓进流端以船体外板为起点，大侧斜向后延伸至螺旋桨3前端；所述第一水平翼形整流鳍28和第二水平翼形整流鳍30在沿双尾鳍轴系中心线26的水平线上分左右设置。

进一步的，所述第一水平翼形整流鳍28和第二水平翼形整流鳍30的大侧端尾部宽度≤螺旋桨直径；

进一步的，所述第一水平翼形整流鳍28和第二水平翼形整流鳍30的大侧端距离螺旋桨3一段距离；

进一步的，所述第一水平翼形整流鳍28、第二水平翼形整流鳍30和倾斜整流鳍27的剖面设计成机翼形剖面。通过采用机翼形成剖面，由机翼升力生成理论可知，水流通过机翼表面时，由其压力差，可产生升力，加快了螺旋桨前进流预旋速度，可以提高螺旋推进效率。

进一步的，所述倾斜整流鳍27沿双尾鳍轴系中心线26倾斜28°设置。通过采用倾斜布置的方式，其螺旋桨前来流通本机翼形表面时，水流由机翼原理产生的流速加快流向螺旋桨，改善了螺旋桨下半部的进流，提高了推进效率。

Claims (7)

1.船舶水动力综合节能装置，其特征在于，它包括用于对螺旋桨产生的涡流进行消能的桨舵组合消涡节能装置，所述桨舵组合消涡节能装置固定安装在螺旋桨尾轴（4）的尾部，并与舵叶（1）转动配合；

包括安装在舵叶（1）上用于消涡整流的组合式节能整流鳍；

包括安装在船舶本体（7）的双尾鳍（29）上，并位于螺旋桨（3）之前的前置整流鳍结构；

所述桨舵组合消涡节能装置包括安装在船舶本体（7）尾部的螺旋桨尾轴（4），所述螺旋桨尾轴（4）上安装有螺旋桨（3），所述螺旋桨尾轴（4）的尾部安装有用于消涡的消涡装置（2），所述消涡装置（2）与螺旋桨（3）的螺旋桨毂固定相连，并跟随螺旋桨尾轴（4）一起转动；所述消涡装置（2）的尾部延伸至舵叶（1）内部的凹槽（5）；所述舵叶（1）通过舵叶转轴组件（6）安装在船舶本体（7）的尾部；

所述螺旋桨尾轴（4）包括键槽轴段（401），所述消涡装置（2）通过平键（8）与键槽轴段（401）构成键传动；所述键槽轴段（401）之后为螺纹轴段（402）和锥形轴段（403），所述螺旋桨（3）的螺旋桨毂通过键配合安装在锥形轴段（403）上，所述螺纹轴段（402）上并位于螺旋桨（3）的外侧固定安装有螺纹挡圈（9），所述螺纹挡圈（9）通过第一螺栓组件（10）与螺旋桨（3）固定相连；所述消涡装置（2）通过第二螺栓组件（11）与螺旋桨（3）固定相连，所述锥形轴段（403）与轴承轴段（404）过渡相连，所述轴承轴段（404）通过轴承（15）支撑在轴承座（14）上，所述轴承座（14）通过第三螺栓组件（16）安装在尾轴座（18）上，所述轴承轴段（404）的尾部为密封轴段（405），所述密封轴段（405）与尾轴座（18）相配合；

所述消涡装置（2）包括消涡轴座（203），所述消涡轴座（203）的中心部位设置有连接轴套（208），所述连接轴套（208）与螺旋桨尾轴（4）的键槽轴段（401）配合相连，并传递扭矩；所述消涡轴座（203）的外端面固定有圆柱壳体（202），所述圆柱壳体（202）的尾部过渡有流线型壳体（201），所述流线型壳体（201）的外端面通过弧形罩（207）密封；所述消涡轴座（203）的另一端设置有连接法兰（204），所述连接法兰（204）上均布加工有法兰通孔（206），所述法兰通孔（206）与通过第二螺栓组件（11）与螺旋桨（3）端面配合相连；所述消涡轴座（203）上加工有沿着径向均布的径向螺纹孔（205）；

所述流线型壳体（201）和圆柱壳体（202）为一体化结构，由无缝钢管材料采用缩管式热加工工艺制作而成。

2.根据权利要求1所述船舶水动力综合节能装置，其特征在于：所述密封轴段（405）和尾轴座（18）之间设置有密封套（19），所述密封套（19）通过第四螺栓组件（17）固定安装在尾轴座（18）上，所述密封套（19）和密封轴段（405）之间设置有密封填料（20），所述尾轴座（18）通过轴座支撑板（21）与船舶本体（7）固定相连。

3.根据权利要求1所述船舶水动力综合节能装置，其特征在于：所述消涡轴座（203）的外部配合安装有封口圈组件（12），所述封口圈组件（12）采用两半合成，包括上半圆圈（1201）和下半圆圈（1203），所述上半圆圈（1201）和下半圆圈（1203）的中间部位都加工有沿其径向布置的阶梯孔（1202），所述阶梯孔（1202）上安装有用于和径向螺纹孔（205）配合的径向螺栓组件（13），并将整个封口圈组件（12）固定在消涡轴座（203）的外部。

4.根据权利要求1所述船舶水动力综合节能装置，其特征在于：所述组合式节能整流鳍包括上制流整流鳍（22），所述上制流整流鳍（22）固定安装在舵叶（1）的顶部，并沿着舵叶流线机翼截面布置；所述舵叶（1）的外壁上固定安装有沿着舵叶上流线机翼剖面布置的水平整流鳍（23）；所述舵叶（1）的底部固定安装有沿着舵叶流线机翼截面布置的下制流整流鳍（24）；所述舵叶（1）的舵套管伸出船体至舵叶顶缘段安装有流线机翼形导流鳍（25）；

所述上制流整流鳍（22）、水平整流鳍（23）、下制流整流鳍（24）和流线机翼形导流鳍（25）都采用流线型结构。

5.根据权利要求1所述船舶水动力综合节能装置，其特征在于：所述前置整流鳍结构包括固定在船舶本体（7）底部的双尾鳍（29）上的第一水平翼形整流鳍（28）和第二水平翼形整流鳍（30）；

在双尾鳍（29）的下部设置有沿双尾鳍轴系中心线（26）倾斜设置的倾斜整流鳍（27）；

所述第一水平翼形整流鳍（28）、第二水平翼形整流鳍（30）和倾斜整流鳍（27）的外形轮廓进流端以船体外板为起点，大侧斜向后延伸至螺旋桨（3）前端；

所述第一水平翼形整流鳍（28）和第二水平翼形整流鳍（30）在沿双尾鳍轴系中心线（26）的水平线上分左右设置。

6.根据权利要求5所述船舶水动力综合节能装置，其特征在于：所述第一水平翼形整流鳍（28）和第二水平翼形整流鳍（30）的大侧端尾部宽度≤螺旋桨直径；

所述第一水平翼形整流鳍（28）和第二水平翼形整流鳍（30）的大侧端距离螺旋桨（3）一段距离；

所述第一水平翼形整流鳍（28）、第二水平翼形整流鳍（30）和倾斜整流鳍（27）的剖面设计成机翼形剖面。

7.权利要求1-3任意一项所述船舶水动力综合节能装置的桨舵组合消涡节能装置的安装方法，其特征在于它包括以下步骤：

步骤一，将螺旋桨（3）通过螺纹挡圈（9）定位安装在螺旋桨尾轴（4）的锥形轴段（403）上；

步骤二，将螺纹挡圈（9）通过第一螺栓组件（10）与螺旋桨（3）固定相连；

步骤三，将消涡装置（2）的连接轴套（208）通过平键定位安装在螺旋桨尾轴（4）的键槽轴段（401）上；

步骤四，通过第一螺栓组件（10）将消涡装置（2）的连接法兰（204）与螺旋桨（3）的端面固定相连；

步骤五，将封口圈组件（12）的上半圆圈（1201）和下半圆圈（1203）通过径向螺栓组件（13）固定安装在消涡轴座（203）的外部，进而对其内部结构进行密封防护；

步骤六，安装时保证消涡装置（2）的流线型壳体（201）延伸到舵叶（1）内部一段长度。

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