CN112249287B - 一种可调攻角的导管 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可调攻角的导管，其特征在于，包括轴支架，轴支架上设有轴包套，轴包套与导管支架连接，导管支架的另外一端设有导管片体，导管片体之间通过弹性膜连接，导管片体的尾部设有尾部钢圈。本发明的最大特征是导管的攻角可调，因此，对于船舶航行的不同工况，包括不同的航速、不同的阻力等，可通过调节导管的攻角，使导管总处于最优效率攻角，更有利于提升船舶的整体推进效率和适航性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种可调攻角的导管，属于船舶及海洋工程领域。
背景技术
导管螺旋桨作为常见的推进方式，常用于具有拖带工况的工程船舶，如拖轮、物探船等，在大推力方面具有相比于无导管螺旋桨明显的优势。这是因为拖带工况航速较低，导管螺旋桨处于较低的进速系数，此时导管可以提供占总推力40％以上的推力，并且，设计过程中为了实现拖带工况的大推力，往往还要求适当增加导管开口，即增加导管的攻角。但是，工程船舶并非长期运行于拖带工况，在工作地点发生转移时，也需要进行长距离的无拖带航行，或称自由航行，此时的工况称为自由航行工况。自由航行工况相比于拖带工况，航速要高得多，相应的，导管桨处于更高的进速系数，此时，导管攻角偏离了最佳效率攻角，导管能够提供的推力占总推力的比例减小，并且，导管的攻角越大，导管推力的占比随着进速系数的增加下降越快。综上，传统的导管螺旋桨存在明显的缺点，就是不具备攻角可调的功能，当离开设计的进速系数点后，导管本身不处于最佳效率攻角，对于整体推进效率的贡献迅速减小。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：如何提供一种可实现攻角变化的可调攻角导管，如何在保证任意的航速下，使导管都处于最佳效率攻角，来满足需要多种航行工况的船舶。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种可调攻角的导管，其特征在于，包括轴支架，轴支架上设有轴包套，轴包套与导管支架连接，导管支架的另外一端设有导管片体，导管片体之间通过弹性膜连接，导管片体的尾部设有尾部钢圈。
优选的，所述的轴支架与轴包套连接，在轴支架和轴包套内部设有液压系统。
优选的，所述的导管支架包括上下两段，上段与导管片体连接，下段与轴包套连接，上下两段通过液压杆连接。
优选的，所述的液压系统包括液压杆和液压油管，液压杆设置在导管支架内与设置在轴支架和轴包套内部的液压油管连接，液压油管与设置在船舱内部的液压油泵连接。
优选的，所述的导管片体的尾部设有能限制导管片体径向运动的尾部钢圈，在导管片体的前端与导管支架的上段活动连接，同时导管片体之间通过弹性膜相互连接使导管内外周保持封闭和光顺。
优选的，所述的导管片体与导管支架连接处设有与导管支架上段连接的销钉，所述的销钉与设置在导管支架上的衬套连接。
优选的，所述的导管支架的上下两段活动连接，上段宽度小于下段宽度，上段嵌套于下段的内部。
本发明的最大特征是导管的攻角可调，因此，对于船舶航行的不同工况，包括不同的航速、不同的阻力等，可通过调节导管的攻角，使导管总处于最优效率攻角，更有利于提升船舶的整体推进效率和适航性能。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的剖视图；
图3为本发明导管支架的内部液压结构示意图；
图4为本发明导管支架与导管片体连接示意图；
图5为本发明弹性膜的连接示意图；
图6为本发明的导管片体改变攻角示意图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
如图1至图5所示，本发明为一种可调攻角的导管，其特征在于，包括轴支架1，轴支架1上设有轴包套3，轴包套3与导管支架4连接，导管支架4的另外一端设有导管片体2，所述的导管支架4的上下两段活动连接，上段宽度小于下段宽度，上段嵌套于下段的内部，导管片体2之间通过弹性膜7连接，导管片体2的尾部设有尾部钢圈5。轴支架1与轴包套3连接，在轴支架1和轴包套3内部设有液压系统6，所述的液压系统6包括液压杆9和液压油管11，液压杆9设置在导管支架4内与设置在轴支架1和轴包套3内部的液压油管11连接，液压油管11与设置在船舱内部的液压油泵连接。所述的导管支架4包括上下两段，上段与导管片体2连接，下段与轴包套3连接，上下两段通过液压杆9连接。导管片体2的尾部设有能限制导管片体2径向运动的尾部钢圈5，在导管片体2的前端与导管支架4的上段活动连接，同时导管片体2之间通过弹性膜7相互连接使导管内外周保持封闭和光顺。导管片体2与导管支架4连接处设有与导管支架4上段连接的销钉13，所述的销钉13与设置在导管支架4上的衬套12连接。
其中，由轴支架1、轴包套3、导管支架4构成连接系统，起到将导管片体2固定于空间相应位置并传递导管片体2推力的作用。尾部钢圈5是一封闭实心圆环，通过铰链结构和导管片体2的尾部连接，起到约束导管片体2尾部径向位移的作用，同时导管片体2可绕着尾部钢圈5做一定角度的转动。导管支架4是中空嵌套式可伸缩结构，分为上下两段，导管支架上段8维度较小，嵌套于导管支架下段10内部，并可做一定范围的伸缩，上段上端和导管片体2的前端通过铰链连接(见图4)，下段下端和轴包套刚性连接(见图2)，上下段之间通过液压杆9连接(见图3)。液压系统6包括液压杆9和液压油管11，液压杆9置于导管支架4内部(见图3)，两端分别和导管支架4的上下段连接，液压油管11藏于轴包套3和轴支架1内部，并连接到船舱内的液压油泵。通过控制液压杆的伸缩，可控制导管片体2前端的径向位移，同时由于尾部钢圈5限制了导管片体2尾部的径向位移，从而实现导管片体2前后端径向相对位置的改变，即导管片体2攻角的改变，在导管片体2攻角变化的过程中，尾部只存在轴向的位移，前端和导管支架4铰链连接的位置只存在径向的位移，导管片体运动示意图(见图6)。导管片体2之间通过弹性膜7连接(见图5)，起到对于导管片体2之间间隙的封闭作用，确保在导管片体2发生径向位移之后，由多个导管片体2构成的导管的内外周面仍然是封闭的，光顺的。
具体工作过程：
1在航速较低的拖带工况下，需要导管桨提供较大的推力，可通过液压系统置于导管支架内部的液压杆对导管片体前端进行顶升，从而增加导管片体的攻角，提升导管上推力占总推力的比值。实现导管总推力的增加。
2在自由航行工况下，船舶不进行拖带作业，只需要导管桨克服船舶自身的航行阻力，此时航速较高，可通过置于导管支架内部的液压杆进行回缩，拉动导管片体前端以减小导管攻角，从而增加导管片体的推力。进一步提升整个导管桨的推进效率。
3在风浪较大的海域，船舶的阻力增加，相同功率下航速降低，通过调节导管的攻角，进行导管桨推力和船舶阻力的重新匹配，保证推进效率不明显下降，对于提高船舶的适航性有利。
Claims (7)
1.一种可调攻角的导管，其特征在于，包括轴支架(1)，轴支架(1)上设有轴包套(3)，轴包套(3)与导管支架(4)连接，导管支架(4)的另外一端设有导管片体(2)，导管片体(2)之间通过弹性膜(7)连接，导管片体(2)的尾部设有尾部钢圈(5)。
2.如权利要求1所述的一种可调攻角的导管，其特征在于，所述的轴支架(1)与轴包套(3)连接，在轴支架(1)和轴包套(3)内部设有液压系统(6)。
3.如权利要求1所述的一种可调攻角的导管，其特征在于，所述的导管支架(4)包括上下两段，上段与导管片体(2)连接，下段与轴包套(3)连接，上下两段通过液压杆(9)连接。
4.如权利要求2所述的一种可调攻角的导管，其特征在于，所述的液压系统(6)包括液压杆(9)和液压油管(11)，液压杆(9)设置在导管支架(4)内与设置在轴支架(1)和轴包套(3)内部的液压油管(11)连接，液压油管(11)与设置在船舱内部的液压油泵连接。
5.如权利要求1所述的一种可调攻角的导管，其特征在于，所述的导管片体(2)的尾部设有能限制导管片体(2)径向运动的尾部钢圈(5)，在导管片体(2)的前端与导管支架(4)的上段活动连接，同时导管片体(2)之间通过弹性膜(7)相互连接使导管内外周保持封闭和光顺。
6.如权利要求5所述的一种可调攻角的导管，其特征在于，所述的导管片体(2)与导管支架(4)连接处设有与导管支架(4)上段连接的销钉(13)，所述的销钉(13)与设置在导管支架(4)上的衬套(12)连接。
7.如权利要求3所述的一种可调攻角的导管，其特征在于，所述的导管支架(4)的上下两段活动连接，上段宽度小于下段宽度，上段嵌套于下段的内部。
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