CN117401112A - 一种带鳍梢小翼的前缘梳齿型低噪声减摇鳍 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种带鳍梢小翼的前缘梳齿型低噪声减摇鳍，包括减摇鳍，所述减摇鳍前缘布置波纹结构，上鳍面尾缘布置阶梯结构，翼梢上鳍面布置有小翼结构。本发明设计的减摇鳍可以有效控制减摇鳍前缘来流，抑制上鳍面前缘的空化现象，减小鳍面噪声；增强减摇鳍尾缘水流的附着力，抑制脱落涡的形成，减小流动损失；同时减小翼尖涡流，减少阻力，综合提高减摇鳍的稳定性和安全性，并延长使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种船舶减摇鳍，具体为一种带鳍梢小翼的前缘梳齿型低噪声减摇鳍。
背景技术
船舶在海上航行时，由于受到海浪海风及海流等影响，会产生横向摇摆运动，剧烈的横向摇摆会降低船舶的适航性和安全性，影响船载设备及仪器仪表的正常工作，甚至导致货物撞击损坏，同时会恶化乘务人员的工作和生活环境，为了减少船舶横摇带来的影响，国内外专家学者开展了系统全面的研究，并提出许多有效的减摇措施。目前广泛使用于减小船舶横摇的措施和方法包括舭龙骨、减摇鳍、减摇水舱和舵鳍联合减摇，其中减摇鳍被认为是减摇效果最好的装置。
减摇鳍是一种适用于所有船型的能够有效提升升力的减摇装置，它之所以能够产生升力是因为水流在上鳍面和下鳍面的流速不同，两个鳍面会产生压力差，从而产生升力。但是减摇鳍自由端的水流会从高压一侧流向低压一侧，水流在鳍翼梢附近会因为向后流动与向上绕流发生扭转形成翼尖涡流，致使减摇鳍的升力减小，阻力增加，涡流速度越高会使液体产生空化引起鳍面噪声和空蚀，影响减摇效果和航行安全。因此研制新的减摇鳍结构十分必要。
发明内容
为了进一步增强减摇鳍的减摇效果，提升航行安全，本发明提出了一种一种带鳍梢小翼的前缘梳齿型低噪声减摇鳍，该减摇鳍设计巧妙，结构新颖，通过在减摇鳍前缘布置波纹结构，上鳍面尾缘布置阶梯结构，同时在鳍翼梢加装小翼的方式，达到减小涡流的目的，提高减摇鳍的可靠性，并有效延长使用寿命。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种带鳍梢小翼的前缘梳齿型低噪声减摇鳍，包括减摇鳍，所述减摇鳍前缘布置波纹结构，上鳍面尾缘布置阶梯结构，翼梢上鳍面布置有小翼结构。
进一步，所述减摇鳍前缘布置的波纹结构，从外侧面延伸至内侧面，所述波纹结构在在平面布置按照三角函数分布：y＝A×cos(ωx+B)，其中，A为波纹结构的深浅，ω为波纹结构的疏密程度，B为波纹结构的具体起始位置。
进一步，所述波纹结构在在平面布置按照三角函数分布：y＝A×cos(ωx+B)中，A取鳍型最大厚度t的5～20％，即A＝5～20％×t，ω取值范围为ω＝0.5～1.5×A。
进一步，所述阶梯结构从上鳍面尾缘向前缘布置。
进一步，所述阶梯结构长度L为鳍型弦长b的1～5％，即L＝1～5％×b。
进一步，所述阶梯结构高度H的取值范围为H＝0.1～0.5L。
进一步，所述阶梯结构的阶数取值范围为5～20。
进一步，所述小翼结构从减摇鳍本体的前缘分布至后缘，与翼梢上鳍面为一体化固定连接。
进一步，所述小翼结构中心直线与水平呈一夹角α＝20～70°。
进一步，所述小翼结构厚度δ＝2～10mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明设计的减摇鳍在前缘布置有波纹结构，能够起到对减摇鳍前缘来流的控制作用，抑制上鳍面前缘空化现象的产生，有效减小鳍面噪声，提升运行稳定性和安全性。
(2)本发明设计的减摇鳍在上鳍面尾缘布置阶梯结构，能够增强减摇鳍尾缘水流的附着力，抑制脱落涡的形成，从而减小流动损失，提升减摇鳍的性能。
(3)本发明设计的减摇鳍在翼梢上鳍面布置有小翼，能够起到分流作用，减小翼尖涡流速度，减小阻力，提高升阻比，可以提高减摇效果。
(4)本发明整体结构相对简单，降低了机械加工的的技术难度，节省制造成本，并提高了经济效益。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明在前缘布置的波纹结构水平剖面示意图；
图3为本发明在上鳍面尾缘布置阶梯结构垂直剖面示意图；
图4为本发明在翼梢上鳍面布置的小翼结构示意图；
图中标号：1、波纹结构；2、阶梯结构；3、小翼结构；4、减摇鳍前缘；5、上鳍面尾缘；6、翼梢上鳍面。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述，本发明的目的和效果将更加明显，所描述的实施例为本发明的部分实施例，不代表全部实施例，对此发明内容作的非本质的改进均属于本发明保护的范围。
为使本发明目的、特征、优点能更直观的展现出来，下面将结合附图和具体实施方式作进一步的说明。
如图1所示，本发明的一种带鳍梢小翼的前缘梳齿型低噪声减摇鳍，减摇鳍前缘4布置有波纹结构1，上鳍面尾缘5布置有阶梯结构2，翼梢上鳍面6布置有小翼结构3。
如图2所示，本实施例波纹结构1包括波纹的深浅、疏密程度和起始位置，从水平面示意图角度，波纹结构满足三角函数关系，以图中XY坐标系为例，波纹结构可以表示为y＝A×cos(ωx+B)，其中A决定了波纹结构的深浅，减摇鳍最前缘与波纹结构最深处的距离为2A，而A的取值一般与减摇鳍的最大厚度t相关，具体取值为A＝5～20％×t，本实施例最大厚度为80mm，因此A取为10mm；ω决定了波纹结构的疏密程度，其大小也决定了波纹结构两个相邻波谷之间的距离，为使波纹结构能够更好的抑制上鳍面前缘空化现象的产生，ω的取值一般与波纹结构的深浅参数A相关，具体取值范围为ω＝0.5～1.5×A，本实施例取为10；波纹结构的起始位置由B决定，可根据不同需求选择，本实施例取为0。
如图3所示，本实施例阶梯结构2布置在上鳍面尾缘5，阶梯结构从上鳍面尾缘向前缘布置。从垂直剖面角度看，阶梯结构包括阶梯长度L和阶梯高度H，L的取值通常与鳍型的弦长b相关，具体取值范围为L＝1～5％×b，本实施例弦长b为1100mm，因此L取为15mm；为了不影响减摇鳍的结构强度，同时减小流动损失，提升其性能，阶梯结构的高度H的取值一般与阶梯的长度参数L相关，具体取值范围为H＝0.1～0.5L，本实施例取为4mm；阶梯结构的阶数也对减摇鳍的性能有很大影响，一般根据具体需求，取值范围通常为5～20。
如图4所示，本实施例小翼结构3布置在翼梢上鳍面6，小翼结构3从所述减摇鳍本体的前缘分布至后缘，与翼梢上鳍面6为一体化固定连接，为了减小翼尖涡流速度，提高减摇效果，小翼结构3中心直线与水平呈一定夹角α＝20～70°，本实施例取为45°；同时为了满足结构的强度要求，小翼结构3的厚度δ通常取为2～10mm，本实施例取为4mm。
通过上述在减摇鳍上设计波纹结构、阶梯结构和小翼结构，可以有效控制减摇鳍前缘来流，抑制上鳍面前缘的空化现象，减小鳍面噪声；增强减摇鳍尾缘水流的附着力，抑制脱落涡的形成，减小流动损失；同时减小翼尖涡流，减少阻力，综合提高减摇鳍的稳定性和安全性，并延长使用寿命。
在本发明中，所提到的实施例仅为针对此优化方案的一种方案，并非对本发明的范围进行限定，并不指示所述元件等必须有特定的位置及构造，不能理解为对本发明的限制，对于本发明的修改亦或是替换，不脱离本发明的宗旨及范畴，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种带鳍梢小翼的前缘梳齿型低噪声减摇鳍，其特征在于：包括减摇鳍，所述减摇鳍前缘布置波纹结构，上鳍面尾缘布置阶梯结构，翼梢上鳍面布置有小翼结构。
2.根据权利要求1所述的带鳍梢小翼的前缘梳齿型低噪声减摇鳍，其特征在于：所述减摇鳍前缘布置的波纹结构，从外侧面延伸至内侧面，所述波纹结构在在平面布置按照三角函数分布：y＝A×cos(ωx+B)，其中，A为波纹结构的深浅，ω为波纹结构的疏密程度，B为波纹结构的具体起始位置。
3.根据权利要求2所述的带鳍梢小翼的前缘梳齿型低噪声减摇鳍，其特征在于：所述波纹结构在在平面布置按照三角函数分布：y＝A×cos(ωx+B)中，A取鳍型最大厚度t的5～20％，即A＝5～20％×t，ω取值范围为ω＝0.5～1.5×A。
4.根据权利要求1所述的带鳍梢小翼的前缘梳齿型低噪声减摇鳍，其特征在于：所述阶梯结构从上鳍面尾缘向前缘布置。
5.根据权利要求1所述的带鳍梢小翼的前缘梳齿型低噪声减摇鳍，其特征在于：所述阶梯结构长度L为鳍型弦长b的1～5％，即L＝1～5％×b。
6.根据权利要求1所述的带鳍梢小翼的前缘梳齿型低噪声减摇鳍，其特征在于：所述阶梯结构高度H的取值范围为H＝0.1～0.5L。
7.根据权利要求1所述的带鳍梢小翼的前缘梳齿型低噪声减摇鳍，其特征在于：所述阶梯结构的阶数取值范围为5～20。
8.根据权利要求1所述的带鳍梢小翼的前缘梳齿型低噪声减摇鳍，其特征在于：所述小翼结构从减摇鳍本体的前缘分布至后缘，与翼梢上鳍面为一体化固定连接。
9.根据权利要求1所述的带鳍梢小翼的前缘梳齿型低噪声减摇鳍，其特征在于：所述小翼结构中心直线与水平呈一夹角α＝20～70°。
10.根据权利要求1所述的带鳍梢小翼的前缘梳齿型低噪声减摇鳍，其特征在于：所述小翼结构厚度δ＝2～10mm。
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