CN203958588U - 一种吊舱推进装置 - Google Patents

Abstract

一种吊舱推进装置，包括斜支柱（1）、螺旋桨电机（2）和螺旋桨叶（3），斜支柱（1）的下方设有向下延伸并突出螺旋桨电机（5）的壳体的尾鳍（4），斜支柱（1）和尾鳍（4）的横截面采用对称航空翼形结构。本实用新型提供的吊舱推进装置，增加的尾鳍结构可发挥舵的作用，增加舵效，对称航空翼形结构可减小阻力、增加升力，进一步提高舵效。

Description

一种吊舱推进装置

技术领域

 本实用新型涉及一种船舶与海洋结构物的推进与操纵装置，具体涉及一种低阻力高舵效的吊舱推进装置，属于船舶技术领域。

背景技术

吊舱式电力推进系统也称吊舱推进装置，是近年来发展起来的一种新型的船舶电力推进装置，由于具有可靠性好、推进效率高、操纵性能佳、模块化程度高等优点，因而越来越广泛地应用在各类船舶中，具有广阔的市场应用前景和极高的军事应用价值，已成为目前船舶推进系统研究开发领域的技术热点。现有的吊舱推进装置主要由回转单元、推进单元、遥控系统等模块组成，其中,回转单元承受螺旋桨推力、装置的重力以及其它的外载荷，并将螺旋桨产生的推力传递给船体，同时按照遥控系统的指令在回转电机的驱动下，带动推进单元360°方向旋转；推进单元内置永磁电机，永磁电机直接驱动螺旋桨旋转，产生推力，由于摒弃了传统的多级传动思想，无中间传动环节，传动效率高。

但是，现有的吊舱推进装置由于采用桨舵一体的结构，利用推进装置自身的回转产生各个方向的推力，以代替传统的舵结构，虽然简化了装置，但却由于电机壳体以及斜支柱阻力的影响，降低了舵效以及推进效率。特别是现有吊舱推进装置的斜支柱结构存在明显的缺陷：一是斜支柱的横截面一般采用椭圆形，而椭圆结构的水动力性能较差，形成的水体阻力较大；二是斜支柱的外表面积较小，形成的过流面积也较小，因而产生的舵效也较小，因此有必要改进现有的斜支柱结构，以提高吊舱推进装置的舵效。

发明内容

本实用新型旨在克服现有吊舱推进装置存在的斜支柱的椭圆横截面形成的水体阻力较大、外表面积较小而形成的过流面积较小，因而使舵效降低、影响操控性的缺陷与不足，提供一种低阻力高舵效的吊舱推进装置，斜支柱的下方设有加长并突出螺旋桨电机壳体的尾鳍结构，斜支柱和尾鳍采用升力大、阻力小的对称航空翼形结构，能够显著降低水体阻力、提高舵效。

本实用新型为解决技术问题采用的技术方案是：一种吊舱推进装置，包括斜支柱、螺旋桨电机和螺旋桨叶，所述斜支柱的下方设有向下延伸并突出螺旋桨电机的壳体的尾鳍，所述斜支柱和尾鳍的横截面为航空对称翼形结构。

一种吊舱推进装置，所述斜支柱为NACA0012翼型，所述尾鳍为NACA0009翼型。

一种吊舱推进装置，所述斜支柱横截面的尾缘和前缘处分别设有向外延伸的流线型的尾缘突出和前缘突出。

一种吊舱推进装置，所述斜支柱的翼型弦长为螺旋桨叶的直径的0.65-0.85倍。

一种吊舱推进装置，所述尾缘突出上宽下窄，所述前缘突出上窄下宽，所述斜支柱顶部的尾缘突出的长度为斜支柱的翼型弦长的0.4-0.6倍，前缘突出的长度为斜支柱的翼型弦长的0.2-0.3倍，所述斜支柱底部的尾缘突出的长度为斜支柱的翼型弦长的0.2-0.3倍，前缘突出的长度为斜支柱的翼型弦长的0.3-0.4倍。

一种吊舱推进装置，所述尾鳍上宽下窄结构，所述尾鳍顶部的翼型弦长为螺旋桨叶的直径的0.7-0.8倍，底部的翼型弦长为螺旋桨叶的直径的0.15-0.25倍，所述尾鳍的高度为螺旋桨叶的直径的0.4-0.6倍。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1、从传统舵的作用原理出发，在斜支柱的下方设有加长并突出螺旋桨电机壳体的流线型尾鳍结构，使得尾鳍在船舶运行过程中发挥舵的作用，提高舵效，同时起到补充保障作用，即使螺旋桨不运转，尾鳍产生的舵效还可保障船舶的操纵性能。

2、斜支柱和尾鳍的横截面采用对称航空翼形结构，巧妙地将对称航空翼形结构的升阻比高的特性运用到斜支柱上，使斜支柱具有升力大、阻力小的优点，使舵效提高、阻力降低。

3、斜支柱的横截面的尾缘和前缘处分别设有流线性的突出结构，增大了斜支柱的外表面积及过流面积，进一步提高了舵效。

附图说明

图1是本实用新型的吊舱推进装置的结构示意图。

图2是本实用新型的吊舱推进装置的航空对称翼形的横截面示意图。

图3是本实用新型的吊舱推进装置的斜支柱的横截面示意图。

图中： 1-斜支柱，2-螺旋桨电机，3-螺旋桨叶，4-尾鳍，5-尾缘突出，6-前缘突出。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本实用新型作进一步说明。

参见图1和图2，本实用新型提供的吊舱推进装置，包括斜支柱1、螺旋桨电机2和螺旋桨叶3，斜支柱1的下方还设有向下延伸并突出螺旋桨电机2的壳体的尾鳍4，斜支柱1和尾鳍4的横截面均采用航空对称翼形结构。增加的尾鳍可以在航行中发挥舵的作用，提高吊舱推进装置的舵效。

航空对称翼形结构具有升阻比高的特性，将航空对称翼形结构用于斜支柱和尾鳍，可显著改善其水动力性能，提高升力、降低阻力、增加舵效。本实用新型提供的吊舱推进装置，斜支柱1优选较厚的NACA0012翼型，尾鳍4优选较薄的NACA0009翼型。

本实用新型提供的吊舱推进装置，还可在斜支柱1横截面的尾缘和前缘处分别设置向外延伸的流线型的尾缘突出5和前缘突出6，如图3所示。设置尾缘突出5和前缘突出6后，可增加斜支柱的外表面积和过流面积，进一步提高舵效。

本实用新型提供的吊舱推进装置，综合考虑回转单元与螺旋桨的尺寸以及整体的强度要求，优选设置斜支柱1的翼型弦长为螺旋桨叶3的直径的0.65-0.85倍。进一步优选地，设置尾缘突出5上宽下窄，前缘突出6上窄下宽，且中间均匀过渡，使斜支柱1形成类平行四边形结构。具体地，设置斜支柱1顶部的尾缘突出5的长度为斜支柱1的翼型弦长的0.4-0.6倍，前缘突出6的长度为斜支柱1的翼型弦长的0.2-0.3倍，斜支柱1底部的尾缘突出5的长度为斜支柱1的翼型弦长的0.2-0.3倍，前缘突出6的长度为斜支柱1的翼型弦长的0.3-0.4倍，。

 本实用新型提供的吊舱推进装置，尾鳍4为上宽下窄的类梯形结构，优选地设置尾鳍4的顶部翼型弦长为螺旋桨叶3的直径的0.7-0.8倍，底部翼型弦长为螺旋桨叶3的直径的0.15-0.25倍，尾鳍4的高度为螺旋桨叶3的直径的0.4-0.6倍。尾鳍4的高度指尾鳍4的下底边至螺旋桨电机2的轴线的距离。加工时，尾鳍4与斜支柱1整体铸造为一体。

本实用新型提供的低阻力高舵效的吊舱推进装置，已在2013年申请人作为牵头单位承接的工信部高技术船舶科研项目，---3MW级吊舱式电力推进系统开发项目中成功试用。其中，尾鳍的顶部翼型弦长2.54m，底部翼型弦长为0.7m，尾鳍高度（尾鳍底部距螺旋桨电机的轴中心线的距离）1.5m。

为验证本申请的吊舱推进装置对于提高吊舱推进器性能特别是提高舵效的作用，申请人建立了吊舱推进器水动力性能计算模型，对现有技术的吊舱推进装置和本申请的吊舱推进装置的水动力性能进行计算对比。

计算结果表明：本申请的吊舱推进装置，在斜支柱前方和尾鳍前方都有很强的伴流区，而在其他区域，距离表面越远，伴流越小，表明优化后的斜支柱将原来集中于其附近的环量重新分配，有效地减弱了集中涡的诱导作用，增大径向诱导速度，使螺旋桨推力增加，斜支柱阻力减小。 

Claims (6)

1.一种吊舱推进装置，包括斜支柱（1）、螺旋桨电机（2）和螺旋桨叶（3），其特征在于：所述斜支柱（1）的下方设有向下延伸并突出螺旋桨电机（2）的壳体的尾鳍（4），所述斜支柱（1）和尾鳍（4）的横截面为航空对称翼形结构。

2.根据权利要求1所述的一种吊舱推进装置，其特征在于：所述斜支柱（1）为NACA0012翼型，所述尾鳍（4）为NACA0009翼型。

3.根据权利要求1所述的一种吊舱推进装置，其特征在于：所述斜支柱（1）横截面的尾缘和前缘处分别设有向外延伸的流线型的尾缘突出（5）和前缘突出（6）。

4.根据权利要求1所述的一种吊舱推进装置，其特征在于：所述斜支柱（1）的翼型弦长为螺旋桨叶（3）的直径的0.65-0.85倍。

5.根据权利要求3所述的一种吊舱推进装置，其特征在于：所述尾缘突出（5）上宽下窄，所述前缘突出（6）上窄下宽，所述斜支柱（1）顶部的尾缘突出（5）的长度为斜支柱（1）的翼型弦长的0.4-0.6倍，前缘突出（6）的长度为斜支柱（1）的翼型弦长的0.2-0.3倍，所述斜支柱（1）底部的尾缘突出（5）的长度为斜支柱（1）的翼型弦长的0.2-0.3倍，前缘突出（6）的长度为斜支柱（1）的翼型弦长的0.3-0.4倍。

6.根据权利要求1所述的一种吊舱推进装置，其特征在于：所述尾鳍（4）为上宽下窄结构，所述尾鳍（4）顶部的翼型弦长为螺旋桨叶（3）的直径的0.7-0.8倍，底部的翼型弦长为螺旋桨叶（3）的直径的0.15-0.25倍，所述尾鳍（4）的高度为螺旋桨叶（3）的直径的0.4-0.6倍。