CN204433016U - 一种双桨船双涡尾鳍和尾轴系的组合结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种双桨船双涡尾鳍和尾轴系的组合结构，包括呆木，呆木两侧设置双尾鳍，双尾鳍后端与轴系连接，轴系近末端处通过轴系支架与船底连接；双尾鳍呈尖瘦片状，其与呆木形成两个纵流形式中间隧道；呆木纵向近尾部处具有向两侧凸起的弧形结构，呆木末端呈尖瘦片状；尾鳍的单体结构非对称，其内侧尾部具有向两侧扩口的弧形结构；水流自中间隧道自前向后流动，在船底、呆木尾部的弧形结构、尾鳍尾部的弧形结构的三重作用下，形成自内、下、前，往外、上、后方向的预旋涡流流场，预旋涡流的方向与螺旋桨旋向相反，使螺旋桨前方处于预旋涡流流场，螺旋桨桨叶相对水流的角度增加，从而减少桨叶分力使推力增大。

Description

一种双桨船双涡尾鳍和尾轴系的组合结构

技术领域

本实用新型涉及一种双桨船，尤其涉及一种双桨船双涡尾鳍和尾轴系的组合结构，属于双桨船技术领域。

背景技术

双桨船是一种节能型优秀船型，具有相对推进效率高、操纵性能好等优点，在船舶行业，航运业有重要的作用，随着绿色环保的要求，国内外对双桨船的性能研究越来越重视，现有的双桨船的主要尾部结构技术有三种：

(1)直接采用轴系支架的形式，使用较长的船体外轴系，往往需要多个尾轴支架，这种布置使附体产生较大的阻力，影响船舶的水动力性能，降低了船舶的经济性，同时需要使用较长的船体外轴系长度和多个尾轴支架，给轴系安装和维修带来极大困难；

(2)大尾鳍包裹推进轴系的形式，中间无呆木，尾鳍后端紧跟螺旋桨，这种布置方式容易使螺旋桨前端水流受到干扰，紊流水流直接流向螺旋桨的桨叶，导致螺旋桨易发生激振从而引起船体振动，造成推进效率降低；

(3)小尾鳍和轴系支架的组合形式，为常规的轴系轴包形式。这种布置方式下，两个螺旋桨易发生干扰，而且螺旋桨前流场不佳，会造成推进效率的降低。

现有的三种布置方式存在的主要问题是考虑了一方面的优点，但未能兼顾船舶总体布置、振动、水动力性能和尾侧推安装等多方面的因素，具体来说：

(1)直接采用轴系支架的形式虽然不影响船体水动力性能，但需要较长的船体外轴系，而且需要多个尾轴系支架，这使得附体阻力大大增加，另外，多个尾轴支架使得轴系安装和船舶进坞维修困难，而且布置上受到限制，减少了船体内部区域的空间，降低了船舶的经济性；

(2)大尾鳍包裹推进轴系的形式尽管改善了船舶总布置，但易使螺旋桨前端水流受到不利干扰，紊流水流直接流向螺旋桨的桨叶，导致螺旋桨易发生激振而引起船体振动，影响船舶的舒适性，降低了推进效率，而且两轴系中间无法设置尾部结构(如呆木)以安装尾侧推器；

(3)小尾鳍结合轴系支架的组合形式，虽然改善了船舶振动和机舱布置问题，但两个螺旋桨易发生干扰，而且螺旋桨前流场不佳，降低了螺旋桨推进效率，对螺旋桨所处的伴流场也较难控制。所以，这种组合形式现有技术也仅仅停留在设想阶段，并未付诸实施。

实用新型内容

综合来看，现有技术的三种布置方式各有优缺点。为了解决以上三种形式的缺点，充分考虑船体布置、振动和水动力性能和尾侧推安装等多方面因素，并采取以下技术方案：

一种双桨船双涡尾鳍和尾轴系的组合结构，包括呆木，呆木两侧设置双尾鳍，双尾鳍后端与轴系连接，轴系近末端处通过轴系支架与船底连接；所述双尾鳍呈尖瘦片状，其与呆木形成两个纵流形式中间隧道；所述呆木纵向近尾部处具有向两侧凸起的弧形结构，呆木末端呈尖瘦片状；尾鳍的单体结构非对称，其内侧尾部具有向两侧扩口的弧形结构；与双尾鳍对应的船底部位，向后具有倾斜向上的角度；水流自所述中间隧道自前向后流动，在船底、呆木尾部的弧形结构、尾鳍尾部的弧形结构的三重作用下，形成自内、下、前，往外、上、后方向的预旋涡流流场，所述预旋涡流的方向与螺旋桨旋向相反，使螺旋桨前方处于预旋涡流流场，螺旋桨桨叶相对水流的角度增加，从而减少桨叶分力使推力增大。

本技术方案的特点在于：采用双涡尾鳍、长轴系、轴系支架和弧形呆木的组合形式，避免螺旋桨之间的相互干扰，减少阻力；提高推进效率；由于呆木的弧形结构处宽度较宽，呆木上便于设置体积较大的尾部侧推器；与常规双桨船相比，设置有螺旋桨前预旋涡流流场，改善螺旋桨所处的伴流场，提高螺旋桨推进效率；减小了船体外尾轴的长度，减小螺旋桨激振力。

进一步的，所述双尾鳍与呆木的尾部线型变化缓和，纵向梯度变化减小。这样既能降低尾部的兴波阻力，又能改善螺旋桨的伴流场。

进一步的，呆木的弧形结构处安装筒状尾侧推器。

进一步的，所述轴系支架的片体呈机翼形状，两个片体具有与船底法向的夹角α、β，使得轴系支架为船底、呆木尾部的弧形结构、尾鳍尾部的弧形结构相配合进一步促成所述预旋涡流流场。

更进一步的，所述两个片体间的夹角为73°。

本实用新型具有以下有益效果：

1)提高了推进效率，改善了稳性。

2)较之现有技术的直接采用轴系支架的形式，提供更大的船体内部空间；

3)便于尾部侧推器和轴系的布置和安装；

4)较之现有技术的大尾鳍包裹推进轴系的形式，改善螺旋桨的伴流场，消除螺旋桨空泡和激振，避免船体振动的发生。

5)克服了小尾鳍结合轴系支架的组合形式的实施存在的技术困难，避免了两个螺旋桨的干扰，改善了螺旋桨前流场，提高了螺旋桨的推进效率，提升了螺旋桨所述的伴流场的控制，使小尾鳍结合轴系支架的组合形式得以付诸实施。

附图说明

图1a是船体尾部双涡尾鳍和弧形呆木线型的剖面图。

图1b是船体尾部双涡尾鳍和弧形呆木线型的侧视图。

图1c是船体尾部双涡尾鳍和弧形呆木线型的平面图。

图2a是轴系和轴系支架布置的剖面图。

图2b是图2a中，左侧的轴系支架剖面的放大视图。

图2c是图2a中，轴系支架部位的放大视图，图中，α是右侧轴系支架与船底法向之间的夹角，β是左侧轴系支架与船底法向之间的夹角，两个夹角不同，且不为0°。

图2d是轴系和轴系支架布置的侧视图。

图2e是轴系和轴系支架布置的平面图。

图3是主船体尾部双涡尾鳍与弧形呆木的剖面视图。

图4是主船体尾部双涡尾鳍与弧形呆木的侧面视图。

图5是主船体尾部双涡尾鳍与弧形呆木的底部平面仰视图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本实用新型进一步说明。

本实用新型是一种双涡尾尾鳍、长轴系、轴系支架和弧形呆木的组合技术，主要有以下的设计技术：

1、双涡尾鳍和弧形呆木的设计

根据主船体形状以及轴系布置，在船体尾部设计两个尖瘦片尾的非对称的涡尾鳍和两个纵流形式中间隧道，涡尾尾鳍包裹尾轴前轴承，尾鳍的角度与船底底部来流相配合，促使形成预旋涡流流场，非对称双涡尾鳍将产生与螺旋桨旋向相反(逆向)的预旋涡流，使螺旋桨前方处于预旋涡流流场，螺旋桨相对水流的角度增加，从而减少桨叶分力使推力增大，提高螺旋桨的推进效率，尾部线型变化比较缓和，纵向梯度变化减小，这样既能降低尾部的兴波阻力，又能改善螺旋桨的伴流场。

弧形呆木结构设置以便于尾部安装体积更大的筒状尾侧推器，并将船体底部的水流分隔成左右两部分，这样可以减小两侧水流的相互干扰，降低船体底部水流不均匀所产生的紊乱，减小船体的阻力，改善尾部流场，弧形呆木在满足安装筒状尾侧推器的同时，在尾鳍的后部形成一个弧形，与非对称涡尾鳍组合产生预旋流场，促使螺旋桨前面形成一个预旋涡流流场，使水流到达螺旋桨桨盘叶面的切向速度成份减小，使螺旋桨接受到的水流推力更充分，充分发挥有利效果，提高螺旋桨推进效率。船体尾部双涡尾鳍和弧形呆木形状的线型参照图1a-1c所示。

2、轴系和轴系支架的设计

从涡尾鳍末端伸出船体的尾轴到螺旋桨的距离不宜过长，仅设计安装一个尾轴系支架来支持轴系后轴承，以减少附体阻力，轴系支架的片体设计成机翼形状，两个片体间的夹角为73°，根据主船体预旋涡流流场的来流方向设计和调整轴系支架机翼形状的片体角度，以此达到减小附体阻力的目的，进行水动力性能的进一步优化，以期获得更好的水动力性能和推进效率。轴系支架与船体连接结构，采用NACA66翼形的轴系支架片体剖面形状，其有良好的水动力性能，同时剖面的最大厚度考虑了结构强度的要求，尾轴和轴系支架使船舶尾部伴流的干扰减小，还能改善螺旋桨的伴流场，消除螺旋桨空泡和激振，避免船体振动的风险发生。轴系和轴系支架布置图参见图2a-2d所示。

本实用新型的关键点如下：

1、单体尾鳍是非对称型有助于产生涡旋水流的尾鳍。

根据主船体形状以及轴系布置，在船体尾部设计出两个相对于每根轴系的非对称尾鳍，尾鳍的角度与船底来流配合，形成预旋涡流流场，改善尾部流场与螺旋桨叶片的夹角，提高螺旋桨的推进效率，缩短了船体外尾轴长度，便于轴系的布置安装和维修。

2、弧形呆木。

弧形呆木便于尾部筒状尾侧推的安装，并将船体底部的水流分隔成左右两部分，减小螺旋桨之间的相互干扰，在尾鳍的后部形成一个弧形，与非对称尾鳍组合产生预旋流场，使螺旋桨前面形成一个相对于螺旋桨桨叶旋向的预涡旋流，使水流到达螺旋桨桨盘叶面的切向速度成份减小，使螺旋桨接受到的水流推力更充分，进一步提高螺旋桨推进效率。

3、轴系和轴系支架。

从涡尾鳍末端伸出船体的尾轴到螺旋桨的距离不宜过长，仅设计安装一个尾轴系支架来支持轴系后轴承，轴系支架的片体设计成机翼形状，两个片体间的夹角为73°，按主船体预旋涡流流场的来流方向设计和调整轴系支架机翼形状的片体角度，减小附体阻力，进一步形成涡流，优化水动力性能，获得更好的水动力性能和推进效率。

Claims (5)

1.一种双桨船双涡尾鳍和尾轴系的组合结构，其特征在于：

包括呆木，呆木两侧设置双尾鳍，双尾鳍后端与轴系连接，轴系近末端处通过轴系支架与船底连接；

所述双尾鳍呈尖瘦片状，其与呆木形成两个纵流形式中间隧道；

所述呆木纵向近尾部处具有向两侧凸起的弧形结构，呆木末端呈尖瘦片状；

尾鳍的单体结构非对称，其内侧尾部具有向两侧扩口的弧形结构；

与双尾鳍对应的船底部位，向后具有倾斜向上的角度；

水流自所述中间隧道自前向后流动，在船底、呆木尾部的弧形结构、尾鳍尾部的弧形结构的三重作用下，形成自内、下、前，往外、上、后方向的预旋涡流流场，所述预旋涡流的方向与螺旋桨旋向相反，使螺旋桨前方处于预旋涡流流场，螺旋桨桨叶相对水流的角度增加，从而减少桨叶分力使推力增大。

2.如权利要求有1所述的双桨船双涡尾鳍和尾轴系的组合结构，其特征在于：所述双尾鳍与呆木的尾部线型变化缓和，纵向梯度变化减小。

3.如权利要求有1所述的双桨船双涡尾鳍和尾轴系的组合结构，其特征在于：呆木的弧形结构处安装筒状尾侧推器。

4.如权利要求有1所述的双桨船双涡尾鳍和尾轴系的组合结构，其特征在于：所述轴系支架的片体呈机翼形状，两个片体具有与船底法向的夹角α、β，使得轴系支架为船底、呆木尾部的弧形结构、尾鳍尾部的弧形结构相配合进一步促成所述预旋涡流流场。

5.如权利要求有4所述的双桨船双涡尾鳍和尾轴系的组合结构，其特征在于：所述两个片体间的夹角为73°。