CN106828849A - 一种应用仿生导管的导管桨 - Google Patents

一种应用仿生导管的导管桨 Download PDF

Info

Publication number
CN106828849A
CN106828849A CN201710094796.5A CN201710094796A CN106828849A CN 106828849 A CN106828849 A CN 106828849A CN 201710094796 A CN201710094796 A CN 201710094796A CN 106828849 A CN106828849 A CN 106828849A
Authority
CN
China
Prior art keywords
conduit
propeller
catheter
bionical
projection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710094796.5A
Other languages
English (en)
Inventor
郭春雨
宋科委
龚杰
林健峰
曹绪祥
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin Engineering University
Original Assignee
Harbin Engineering University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Engineering University filed Critical Harbin Engineering University
Priority to CN201710094796.5A priority Critical patent/CN106828849A/zh
Publication of CN106828849A publication Critical patent/CN106828849A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H5/00—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water
    • B63H5/07—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers
    • B63H5/14—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers characterised by being mounted in non-rotating ducts or rings, e.g. adjustable for steering purpose
    • B63H5/15—Nozzles, e.g. Kort-type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H1/00—Propulsive elements directly acting on water
    • B63H1/02—Propulsive elements directly acting on water of rotary type
    • B63H1/12—Propulsive elements directly acting on water of rotary type with rotation axis substantially in propulsive direction
    • B63H1/14—Propellers
    • B63H1/28—Other means for improving propeller efficiency
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T70/00—Maritime or waterways transport
    • Y02T70/50—Measures to reduce greenhouse gas emissions related to the propulsion system

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Media Introduction/Drainage Providing Device (AREA)

Abstract

本发明提供一种应用仿生导管的导管桨，包括导管和转子，其特征在于：所述导管表面是由凹凸状突起组成的周期性波浪状结构，突起节点在导管表面的投影为三角函数曲线，且三角函数曲线满足：f(x)＝0.1Lsin(x*20π)，其中L为导管剖面翼型弦长，x的取值范围为0‑1。本发明优势是该新型仿生导管桨结构简单，能够改变导管螺旋桨的进流，改善导管桨的尾部涡流，提高导管桨的推进效率，是一种实现船舶节能减排的仿生型特种推进器。

Description

一种应用仿生导管的导管桨
技术领域
本发明涉及一种导管桨，尤其涉及一种应用仿生导管的导管桨，属于船舶推进器领域。
背景技术
随着船舶行业的发展，人们对于船舶推进器的要求也越来越高。新时期，绿色船舶以及实现船舶的节能减排是这个时代的主题。为了实现这一目标，节能船型、节能推进器以及节能附体应运而生。
凹凸结构是生物学教授E.Fish在观察座头鲸前鳍形状时得到的一种仿生学结构。研究学者将凹凸结节应用于鳍的前缘，发现这种仿生鳍较普通鳍具有更大的动力与更小的阻力。从机理上说，机翼前缘的凹凸结构能使突起的两侧产生漩涡，使得流体更加贴近物体表面，减少流体的流动分离；凹凸结节能够改变边界层的厚度，改善边界层中的涡结构，进而达到减阻的效果。
导管桨作为一种特种推进器，相比于传统螺旋桨具有以下优点：导管桨在低转速即在重载时具有较高的推进效率，所以目前被广泛应用于拖船、散货船等大型船舶上；另外，导管桨在重载时还具有较好的抗空化性能；导管桨的导管还可以作为舵来使用，能够提高船舶的操纵性。
导管桨由导管和转子两部分组成，导管剖面一般为翼型，或者是简化后的翼型，该发明所使用的导管就是将翼型剖面改成了折线形，但两者的推进效率几乎相同。为了提高导管桨的推进效率，国内外学者对导管的剖面翼型进行优化，最终得到诸如导管19A以及导管37等高效导管，但是这些都是在二维层面对导管的翼型剖面进行的改进。该发明从三维的角度对导管的前缘和后缘进行改善，具有一定的前瞻性和创新性。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种应用仿生导管的导管桨，能够提高船舶推进效率的特种推进器，其独特的前、后缘结构能够改变导管螺旋桨的进流，改善导管桨的尾部涡流，并能够提高导管桨的推进效率。
本发明的目的是这样实现的：包括导管和转子，其特征在于：所述导管表面是由凹凸状突起组成的周期性波浪状结构，突起节点在导管表面的投影为三角函数曲线，且三角函数曲线满足：f(x)＝0.1Lsin(x*20π)，其中L为导管剖面翼型弦长，x的取值范围为0-1。
本发明还包括这样一些结构特征：
1.所述突起的高度为导管剖面长度的0.1-0.15倍。
2.突起的个数是10个。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的导管前缘的凹凸结构能够使导管桨的进流更加贴近导管表面，导管内的流体不易发生流体分离，改善导管内的进流情况；同时，导管后缘的突起能改善导管的出流尾涡，减少导管内流体的能量损失，增大导管内出流的速度，进而提高导管桨的推进效率。
本发明结构简单，能够改变导管螺旋桨的进流，改善导管桨的尾部涡流，提高导管桨的推进效率，是一种实现船舶节能减排的仿生型特种推进器。
附图说明
图1是导管19A剖面轮廓图；
图2是是本发明的侧视图；
图3是本发明的轴测图；
图4a是本发明的结构图，图4b是普通导管桨的示意图。
图中：1、尾缘凸起，2、前缘凸起。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
图1为普通导管桨导管的剖面翼型，是现阶段应用最多的一种高效率导管，图2和图3分别展示了本发明的仿生导管桨。本发明的仿生导管桨的导管剖面形状采用的是翼型19A，导管前缘和导管后缘的具有凹凸状的突起2和1。突起节点在导管表面的投影为三角函数曲线，曲线函数表达式为f(x)＝0.1Lsin(x*20π)，其中L为导管剖面翼型弦长，x的取值范围为(0-1)。且所述突起与导管前后缘是平滑过渡而来的。
所述突起的高度为导管剖面长度的0.1-0.15倍，本发明的仿生导管桨的前缘与后缘的突起数目均为10个。
本发明与普通导管桨的对比见图2、图3、图4a和图4b，图2中a是本发明的凹凸管轮廓线，b是普通管轮廓线；与普通导管桨相比，本发明的新型导管能够改变导管螺旋桨的进流，改善导管桨内部流动，改进导管桨的尾部涡流，提高导管桨的推进效率。本发明的导管能够提高导管桨的推进效率的机理为：本发明的仿生型导管的前缘是为凹凸结构能够使导管表面产生诱导涡，向导管内的流体注入动力，使得进流更加贴近导管表面，从而减轻导管前缘的流动分离，改善导管桨的进流；导管后缘为凹凸结构，能够改善导管出流口处的涡流，减少导管内水流的能量损失，提高导管桨的推进效率。这种新型的仿生导管桨结构简单，能够提高船舶的推进效率，符合目前我国的绿色船舶发展的要求，是一种具有很大发展前景和市场需求的船舶特种推进器。

Claims (3)

1.一种应用仿生导管的导管桨，包括导管和转子，其特征在于：所述导管表面是由凹凸状突起组成的周期性波浪状结构，突起节点在导管表面的投影为三角函数曲线，且三角函数曲线满足：f(x)＝0.1Lsin(x*20π)，其中L为导管剖面翼型弦长，x的取值范围为0-1。
2.根据权利要求1所述的一种应用仿生导管的导管桨，其特征在于：所述突起的高度为导管剖面长度的0.1-0.15倍。
3.根据权利要求1或2所述的一种应用仿生导管的导管桨，其特征在于：突起的个数是10个。
CN201710094796.5A 2017-02-22 2017-02-22 一种应用仿生导管的导管桨 Pending CN106828849A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710094796.5A CN106828849A (zh) 2017-02-22 2017-02-22 一种应用仿生导管的导管桨

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710094796.5A CN106828849A (zh) 2017-02-22 2017-02-22 一种应用仿生导管的导管桨

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106828849A true CN106828849A (zh) 2017-06-13

Family

ID=59133868

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710094796.5A Pending CN106828849A (zh) 2017-02-22 2017-02-22 一种应用仿生导管的导管桨

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106828849A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107640300A (zh) * 2017-09-06 2018-01-30 哈尔滨工程大学 一种带波浪形尾缘的t型翼
GB2597661B (en) * 2020-07-23 2024-05-22 Bae Systems Plc Arrangements, duct arrangements and methods

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006306304A (ja) * 2005-04-28 2006-11-09 Niigata Shipbuilding & Repair Inc 推進装置及びその製造方法
CN202593838U (zh) * 2012-05-18 2012-12-12 大连船舶重工集团有限公司 船舶水动力前置导轮节能装置
CN103507934A (zh) * 2012-06-18 2014-01-15 无锡市同创玻璃钢船艇厂 一种高效导管螺旋桨
KR20150050918A (ko) * 2013-11-01 2015-05-11 삼성중공업 주식회사 추진 장치
CN104627341A (zh) * 2015-01-30 2015-05-20 哈尔滨工程大学 一种仿生螺旋桨
CN105026259A (zh) * 2013-02-08 2015-11-04 三星重工业株式会社 用于船舶的推进设备

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006306304A (ja) * 2005-04-28 2006-11-09 Niigata Shipbuilding & Repair Inc 推進装置及びその製造方法
CN202593838U (zh) * 2012-05-18 2012-12-12 大连船舶重工集团有限公司 船舶水动力前置导轮节能装置
CN103507934A (zh) * 2012-06-18 2014-01-15 无锡市同创玻璃钢船艇厂 一种高效导管螺旋桨
CN105026259A (zh) * 2013-02-08 2015-11-04 三星重工业株式会社 用于船舶的推进设备
KR20150050918A (ko) * 2013-11-01 2015-05-11 삼성중공업 주식회사 추진 장치
CN104627341A (zh) * 2015-01-30 2015-05-20 哈尔滨工程大学 一种仿生螺旋桨

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107640300A (zh) * 2017-09-06 2018-01-30 哈尔滨工程大学 一种带波浪形尾缘的t型翼
CN107640300B (zh) * 2017-09-06 2019-04-19 哈尔滨工程大学 一种带波浪形尾缘的t型翼
GB2597661B (en) * 2020-07-23 2024-05-22 Bae Systems Plc Arrangements, duct arrangements and methods

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107117277A (zh) 带有仿生导管的吊舱推进器
Clark et al. Thrust production and wake structure of a batoid-inspired oscillating fin
Fish et al. Marine applications of the biomimetic humpback whale flipper
CN104627341A (zh) 一种仿生螺旋桨
CN102991658A (zh) 船舶仿生螺旋桨
CN106828849A (zh) 一种应用仿生导管的导管桨
CN106741779A (zh) 一种仿生吊舱推进器
CN110116781A (zh) 一种用于瘦小型船尾船舶的节能水翼
CN106114749A (zh) 一种风波互补双体船
CN206155818U (zh) 一种涡效应增升的乘波体
CN203358855U (zh) 用于右旋单桨船的预旋三角导管
Akoz et al. Intermittent unsteady propulsion with a combined heaving and pitching foil
CN204056274U (zh) 船舶桨前节能附体结构
JP3477564B2 (ja) 船舶用ビルジ渦エネルギー回収装置
JPH0485194A (ja) 船舶用舵
CN203937848U (zh) 船舶桨前前置定子结构
CN102673758B (zh) 导缘凹凸螺旋桨
CN209274867U (zh) 一种镁合金导管螺旋桨
CN206171774U (zh) 一种适用于单尾船型的对转螺旋桨
CN210191740U (zh) 一种用于瘦小型船尾船舶的节能水翼
CN202717022U (zh) 导缘凹凸螺旋桨
CN205524798U (zh) 一种船舶减阻装置
CN111776132B (zh) 一种具备新型超空泡翼型的水翼船
JPWO2017038862A1 (ja) 船尾ダクトを有した船尾形状及び船舶
CN2772959Y (zh) 用于船舶推进器或增氧机的螺旋桨

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170613