CN110040231A - 一种用于船后螺旋桨的不对称导管 - Google Patents

Abstract

本发明提供的是一种用于船后螺旋桨的不对称导管。导管左右对称，导管入口和出口均为不规则曲线、且不在平面内，入口曲线的顶部内凹、中部和底部平滑，出口曲线顶部有尖状凸起、且从顶部到中部曲线呈直线状下降、中部有外凸，沿导管周长剖面翼型剖面的拱度和攻角沿轴向变化，沿导管长度方向的各个剖面形状和厚度不相同。本发明的不对称导管可以改善船尾的伴流，使桨盘面处的不对称伴流均匀化，减小螺旋桨的振动和噪声并提高螺旋桨的效率，从而达到提高效率和改善振动噪声的效果。

Description

一种用于船后螺旋桨的不对称导管

技术领域

本发明涉及的是一种导管，具体地说是一种用于船后螺旋桨的导管。

背景技术

船舶等物体在水中运动时，由于物体后面的速度不均匀分布就会产生伴流场。不均匀的伴流场会对螺旋桨产生影响，在螺旋桨桨盘面处水流的激烈变化，会使螺旋桨桨叶负荷不均，从而使船舶尾部产生极大的激振力和噪声。从20世纪后期开始，船舶伴流场的不对称性受到了广泛的关注，进而出现了很多改善螺旋桨盘面伴流的方法。主要有两种方法，一种是通过优化尾部线型设计，从而改善船尾伴流。另外一种是在船上安装整流附体，例如整流鳍、补偿导管、前置导管等一些特殊装置。其中，导管螺旋桨可以起到减少船尾激振力和噪声的作用。导管螺旋桨是由螺旋桨和导流管组成的推进器组合体，桨外面的环状导管既可以控制螺旋桨附近的尾流直径，限制尾流收缩，减少尾流损失；也可以利用转动导管来控制尾流的方向，以此来改善船舶的操纵性。而传统的导管主要起到改变螺旋桨负荷和提供附加推力的作用，对于改善船尾伴流、减小船尾激振力和噪声的作用较小。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以改善船尾伴流的用于船后螺旋桨的不对称导管。

本发明的目的是这样实现的：

导管左右对称，导管入口和出口均为不规则曲线、且不在平面内，入口曲线的顶部内凹、中部和底部平滑，出口曲线顶部有尖状凸起、且从顶部到中部曲线呈直线状下降、中部有外凸，沿导管周长剖面翼型剖面的拱度和攻角沿轴向变化，沿导管长度方向的各个剖面形状和厚度不相同。

本发明还可以包括：

1.所述的沿导管周长剖面翼型剖面的拱度和攻角沿轴向变化是指自上向下沿导管周长等间距分布的5个剖面的形状分别为：第一剖面1的t/L为0.15，位攻角-5°，上半部分曲线向内凹，下半部分曲线也向内凹且向内凹的幅度大于上半部分曲线；第二剖面2的t/L为0.1，攻角10°，上半部分曲线和下半部分曲线弧度一致；第三剖面3的t/L为0.145，攻角为-4°，上半部分曲线向内凹，下半部分曲线也向内凹且向内凹的幅度大于上半部分曲线；第四剖面4的t/L为0.09，攻角为-4°，上半部分曲线和下半部分曲线弧度一致；第五剖面5的t/L为0.15，攻角为-3°,下半部分曲线外凸，其中t为最大厚度、L为长度。

2.所述的沿导管长度方向的各个剖面形状和厚度不相同是指自入口向出口沿导管长度方向的三个剖面的形状分别为：靠近入口的剖面的顶部内凹，中部外凸，底部平滑；靠近出口的剖面的顶部尖状外凸，中部外凸；中部位置的剖面的中部外凸，整体形状光滑。

本发明提供了一种新型不对称导管，可以极大地改善船尾的不对称伴流，使船尾伴流更加平均，从而达到提高效率和改善振动的效果。

本发明的不对称导管在上半部分使用加速导管形式，使螺旋桨前方水流的轴向速度增加，使桨盘面下半部分流体的流速增大，使导管产生部分推力，从而提高螺旋桨推进效率；下半部分使用减速导管形式，使螺旋桨前方水流的轴向速度变缓，使桨盘面下半部分流体的流速减小，可以延缓螺旋桨空化现象的发生，从而达到降噪的目的。该新型不对称导管可以改善船尾的伴流，使桨盘面处的不对称伴流均匀化，减小螺旋桨的振动和噪声并提高螺旋桨的效率，从而达到提高效率和改善振动噪声的效果。

附图说明

图1和图2为本发明的用于船后螺旋桨的不对称导管的不同角度的结构示意图；

图3为用于船后螺旋桨的不对称导管沿导管周长的5个剖面的位置示意图；

图4a至图4e为图3中5个剖面的线型示意图，其中，图4a为第一剖面1、图4b为第二剖面2、图4c为第三剖面3、图4d为第四剖面4、图4e为第五剖面5；

图5为用于船后螺旋桨的不对称导管沿导管长度方向的3个剖面的位置示意图；

图6a至图6c为图5中的剖面示意图，其中，图6a为A-A剖面、图6b为B-B剖面、图6c为C-C剖面；

图7为用于船后螺旋桨的不对称导管入口示意图；

图8为用于船后螺旋桨的不对称导管出口示意图；

图9为第一剖面1型值表；

图10为第二剖面2型值表；

图11为第三剖面3型值表；

图12为第四剖面4型值表；

图13为第五剖面5型值表。

具体实施方式

下面举例对本发明做更详细的描述。

结合图1和图2，本发明的用于船后螺旋桨的不对称导管左右对称，其剖面沿周长根据船尾的伴流变化。其翼型剖面的拱度和攻角根据船尾伴流在轴向的不同而不同。其上半部分使用加速导管形式，使螺旋桨前方水流的轴向速度增加；下半部分使用减速导管形式，使螺旋桨前方水流的轴向速度减小。从而使螺旋桨盘面处的伴流均匀化，从而提高了螺旋桨效率，并极大地减小了螺旋桨的振动和噪声。

结合图3以及图4a至图4e，图3中标出了不对称导管5个位置的5个剖面。该不对称导管沿周长方向的每个剖面的形状各不相同。剖面1的t/L(最大厚度/长度)为0.15，攻角-5°。剖面3的t/L(最大厚度/长度)为0.145，其攻角为-4°。剖面1和剖面3的形状大致相同，其上半部分曲线轻微向内凹，下半部分曲线有较大内凹。剖面2的t/L(最大厚度/长度)为0.1，攻角10°。剖面4的t/L(最大厚度/长度)为0.09，攻角-4°。剖面2和剖面4的形状大致相同，其上半部分曲线和下半部分曲线弧度基本一致。剖面5的t/L(最大厚度/长度)为0.15，攻角-3°,且下半部分曲线外凸。5个剖面各不相同，5个剖面的型值分别列于图9至图13。

结合图5以及图6a至图6c，该不对称导管沿长度方向的各个剖面形状和厚度均不相同。剖面A-A靠近入口，其形状和入口相似，其在顶部有明显内凹，在中部有外凸，底部平滑；剖面C-C靠近出口，其形状和出口相似，其在顶部有明显尖状外凸，中部也有明显外凸。剖面B-B位于导管中部位置，由于剖面3和剖面2、4的攻角方向不一致，剖面B-B的中部有明显的外凸，顶部和底部内凹不明显，整体形状较为光滑。

结合图7和图8，该不对称导管入口和出口均为不规则曲线，且都不在平面内。由于剖面1攻角为负，剖面2攻角为正，入口曲线在顶部有明显内凹，在中部和底部平滑。由于剖面1和剖面2的攻角方向不一致，出口曲线在顶部有明显尖状凸起，且从顶部到中部曲线几乎呈直线状下降，在中部也有明显外凸。由于剖面2、4、5的尾部向内收，出口大小较入口大小明显减小。

Claims (3)

1.一种用于船后螺旋桨的不对称导管，其特征是：导管左右对称，导管入口和出口均为不规则曲线、且不在平面内，入口曲线的顶部内凹、中部和底部平滑，出口曲线顶部有尖状凸起、且从顶部到中部曲线呈直线状下降、中部有外凸，沿导管周长剖面翼型剖面的拱度和攻角沿轴向变化，沿导管长度方向的各个剖面形状和厚度不相同。

2.根据权利要求1所述的用于船后螺旋桨的不对称导管，其特征是：所述的沿导管周长剖面翼型剖面的拱度和攻角沿轴向变化是指自上向下沿导管周长等间距分布的5个剖面的形状分别为：第一剖面(1)的t/L为0.15，位攻角-5°，上半部分曲线向内凹，下半部分曲线也向内凹且向内凹的幅度大于上半部分曲线；第二剖面(2)的t/L为0.1，攻角10°，上半部分曲线和下半部分曲线弧度一致；第三剖面(3)的t/L为0.145，攻角为-4°，上半部分曲线向内凹，下半部分曲线也向内凹且向内凹的幅度大于上半部分曲线；第四剖面(4)的t/L为0.09，攻角为-4°，上半部分曲线和下半部分曲线弧度一致；第五剖面(5)的t/L为0.15，攻角为-3°,下半部分曲线外凸，其中t为最大厚度、L为长度。

3.根据权利要求1或2所述的用于船后螺旋桨的不对称导管，其特征是：所述的沿导管长度方向的各个剖面形状和厚度不相同是指自入口向出口沿导管长度方向的三个剖面的形状分别为：靠近入口的剖面的顶部内凹，中部外凸，底部平滑；靠近出口的剖面的顶部尖状外凸，中部外凸；中部位置的剖面的中部外凸，整体形状光滑。