[發(fā)明專利]槳前反應(yīng)鰭

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110236671.4
• 申請(qǐng)日: 2011-08-17
• 公開（公告）號(hào): CN102381463A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周志勇;陳康;魏菲菲;林潔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海船舶研究設(shè)計(jì)院
• 主分類號(hào): B63H1/28
• 分類號(hào): B63H1/28
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31227
• 代理人: 季申清

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種槳前反應(yīng)鰭，尤其是指，安裝于常規(guī)右旋單槳船的槳前反應(yīng)鰭，屬于船體節(jié)能設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

反應(yīng)鰭(簡(jiǎn)稱R.F.)是一種裝在肥大型單槳船舶推進(jìn)器前方的導(dǎo)流裝置，如同具有較多葉片的靜止螺旋槳，它能減少推進(jìn)器尾流的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因而能節(jié)省船舶主機(jī)的功率。反應(yīng)鰭由若干片與水流成一定攻角的鰭葉組成，水流流過(guò)鰭葉后被改變?cè)瓉?lái)的流向，形成了一股和螺旋槳尾流方向相反的預(yù)旋水流，起到了減少螺旋槳尾流旋轉(zhuǎn)能量損失的作用，從而達(dá)到節(jié)能的目的。

國(guó)內(nèi)外的研究已經(jīng)意識(shí)到通過(guò)改變螺旋槳進(jìn)流的方向可以提高推進(jìn)效率，對(duì)6個(gè)鰭均勻?qū)ΨQ布置的槳前反應(yīng)鰭進(jìn)行了相關(guān)研究，比如鰭的翼型選擇和鰭的相關(guān)參數(shù)的改進(jìn)；并且在此基礎(chǔ)上，相關(guān)研究人員去掉6個(gè)鰭中的1至2個(gè)，演化出非對(duì)稱布置的槳前反應(yīng)鰭。這兩種反應(yīng)鰭均具有水平方向設(shè)置的兩個(gè)鰭，但是由于船后有轉(zhuǎn)動(dòng)的螺旋槳存在的流場(chǎng)整個(gè)是完全非對(duì)稱的，因此前述兩種反應(yīng)鰭雖然能達(dá)到一定的節(jié)能效果，節(jié)省功率2％～4％，但伴流的均勻性和回收螺旋槳尾流中旋轉(zhuǎn)能量的散失方面仍有缺陷，而且隨著常規(guī)船體下部趨于肥大化的發(fā)展趨勢(shì)，船尾上下部分的伴流場(chǎng)嚴(yán)重不均勻，螺旋槳尾流中旋轉(zhuǎn)能量的散失嚴(yán)重，因此，現(xiàn)有的槳前反應(yīng)鰭已不能解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種槳前反應(yīng)鰭，通過(guò)改變流場(chǎng)方向來(lái)產(chǎn)生槳前的預(yù)旋轉(zhuǎn)流場(chǎng)，從而達(dá)到減少能量損失，提高螺旋槳推進(jìn)效率的目的。

為此，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是，一種槳前反應(yīng)鰭，其特征在于：從螺旋槳后側(cè)看，螺旋槳槳轂縱向中心線左側(cè)的船尾從上到下設(shè)置有第一片鰭、第二片鰭和第三片鰭，右側(cè)設(shè)置有第四片鰭，其中，第一片鰭與縱向中心線的夾角α的范圍是46°≤α≤53°，第二片鰭與水平方向的夾角β的范圍是1°≤β≤8°，第三片鰭與縱向中心線的夾角χ的范圍是37°≤χ≤44°，第四片鰭與水平線之間的夾角δ的范圍是82°≤δ≤89°。

采用上述結(jié)構(gòu)，四片鰭中的三片分布在伴流場(chǎng)的低值即高速區(qū)域，減少了鰭的阻力對(duì)低速區(qū)域流動(dòng)造成的不利影響，而且布置在高速區(qū)的鰭在使槳前流場(chǎng)預(yù)先旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，也有利于伴流的均勻化。該設(shè)計(jì)也突破了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員的束縛。

根據(jù)船的豐滿程度、航速的不同，所述鰭的形狀為機(jī)翼型剖面，鰭的形狀可以為NACA翼型中阻升比比較小的翼型，但要注意結(jié)合強(qiáng)度的要求統(tǒng)籌考慮。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，左側(cè)的三片鰭的鰭根與螺旋槳軸線的夾角ε從上到下逐步增大，其范圍是12°≤ε≤21°，第四片鰭鰭根與螺旋槳軸線的夾角大于第二片鰭鰭根與螺旋槳軸線的夾角而小于第三片鰭鰭根與螺旋槳軸線的夾角。這樣可以更好地提高螺旋槳的推進(jìn)效率。

再進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述四片鰭的長(zhǎng)度為螺旋槳半徑的90％～105％。這樣可保證良好的節(jié)能效果。

綜上，本發(fā)明的有益效果是：通過(guò)產(chǎn)生一個(gè)與螺旋槳旋轉(zhuǎn)方向相反的周向誘導(dǎo)速度場(chǎng)，從而減少螺旋漿尾流場(chǎng)中因旋轉(zhuǎn)損失的能量，提高螺旋槳推進(jìn)效率；使伴流更趨于均勻，使螺旋槳工作更加平穩(wěn)，降低螺旋槳激振力引起的船體振動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)；改善了螺旋漿空泡性能。

船模實(shí)驗(yàn)證明，在鰭的布置角度、翼型和安裝角度實(shí)現(xiàn)優(yōu)化配置的情況下，本發(fā)明的節(jié)能效果達(dá)4％～7％。

在6萬(wàn)噸級(jí)散貨船上進(jìn)行的對(duì)比試驗(yàn)試驗(yàn)證明本發(fā)明技術(shù)方案提高推進(jìn)效率達(dá)到5.3％。現(xiàn)有的6萬(wàn)噸級(jí)散貨船每天消耗30噸柴油，采用本發(fā)明技術(shù)方案，每天可節(jié)省柴油0.6噸，大大降低了能耗。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明：

圖1為本發(fā)明中鰭的安裝位置示意圖。

圖2為本發(fā)明中鰭與螺旋槳軸線方向的夾角示意圖。

圖3為本發(fā)明中鰭的形狀示意圖。

圖4為安裝有本發(fā)明的船體船尾部分的示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1和圖2所示，一種槳前反應(yīng)鰭，從螺旋槳后側(cè)看，螺旋槳槳轂6縱向中心線左側(cè)的船尾上設(shè)置有三片鰭，從上到下為第一片鰭1、第二片鰭2和第三片鰭3，右側(cè)設(shè)置有第四片鰭4，其中，第一片鰭1與縱向中心線的夾角α的范圍是46°≤α≤53°，第二片鰭2與水平方向的夾角β的范圍是1°≤β≤8°，第三片鰭3與縱向中心線的夾角χ的范圍是37°≤χ≤44°，第四片鰭4與水平線之間的夾角δ的范圍是82°≤δ≤89°。

鰭的形狀選取NACA翼型中阻升比比較小的翼型，但要注意結(jié)合強(qiáng)度的要求統(tǒng)籌考慮。其強(qiáng)度需要根據(jù)鰭所受動(dòng)載荷進(jìn)行核算。圖3為鰭的形狀的示例，所述鰭的形狀為機(jī)翼型剖面。