[發(fā)明專利]一種內(nèi)旋雙槳船舶的船艉結(jié)構(gòu)

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201610005254.1
• 申請日: 2016-01-05
• 公開（公告）號: CN105730603A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張敏健;孫家鵬;魏菲菲
• 申請（專利權(quán)）人: 上海船舶研究設(shè)計(jì)院
• 主分類號: B63B1/08
• 分類號: B63B1/08
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31227
• 代理人: 王一琦

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種船舶的船艉結(jié)構(gòu)，具體來說，是一種內(nèi)旋雙槳船舶的船艉結(jié)構(gòu)，屬于船艉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

客船(包括客滾船、客貨船)由于吃水的限制、操縱性的需求以及國際規(guī)范安全返港的需要，目前均采用雙槳。螺旋槳內(nèi)旋相對于外旋效率高，因此如果沒有特殊原因，都采用內(nèi)旋的形式。

與雙槳對應(yīng)的大尾鰭線型會(huì)導(dǎo)致螺旋槳激振引起船體振動(dòng)，基本已不再使用。當(dāng)前比較流行的尾部型式為無尾鰭+雙軸支架或小尾鰭+單軸支架。前者結(jié)構(gòu)相對簡單，在高速且載重量相對較小的雙槳船上應(yīng)用較多；后者兼顧了快速性和經(jīng)濟(jì)性，齒輪箱布置在小尾鰭內(nèi)，使得主機(jī)比較靠后，縮短了機(jī)艙長度，增加了貨艙長度，目前應(yīng)用最為普遍。

對于小尾鰭+單軸支架這種型式的線型，在降低阻力、提高效率、提高伴流的均勻性等方面目前都存在著瓶頸，難于有大的突破。其主要原因是：

1)尾部附體多，優(yōu)化難度高；

2)有諸如“軸線不可做成水平傾斜”這種思維定式的限制；

3)國內(nèi)目前航行的大型雙槳船(主要為客滾船)航速較低，普遍在20kn以下，投入大量精力、財(cái)力優(yōu)化得到效果有限，因此存在著動(dòng)力不足的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是：現(xiàn)有的內(nèi)旋雙槳船舶的船艉結(jié)構(gòu)，在降低阻力、提高效率、提高伴流的均勻性等方面目前都有很大的提高空間，同時(shí)由于尾部附體較多，優(yōu)化起來比較困難。

本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：

一種內(nèi)旋雙槳船舶的船艉結(jié)構(gòu)，包括所述內(nèi)旋雙槳的一對小尾鰭，自前向后具有向船體中軸的水平傾角，小尾鰭的傾斜方向與船艉流場的方向相順應(yīng)，減少尾部水流分離，從而降低了阻力。

本發(fā)明通過理論知識及大量CFD的模擬，發(fā)現(xiàn)船體尾部流場流線方向一般是略微朝內(nèi)的，因此如果能夠使得小尾鰭形狀順應(yīng)流線方向，即傾斜布置，則可以達(dá)到很好的減少尾部水流分離，從而降低阻力的效果。從提高推進(jìn)效率方面考慮，與槳的旋向相反的預(yù)旋流與槳發(fā)生作用的結(jié)果使槳后尾流旋轉(zhuǎn)減弱或消除，從而可以降低尾流能量的損失。實(shí)際模擬中，船艉有一向外的小預(yù)旋流正好與內(nèi)旋槳方向相反，從而降低尾部能量損失，使得螺旋槳可以回收更多的能量。因此本發(fā)明創(chuàng)新的提出了水平傾斜小尾鰭的設(shè)計(jì)，并通過多次的船模試驗(yàn)證明了其可靠性。

進(jìn)一步的，所述小尾鰭大小恰好包住槳軸，支撐軸后端通過單個(gè)軸支架與船體連接。

進(jìn)一步的，所述水平傾角的傾斜角度為2.5°。

進(jìn)一步的，與螺旋槳支撐軸相連接的船體主機(jī)與所述船體中軸之間也具有所述水平傾角。

更進(jìn)一步的，小尾鰭長度等于或接近軸系總長的2/3。

本發(fā)明的有益效果在于：

1)有效地提高了尾部流場質(zhì)量，設(shè)計(jì)吃水工況下螺旋槳的激振力降低了50％。

2)小尾鰭后端非常消瘦，大小恰好包住槳軸，降低了阻力；前端形狀兼顧考慮主機(jī)齒輪箱的布置，使得主機(jī)可以一定程度的靠后，減少了機(jī)艙的長度，提高了經(jīng)濟(jì)性。

3)使螺旋槳的方向與船艉流場的方向相順應(yīng)，減少尾部水流分離，從而降低阻力，一定程度上解決了船體動(dòng)力不足的問題。

4)結(jié)構(gòu)簡單，沒有增加或改變尾部附體結(jié)構(gòu)和尺寸，利于優(yōu)化實(shí)施。

5)創(chuàng)新性的提出了一種水平傾斜的小尾鰭型式，與其配合，槳軸也隨之水平傾斜，改善了尾部伴流，有效提高了推進(jìn)效率。

6)降低了螺旋槳激振力，將設(shè)計(jì)吃水下的螺旋槳一階激振力降低到了1.5kPa之下，提高了船舶舒適性。

7)在經(jīng)濟(jì)性和快速性上做了很好的兼顧。

8)向內(nèi)傾斜的小尾鰭與船艉流場的方向相順應(yīng)，減少了尾部水流分離，從而降低了阻力。另外，與槳的旋向相反的預(yù)旋流與槳發(fā)生作用的結(jié)果使槳后尾流旋轉(zhuǎn)減弱或消除，達(dá)到了降低尾流能量的損失、提高推進(jìn)效率的效果。

9)本發(fā)明有效地改善了尾部流場，降低了螺旋槳激振力，將設(shè)計(jì)吃水下的螺旋槳一階激振力降低到了1.5kPa之下，提高了船舶舒適性；結(jié)構(gòu)相對簡單，沒有增加或改變尾部附體結(jié)構(gòu)和尺寸，利于優(yōu)化實(shí)施；在經(jīng)濟(jì)性和快速性上做了很好的兼顧。

附圖說明

圖1是本發(fā)明內(nèi)旋雙槳船舶的船艉結(jié)構(gòu)的主視圖。

圖2是本發(fā)明內(nèi)旋雙槳船舶的船艉結(jié)構(gòu)的俯視圖。

圖3是圖2中的局部放大圖。

圖4是圖2中的另一局部放大圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。