[發明專利]一種仿生吊艙推進器

在審

• 申請號: 201611192787.1
• 申請日: 2016-12-21
• 公開（公告）號: CN106741779A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 郭春雨;景濤;張佐天;趙大剛;魏少鵬
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: B63H5/125
• 分類號: B63H5/125
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種推進器，尤其涉及一種仿生吊艙推進器，屬于吊艙推進器領域。

背景技術

隨著研究的深入，吊艙推進器的型式、種類、用途也越來越廣泛，各種新產品層出不窮。進入20世紀后期以來，隨著電子電力相關學科的技術以及操縱控制系統的快速發展，吊艙式推進器逐漸進入船舶領域。吊艙式推進器采用與傳統的推進形式完全不同的思路，剔除了冗長繁瑣的推進軸系，將螺旋槳的推進電機置于艙體內部，并通過支架與船體相連，整個艙體可以實現360度連續旋轉。這種布置方式不僅省去了常規推進軸系和舵，更重要的是可以使得船體倉容的布置更加合理，船體型線的優化更加自由，同時對于提升船舶的操縱性能、穩定性能也有極大的幫助。在船舶的建造過程中，吊艙推進器可以作為單獨的模塊直接與船尾底部相連，簡化了整個船舶建造的流程。

凹凸前緣結構的提出及其結構特點：

傳統形狀機翼的使用范圍非常廣泛，從飛機的機翼、直升機的水平旋翼，到船舵和螺旋槳。隨著科技的發展，人們不再滿足于傳統機翼所提供的水動力性能。近年來機翼的減阻及大攻角下機翼失速問題成為流體力學領域研究的熱點。

為了提高鰭的升力，人們采用過多種改變鰭型的方法，例如采用襟翼、魚尾鰭等方法，在某些改變鰭的方案中還采用了仿生原理，利用模仿生物外形的方法來達到增加鰭的升力的目的。其中，座頭鯨的胸鰭前緣突起船舵及飛機的機翼提出了一種新的設計思路。

國外已有學者通過觀察座頭鯨鰭后提出了一種性能十分優秀的減搖鰭鰭型，這種鰭僅僅需要改變鰭的外形就能夠增加鰭的升力并減緩失速現象的發生，這種鰭型不需要附加設備和額外的能量消耗，所以受到了很多學者的關注，并在各種增升技術中被認為是很有前途的方法。

二十世紀八十年代，美國賓州西切斯特大學的生物學教授E.Fish教授對座頭鯨鰭的前緣突起結構進行了大量的研究，他的研究方向主要是將這一特殊肢體結構應用在機翼上，經過二十多年的研究，Fish與美國杜克大學的流體力學工程師的E.Howle，以及美國海軍科學院的S.Miklosovic和M.Murray合作，模仿座頭鯨鰭狀前肢制造了兩個56厘米長的塑料仿制品，其中一個具有前述特征的突起，另一個則沒有。在美國海軍科學院的進行了風洞實驗，最后實驗證明：平滑鰭狀肢的比例模型表現得類似于標準的飛機機翼，而座頭鯨的邊緣凹凸的鰭狀肢仿制品卻表現出明顯優越的空氣動力學性能。與相同大小的平滑鰭狀肢相比，前緣凹凸的鰭狀肢增加了8％的動力，減少了32％的阻力。并且座頭鯨前緣凹凸的碩大鰭狀肢，(在沖浪時)抵抗沖角的失速方面能比平滑肢增加陡峭角度40％。后續的風洞實驗還證明突起改變了前緣處的流體流動情況使流體在不利的壓力梯度下，更長時間地貼附著固體壁面流動。

在船舶與海洋運載器領域，目前只有荷蘭昆騰公司Quantum針對零航速而設計的變面積的復合減搖鰭，其結構和外形已經不同于傳統的減搖鰭。

現代飛機制造商已經開始將突起變形應用到翼型設計中，在提高升阻比的同時，通過掌握機翼展向流動提高了滾轉速率。

哈爾濱工程大學的金鴻章教授等人通過建立數學模型進行理論計算初步得出了前緣突起幅值和突起個數與升力的關系，首先前緣突起個數對仿駝背鯨鰭上的升力影響不大；第二點是前緣突起幅值對仿駝背鯨鰭上的升力有顯著的決定性作用。

麻省理工學院曾對前緣突起翼型做了靜態和動態水動力分析，認為前緣突起類似于旋渦制造器，產生的小旋渦附著在翼表面，使機翼表面的邊界層分離區相對于標準機翼明顯變小，從而增大失速角。但前緣突起的幾何形狀與升力關系的作用機理仍是一個值得深入研究的問題。

發明內容

本發明的目的是為了提供一種仿生吊艙推進器。

本發明的目的是這樣實現的：在推進器上方設置有仿生支柱，仿生支柱與來流方向相對的表面是呈凹凸狀的表面、與來流方向相反的表面是光滑表面。

本發明還包括這樣一些結構特征：

1.所述仿生立柱滿足：其中：Y仿生立柱的高度方向，X是仿生立柱的長度方向，Z是仿生立柱的厚度方向。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：本發明是一種新型仿生吊艙推進器，模仿座頭鯨的壯肢鰭的突起將吊艙推進器的支柱前端設計為凹凸結構。采用這種設計的吊艙推進器能夠減少船舶行進過程中的阻力，提高推進效率。當吊艙推進器需要大舵角操舵時，該結構也能夠使推進器保持穩定的操縱性能。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖；

圖2是本發明的坐標系的示意圖；