[發明專利]帶有仿生導管的吊艙推進器

在審

• 申請號: 201710237468.6
• 申請日: 2017-04-12
• 公開（公告）號: CN107117277A
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發明（設計）人: 龔杰;郭春雨;景濤;吳鐵成;宋科委;林健峰
• 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

本發明涉及一種帶有仿生導管的吊艙推進器，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。

凹凸結構是生物學教授E.Fish在觀察座頭鯨前鰭形狀時得到的一種仿生學結構。研究學者將凹凸結節應用于鰭的前緣，發現這種仿生鰭較普通鰭具有更大的動力與更小的阻力。從機理上說，機翼前緣的凹凸結構能使突起的兩側產生漩渦，使得流體更加貼近物體表面，減少流體的流動分離；凹凸結節能夠改變邊界層的厚度，改善邊界層中的渦結構，進而達到減阻的效果。

發明內容

本發明的目的是為了提供一種帶有仿生導管的吊艙推進器，安裝導管后吊艙推進器槳葉得到較好的保護，提高槳葉壽命并有利于保護海洋生物，冰驅船在碎冰中行駛時，能夠更好的保護螺旋槳；其獨特的前、后緣結構能夠改變導管螺旋槳的進流，改善導管槳的尾部渦流，并能夠提高導管槳的推進效率，尾流對吊艙造成的激振力明顯降低。

本發明的目的是這樣實現的：包括設置在吊艙推進器艏部的螺旋槳、導管、用于連接導管和吊艙推進器的連接支架，所述導管表面是由凹凸狀突起組成的周期性波浪狀結構，突起節點在導管表面的投影為三角函數曲線，且三角函數曲線滿足：f(x)＝0.1Lsin(x*20π)，其中L為導管剖面翼型弦長，x的取值范圍為0-1；所述連接支架由均勻設置在導管與吊艙推進器之間的仿生波浪桿組成。

本發明還包括這樣一些結構特征：

1.所述突起的高度為導管剖面長度的0.1-0.15倍。

2.突起的個數是10個。

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，對吊艙推進器帶有的導管的前緣與后緣進行改善，導管設計成凹凸邊緣的導管，并且本發明的連接支架設置成波浪桿，使本發明的仿生效果更好。采用這種設計的吊艙推進器能夠保護螺旋槳與海洋中的生物，同時能夠提高螺旋槳的推進效率，降低螺旋槳尾流對艙體的激振力。而且當吊艙推進器在操舵的狀態下，由于仿生尾緣導管尾緣流動分離減緩，使得吊艙推進器的操舵性能明顯優于無導管或安裝常規導管的吊艙推進器。

而吊艙推進器作為一種特種推進器，將其導管設計為帶有凹凸邊緣的仿生導管后，具有以下優點：導管槳在低轉速即在重載時具有較高的推進效率，所以目前被廣泛應用于拖船、散貨船等大型船舶上；操縱性能好；振動小；仿生尾緣導管會更好的改善螺旋槳尾流，尾流沖擊造成的吊艙激振力明顯降低；斜流狀態下仿生尾緣導管尾緣流動分離減緩，操舵狀態下的吊艙推進器性能明顯優于無導管或安裝常規導管的吊艙推進器。該發明從三維的角度對導管的前緣和后緣進行改善，具有一定的前瞻性和創新性。

附圖說明

圖1為吊艙推進器的正視圖；

圖2為吊艙推進器的俯視圖。

圖中：1為導管前緣，2為導管后緣，3為吊艙推進器支架，4為吊艙推進器艙體，5為來流方向。

具體實施方式

下面結合附圖與具體實施方式對本發明作進一步詳細描述。

結合圖1和圖2，本發明的吊艙推進器包括吊艙推進器支架3、吊艙推進器艙體4，導管剖面形狀采用的是翼型19A，該仿生形導管相比于普通導管槳的導管，其導管前緣1和導管后緣2的具有凹凸狀的突起。突起節點在導管表面的投影為三角函數曲線，曲線函數表達式為f(x)＝0.1Lsin(x*20π)，其中L為導管剖面翼型弦長，x的取值范圍為(0-1)。所述導管的剖面形狀可以為很多種，可以達到相同的效果。突起的高度為導管剖面長度的0.1-0.15倍。導管前緣和導管尾緣的突起數目為10個。本發明的連接支架的桿件采用波浪桿，均勻設置在導管與吊艙推進器之間。所述導管前緣迎著來流方向5。