[發明專利]一種吊艙推進器新型組合式消渦鰭裝置及其設計方法

有效

• 申請號: 202010210753.0
• 申請日: 2020-03-24
• 公開（公告）號: CN111216861B
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 凌宏杰;姚震球;徐植融;林澤鋮;舒永東;杜鵬;吳百公;謝堂海
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學;江蘇科技大學海洋裝備研究院
• 主分類號: B63H5/125
• 分類號: B63H5/125;B63H1/28;B63B1/24;B63B1/28;B63B1/26;B63B71/00
• 代理公司: 北京一格知識產權代理事務所(普通合伙) 11316
• 代理人: 萬小俠

本發明涉及一種吊艙推進器新型組合式消渦鰭裝置及其設計方法，該裝置安裝在吊艙上，其特征在于：包括推力鰭和十字尾鰭；設計方法包括：獲取流場信息；推力鰭初步設計；確定推力鰭最佳尺寸；十字尾鰭初步設計；確定十字尾鰭最佳尺寸；確定組合鰭最佳匹配尺寸；本發明中根據實際吊艙和螺旋槳的水動力性能數據，降低吊艙推進器尾渦的不利影響，減弱因螺旋槳旋轉對吊艙結構的側向力影響，提升了吊艙推進器對不同水動力環境的適應能力，增加吊艙推進系統穩定性，在整體上減少航行成本；同時通過靈活地調整推力鰭的工位，改變攻角參數，提高特定工況中的吊艙的水動力性能系數；同樣，伸縮式十字尾鰭能有效改善吊艙回轉中的水動力性能。

技術領域

本發明涉及船舶推進技術領域，尤其涉及一種吊艙推進器新型組合式消渦鰭裝置及其設計方法。

背景技術

隨著現代船舶性能標準的逐步提高，在航行性能、節能環保等方面的要求也越來越嚴格。吊艙推進器作為新型推進系統之一，由于其突出的特點和表現，在商用領域取得了巨大的成功。

拖式吊艙推進器作為目前市場中比較常見的吊艙推進器種類，其推進形式完全不同于傳統的螺旋槳。吊艙的存在一定程度上改變了螺旋槳原本的尾流情況，尾流和吊艙之間的相互作用更是改變了推進器的整體性能。從提高整體水動力性能的角度來看，拖式吊艙推進器結構設計仍有進一步優化的空間。

目前拖式吊艙推進器在實際應用中存在以下缺陷：

1.推進器整體水動力效率低于傳統螺旋槳。吊艙處于螺旋槳下游，在高速的尾流中會產生較大的阻力，降低推進器的整體推力，從而降低了推進效率。

2.推進器會產生額外的側向力，影響船舶航向穩定性。受螺旋槳尾流的影響，由于吊艙的結構形式，旋轉尾流經過吊艙會使其產生側向力。在直航時需要將推進器設置少量的偏轉角度或頻繁操舵才能保證船體姿態，增加了能量消耗。

3.船舶不同工況下，可能產生不同推進要求，對吊艙推進器水動力性能的要求不同。傳統吊艙推進器對船舶進行不同工況頻繁轉換的情況應付能力不足，無法靈活的調整自身水動力性能參數。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種吊艙推進器新型組合式消渦鰭裝置及其設計方法，能夠解決目前拖式吊艙推進器在實際應用中存在的缺陷。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案為：一種吊艙推進器新型組合式消渦鰭裝置，該裝置安裝在吊艙上，其創新點在于：包括推力鰭和十字尾鰭；所述推力鰭具有一對且分別安裝在吊艙中部位置的左右兩側，所述十字尾鰭安裝在吊艙的尾部；

所述推力鰭呈鰭狀結構，且推力鰭上沿著延伸方向的軸線與吊艙的縱向剖面呈一銳角夾角；所述十字尾鰭包括水平鰭和垂直鰭呈交叉組合。

進一步的，所述推力鰭與吊艙結構之間采用活動鉸接可實現推力鰭的攻角調節和工位調整；所述推力鰭的側向投影為長方形或梯形結構；所述推力鰭的剖面形狀為二維機翼型。

進一步的，所述十字尾鰭為可伸縮式結構，所述十字尾鰭的剖面形狀為對稱機翼型或平板結構；所述十字尾鰭的縱向形狀為方形，或具有倒角，或外輪廓呈曲線結構。

一種吊艙推進器新型組合式消渦鰭裝置的設計方法，其創新點在于：具體設計方法如下：

S1：獲取流場信息；首先對原有的吊艙推進器進行設計航速下的水動力性能數值模擬，得到螺旋槳尾流信息以及吊艙推進器周圍的流場數據，主要包括螺旋槳尾流直徑，吊艙體周圍流體速度，吊艙體周圍渦量分布，吊艙體表面壓力分布以及預設推力鰭位置前方流體運動速度和來流攻角:；

S2：推力鰭初步設計；根據S1的流場信息，可知推力鰭預設位置前方不同半徑處的流速大小以及來流攻角，確定合適的二維機翼翼型；根據沿半徑方向上的流速分布初步確定推力鰭展長；推力鰭的周向位置初步設為60°，使支架與兩推力鰭在繞螺旋槳旋轉軸的360°范圍內平均分布；