[發明專利]一種用于吊艙推進器的分冰防護裝置及其設計方法

在審

• 申請號: 202210948859.X
• 申請日: 2022-08-09
• 公開（公告）號: CN115158620A
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 劉佳輝;姚震球;凌宏杰;安帥;舒永東;吉青山;謝堂海
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: B63H5/125
• 分類號: B63H5/125
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 蘇良

本發明公開了一種用于吊艙推進器的分冰防護裝置及其設計方法，分冰防護裝置為網狀結構，當其應用于推式吊艙推進器上時，安裝在吊艙體上，來流依次經過吊艙體、分冰防護裝置和螺旋槳；當其應用于拖式吊艙推進器上時，安裝在槳轂上，來流依次經過分冰防護裝置、螺旋槳和吊艙體；分冰防護裝置具有面向來流向后的傾角；設計時，先獲取吊艙推進器周圍流場信息；然后根據流場信息初步設計分冰防護裝置的尺寸參數；最后以吊艙推進器推進效率最高為優化目標，從多個設計方案中確定最佳方案。本發明通過帶傾角的分冰防護裝置將帶有初速度的冰塊導出流場外，從根本上解決了冰載荷對吊艙推進器的不利影響，提高了極地船舶推進器的推進效率。

技術領域

本發明涉及船舶推進器，具體涉及一種用于吊艙推進器的分冰防護裝置及其設計方法。

背景技術

吊艙推進器較常規推進系統極大地提高了極地船舶的機動性和操縱性，是極地船舶廣泛采用的推進器形式。當極地船舶航行于帶冰海域時，吊艙推進器和螺旋槳會受到層冰與碎冰的沖擊，由于螺旋槳的抽吸作用，還會導致碎冰沿著船體滑行至吊艙推進器附近的流場中，使吊艙推進器前流場的不均性進一步加劇，吊艙推進器和螺旋槳需承受很大的冰與流體的負載，嚴重影響了吊艙推進器的水動力性能，甚至會產生振動、噪聲和空泡等問題。

吊艙推進器應對冰載荷沖擊的常規做法是加厚吊艙推進器與螺旋槳的厚度，但這會嚴重降低螺旋槳的推進效率，增加能耗，是不可取的。俄羅斯專利RU2584038C2中，將螺旋槳的襯套制成切割器形式，并且襯套以如下的方式延伸超過螺旋槳的旋轉平面的邊界：如果襯套碰到冰塊，則它會在螺旋槳的其余部分碰到所述冰塊之前將冰塊破碎。當螺旋槳與浸沒在殼體的水平面或更深的水平面中的冰塊軸向相互作用時，減小了冰負載對螺旋槳的作用。但是，當螺旋槳與冰橫向相互作用時以及當螺旋槳槳葉碰到位于襯套切割器作用區域之外的冰碎片時，該專利方案是無效的。

發明內容

發明目的：本發明的目的是提出一種用于吊艙推進器的分冰防護裝置，以解決在帶冰水域航行時，吊艙推進器和螺旋槳受冰載荷沖擊的不利影響，優化吊艙推進器的水動力性能；本發明的第二目的是提出該分冰防護裝置的設計方法。

技術方案：本發明一方面提供一種用于吊艙推進器的分冰防護裝置，所述吊艙推進器為推式或拖式，包括吊艙體、槳轂和螺旋槳；所述分冰防護裝置為網狀結構，當其應用于推式吊艙推進器上時，安裝在吊艙體上，來流依次經過吊艙體、所述分冰防護裝置和螺旋槳；當其應用于拖式吊艙推進器上時，安裝在槳轂上，來流依次經過所述分冰防護裝置、螺旋槳和吊艙體；所述分冰防護裝置具有面向來流向后的傾角。

本發明中，在冰水混合流到螺旋槳前流場時，依靠分冰防護裝置自身的傾角以及冰塊的初速度，可將冰塊導出流場外，從而根本上解決了冰載荷對吊艙推進器的不利影響，提高了極地船舶推進器的推進效率。

進一步地，所述傾角為65～75°。

進一步地，所述分冰防護裝置由輻條連接的若干同心圓環構成，通過連接桿固定在吊艙體或槳轂上。

進一步地，相鄰圓環間距大于當地航區冰級的最小冰塊的直徑。

進一步地，所述吊艙推進器在船體上可轉動。通過分冰防護裝置能夠在吊艙推進器頻繁改變工況時，提高吊艙推進器的水動力性能。具體來說，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。加裝分冰防護裝置后可以有效減小吊艙推進器兩側壓力差，減小吊艙側向力的生成，提高推進效率。

另一方面，本發明還提供一種分冰防護裝置的設計方法，包括如下步驟：

(1)獲取流場信息