本發(fā)明涉及船用槳前節(jié)能裝置，尤其涉及一種船用前置導(dǎo)流翼。

背景技術(shù)：

燃油支出在船舶營運成本中占有主要比例，節(jié)省油耗、降低燃油費是船東永遠(yuǎn)的追求。與此同時，溫室氣體排放所導(dǎo)致的各種環(huán)境問題日益嚴(yán)峻，并受到了國際社會的廣泛關(guān)注，國際海事組織先后推出了eedi、eeoi等指標(biāo)來進(jìn)行約束。因此，船舶節(jié)能已成為設(shè)計院、船廠和船東的一致迫切需求，這也使得綠色船舶技術(shù)成為了業(yè)界研究的重中之重。船舶水動力節(jié)能裝置是依據(jù)水動力學(xué)原理設(shè)計的起到降低燃油消耗作用的裝置，常見的水動力節(jié)能裝置有伴流補償導(dǎo)管、定子、消渦鰭、高效舵等。然而，隨著船舶總體性能的日益改進(jìn)，傳統(tǒng)的單一節(jié)能裝置的節(jié)能效果也越來越低，組合式節(jié)能裝置逐漸成為船舶節(jié)能裝置的熱點及發(fā)展重點。近年來，也已出現(xiàn)了多種槳前組合式節(jié)能裝置，如：

申請?zhí)?00910134601.0所公開的“用于減小船的驅(qū)動功率需求的裝置”是由一個圓形前噴口和四個或五個葉片所組成，該裝置可適用于慢速的肥大型船。同時，由于圓形前噴口下沿與船體之間的距離較小，將會使船舶阻力增加，因而會降低該裝置的節(jié)能效果。

申請?zhí)?01310306945.1公開的“用于右旋單槳船的預(yù)旋三角導(dǎo)管”，所采用的導(dǎo)管呈扇形，導(dǎo)管與螺旋槳軸線同心，安裝有四個幾何參數(shù)相同的導(dǎo)葉，可以降低螺旋槳尾流場因旋轉(zhuǎn)而損失的能量，并適度減少因尾部流動分離而附加的形狀阻力，但是該裝置幾何結(jié)構(gòu)過于簡單，短小的導(dǎo)管對尾流不均勻性的改善作用非常有限，實際節(jié)能效果并不高。

申請?zhí)?01310271844.5公開的“前置半導(dǎo)輪”，包括前置半導(dǎo)管以及多個前置導(dǎo)葉片，導(dǎo)管的管壁軸向局部為缺口，導(dǎo)葉片的一端周向設(shè)置在前置半導(dǎo)管的內(nèi)壁，另一端與船體尾部相連接。該裝置的導(dǎo)管為一個整體且直徑較大，這樣導(dǎo)管的左右兩側(cè)的幾何參數(shù)和空間位置無法單獨根據(jù)當(dāng)?shù)氐木植苛鲌鰜磉M(jìn)行設(shè)計，由于船尾伴流場的不均勻性，這種裝置的導(dǎo)管會產(chǎn)生較大的阻力。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種船用前置導(dǎo)流翼，包括左圓弧翼板、右圓弧翼板和n片導(dǎo)葉，n≥2，所述左圓弧翼板和右圓弧翼板安裝在船尾、螺旋槳的前方，所述左圓弧翼板和右圓弧翼板上端相互連接并通過加強結(jié)構(gòu)與船尾相連，其特征在于，所述左圓弧翼板不與右圓弧翼板連接的末端懸空設(shè)置，不與船體相連，所述右圓弧翼板的直徑與左圓弧翼板的直徑不同,所述n片導(dǎo)葉周向分布，導(dǎo)葉的一端固定在尾軸管上，p片導(dǎo)葉的另一端固定在左圓弧翼板上，2≤p≤n,q片導(dǎo)葉的另一端固定在右圓弧翼板上,0≤q≤2。

進(jìn)一步地，所述右圓弧翼板不與左圓弧翼板連接的一端懸空設(shè)置或者與船體相連。

進(jìn)一步地，所述導(dǎo)葉具有機翼型剖面，導(dǎo)葉的剖面弦線與尾軸管中心線構(gòu)成的夾角φ的范圍是-10°至20°。

進(jìn)一步地，所述導(dǎo)葉剖面的弦長為螺旋槳直徑的0.1-0.5倍。

進(jìn)一步地，所述導(dǎo)葉的展長為螺旋槳直徑的0.3-1.1倍。

進(jìn)一步地，所述導(dǎo)葉的數(shù)量為2片、4片、5片或6片。

進(jìn)一步地，所述左圓弧翼板和右圓弧翼板尾部與螺旋槳盤面的距離h為螺旋槳直徑的0.05-0.4倍。

進(jìn)一步地，所述左圓弧翼板和右圓弧翼板的長度為螺旋槳直徑的0.2-0.6倍。

進(jìn)一步地，所述左圓弧翼板的直徑為螺旋槳直徑的0.4倍-0.7倍。

進(jìn)一步地，所述右圓弧翼板圓弧的直徑為螺旋槳直徑的0.3-0.7倍。

本發(fā)明一種船用前置導(dǎo)流翼位于右舷的圓弧翼板直徑較小，因而自身的阻力較?。粓A弧翼板下端懸空設(shè)置，可避免引起船體阻力的增加。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種船用前置導(dǎo)流翼安裝在船尾的右舷側(cè)視圖；

圖2為導(dǎo)葉安裝角φ的位置示意圖；

圖3為本發(fā)明裝置的實施例1結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為實施例1的三維結(jié)構(gòu)圖；

圖5為本發(fā)明裝置的實施例2結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明裝置的實施例3結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為實施例3的三維結(jié)構(gòu)圖。

圖中：100-本發(fā)明、200-螺旋槳、300-船尾、400-尾軸管中心線、101-加強結(jié)構(gòu)、102-左圓弧翼板、103-右圓弧翼板、104-導(dǎo)葉、105-導(dǎo)葉剖面、φ-導(dǎo)葉安裝角，h-左圓弧翼板和右圓弧翼板的尾部與螺旋槳盤面的距離。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明一種船用前置導(dǎo)流翼的具體實施方式進(jìn)行詳細(xì)說明，該實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。

如圖1，本發(fā)明100安裝于螺旋槳200前方、船體尾部300處，包括左圓弧翼板102、右圓弧翼板103和導(dǎo)葉104。左圓弧翼板102和右圓弧翼板103分別設(shè)置在船尾的左舷與右舷，左圓弧翼板102和右圓弧翼板103的上端相互連接并通過加強結(jié)構(gòu)101與船尾300相連。左圓弧翼板102和右圓弧翼板103可以直接連接在加強結(jié)構(gòu)101上，如圖5、圖6和圖7所示；或者其連接部，即左圓弧翼板102和右圓弧翼板103的上端相互連接的地方，也可以不與加強結(jié)構(gòu)101重合，如圖3和圖4所示。加強結(jié)構(gòu)101可由幾塊筋板搭建連接組成。左圓弧翼板102下端懸空，右圓弧翼板103的下端可以懸空，也可與船尾相接。左圓弧翼板102和右圓弧翼板103的尾部與螺旋槳200盤面的距離h為螺旋槳200直徑的0.05倍-0.4倍，翼板長度為螺旋槳200直徑的0.2倍-0.6倍，左圓弧翼板102的直徑為螺旋槳200直徑的0.4倍-0.7倍，右圓弧翼板103圓弧的直徑為螺旋槳200直徑的0.3倍-0.7倍，左圓弧翼板102和右圓弧翼板103的安裝位置和幾何參數(shù)依據(jù)水動力特性獨立進(jìn)行設(shè)置，最佳安裝位置和幾何參數(shù)的設(shè)置原理是基于產(chǎn)生足夠大的預(yù)旋效果，同時自身和船體的阻力增加較小，結(jié)構(gòu)強度振動性能良好可靠，左圓弧翼板102和右圓弧翼板103的參數(shù)不同可以更好地適應(yīng)船體左右舷的伴流場不均勻這一特點。對于右旋槳而言，為產(chǎn)生與螺旋槳旋轉(zhuǎn)方向相反的流動，左圓弧翼板102可向下傾斜，而右圓弧翼板103可向上傾斜，位于右舷的右圓弧翼板103直徑小于等于位于左舷的左圓弧翼板102；對于左旋螺旋槳則相反；對于左旋螺旋槳則相反。圓弧翼板的旋轉(zhuǎn)中心與槳軸管軸線可以重合，也可在橫向或縱向偏離一定距離，圓弧翼板與水平面、豎直面均可有一定的夾角。

導(dǎo)葉104有2片或4-6片，導(dǎo)葉104周向分布并固定在尾軸管上，導(dǎo)葉104之間采用左圓弧翼板102或右圓弧翼板103連接，若左圓弧翼板102的直徑較小，導(dǎo)葉104可貫穿伸展至左圓弧翼板102外部，導(dǎo)葉剖面105的弦長為螺旋槳200直徑的0.1倍-0.5倍，導(dǎo)葉104具有機翼型剖面，即導(dǎo)葉剖面105，如圖2，導(dǎo)葉104的剖面弦線與尾軸管中心線400構(gòu)成夾角φ，即導(dǎo)葉安裝角，導(dǎo)葉104的安裝角φ沿著其展向呈線性變化，φ的變化范圍為-10°至20°。

實施例1

如圖3和圖4,本實施例中，導(dǎo)葉104有2片，且均安裝于船尾的左舷，導(dǎo)葉104一端固定在船尾300上，另一端與左圓弧翼板102連接。左圓弧翼板102的下端懸空，右圓弧翼板103的下端與船尾300相連，左圓弧翼板102的直徑為螺旋槳200直徑的0.7倍，右圓弧翼板103的直徑為螺旋槳200直徑的0.4倍。

對于船尾瘦削、加裝節(jié)能裝置后阻力增加較多的中低速船，本實施例的左圓弧翼板下端懸空設(shè)置，距離船體較遠(yuǎn)，避免引起船體阻力的增加，同時保證了三片導(dǎo)葉的長度能產(chǎn)生足夠的預(yù)旋流動；右圓弧翼板直徑較小，因而自身的阻力較小，有效降低其產(chǎn)生的不利影響，下端與船尾相連接也保證了該裝置的結(jié)構(gòu)強度。經(jīng)模型試驗驗證，該節(jié)能裝置設(shè)計方案可降低船舶油耗5％。

實施例2

如圖5，本實施例設(shè)置有4片導(dǎo)葉104，其中兩片位于左舷并通過左圓弧翼板102相接，另外兩片位于右舷并通過右圓弧翼板103相接。由于船尾的伴流場內(nèi)外徑具有不同的切向流動方向，為了減小阻力并產(chǎn)生足夠的預(yù)旋作用，4片導(dǎo)葉的安裝角沿其伸展方向均呈線性變化趨勢，其變化范圍在-10°至20°之間。左圓弧翼板102和右圓弧翼板103的直徑均為螺旋槳200直徑的0.7倍，左圓弧翼板102和右圓弧翼板103的上部向后傾斜5°，圓弧翼板的旋轉(zhuǎn)中心向上移動，最高點至尾軸管中心線400的距離為螺旋槳直徑的0.9倍，兩個翼板下端均懸空設(shè)置。

對于船尾部分兩側(cè)較扁的船型，本實施例的左右兩個圓弧翼板將不暴露在船體兩側(cè)的高速水流中，因而產(chǎn)生的阻力更小。上移后傾使得其距離船尾300更遠(yuǎn)，對船體的阻力增加影響更小。經(jīng)模型試驗驗證，該節(jié)能裝置設(shè)計方案安裝在目標(biāo)船上同樣可降低船舶油耗5％-6％。

實施例3

如圖6和圖7，本實施例中，左圓弧翼板102和右圓弧翼板103的直徑均為螺旋槳200直徑的0.5倍，兩個圓弧翼板的下部均懸空設(shè)置。由于左圓弧翼板102直徑較小，為了保證預(yù)旋效果，位于左舷的三片導(dǎo)葉104貫穿伸展至左圓弧翼板102外部，所有導(dǎo)葉104的弦長從根部至梢部逐步變小，其變化范圍為螺旋槳200直徑的0.3倍至0.1倍，lt＝lr*λ，式中l(wèi)t和lr分別為梢部和根部的剖面弦長，系數(shù)λ的取值范圍為0.5-0.7。與實施例2相同，本實施例的導(dǎo)葉安裝角沿其伸展方向也呈現(xiàn)線性變化。

對于高伴流區(qū)范圍較小的船，本實施例由于左舷的三個導(dǎo)葉展長較長，能夠提供較高的預(yù)旋流動，同時兩個圓弧翼板的直徑較小，因而其自身阻力和對船體的影響也較小。經(jīng)模型試驗驗證，該節(jié)能裝置設(shè)計方案安裝在目標(biāo)船上同樣可降低船舶油耗4％-5％。

本發(fā)明針對尾部瘦削、高伴流區(qū)范圍較小的船，提供一種降低船舶油耗的船用前置導(dǎo)流翼。相比現(xiàn)有的技術(shù)方案，本發(fā)明可以采用直徑更小的圓弧翼板，同時不減小導(dǎo)葉的長度，這種設(shè)置可在保證導(dǎo)葉預(yù)旋作用的前提下減小圓弧翼板阻力產(chǎn)生的不利影響；左圓弧翼板下端懸空設(shè)置，可避免引起船體阻力的增加。導(dǎo)葉的安裝角沿展向進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整與變化，可在確保產(chǎn)生足夠預(yù)旋的同時降低自身的阻力。以上這兩點改進(jìn)使得該裝置安裝在尾部瘦削的船上可達(dá)到4％-6％的節(jié)能效果。

本發(fā)明中的導(dǎo)葉可有效增大螺旋槳進(jìn)流角，減弱螺旋槳尾流旋轉(zhuǎn)速度，從而通過減少螺旋槳尾流旋轉(zhuǎn)能量損失來達(dá)到提高螺旋槳推進(jìn)效率的目的；靈活布置的兩個圓弧翼板提高了螺旋槳的葉片負(fù)荷，同時避免引起船體和裝置自身阻力的過多增加，不但可進(jìn)一步提高螺旋槳推進(jìn)效率，而且可以改善導(dǎo)葉的結(jié)構(gòu)強度及振動性能。

以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。