一種雙槳船雙渦尾鰭和尾軸系的組合結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種雙槳船雙渦尾鰭和尾軸系的組合結(jié)構(gòu)，包括呆木，呆木兩側(cè)設(shè)置雙尾鰭，雙尾鰭后端與軸系連接，軸系近末端處通過軸系支架與船底連接；雙尾鰭呈尖瘦片狀，其與呆木形成兩個縱流形式中間隧道；呆木縱向近尾部處具有向兩側(cè)凸起的弧形結(jié)構(gòu)，呆木末端呈尖瘦片狀；尾鰭的單體結(jié)構(gòu)非對稱，其內(nèi)側(cè)尾部具有向兩側(cè)擴(kuò)口的弧形結(jié)構(gòu)；水流自中間隧道自前向后流動，在船底、呆木尾部的弧形結(jié)構(gòu)、尾鰭尾部的弧形結(jié)構(gòu)的三重作用下，形成自內(nèi)、下、前，往外、上、后方向的預(yù)旋渦流流場，預(yù)旋渦流的方向與螺旋槳旋向相反，使螺旋槳前方處于預(yù)旋渦流流場，螺旋槳槳葉相對水流的角度增加，從而減少槳葉分力使推力增大。
【專利說明】—種雙槳船雙渦尾鰭和尾軸系的組合結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種雙槳船，尤其涉及一種雙槳船雙渦尾鰭和尾軸系的組合結(jié)構(gòu)，屬于雙槳船【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]雙槳船是一種節(jié)能型優(yōu)秀船型，具有相對推進(jìn)效率高、操縱性能好等優(yōu)點(diǎn)，在船舶行業(yè)，航運(yùn)業(yè)有重要的作用，隨著綠色環(huán)保的要求，國內(nèi)外對雙槳船的性能研究越來越重視，現(xiàn)有的雙槳船的主要尾部結(jié)構(gòu)技術(shù)有三種:
[0003](I)直接采用軸系支架的形式，使用較長的船體外軸系，往往需要多個尾軸支架，這種布置使附體產(chǎn)生較大的阻力，影響船舶的水動力性能，降低了船舶的經(jīng)濟(jì)性，同時需要使用較長的船體外軸系長度和多個尾軸支架，給軸系安裝和維修帶來極大困難；
[0004](2)大尾鰭包裹推進(jìn)軸系的形式，中間無呆木，尾鰭后端緊跟螺旋槳，這種布置方式容易使螺旋槳前端水流受到干擾，紊流水流直接流向螺旋槳的槳葉，導(dǎo)致螺旋槳易發(fā)生激振從而引起船體振動，造成推進(jìn)效率降低；
[0005](3)小尾鰭和軸系支架的組合形式，為常規(guī)的軸系軸包形式。這種布置方式下，兩個螺旋槳易發(fā)生干擾，而且螺旋槳前流場不佳，會造成推進(jìn)效率的降低。
[0006]現(xiàn)有的三種布置方式存在的主要問題是考慮了一方面的優(yōu)點(diǎn)，但未能兼顧船舶總體布置、振動、水動力性能和尾側(cè)推安裝等多方面的因素，具體來說:
[0007](I)直接采用軸系支架的形式雖然不影響船體水動力性能，但需要較長的船體外軸系，而且需要多個尾軸系支架，這使得附體阻力大大增加，另外，多個尾軸支架使得軸系安裝和船舶進(jìn)塢維修困難，而且布置上受到限制，減少了船體內(nèi)部區(qū)域的空間，降低了船舶的經(jīng)濟(jì)性；
[0008](2)大尾鰭包裹推進(jìn)軸系的形式盡管改善了船舶總布置，但易使螺旋槳前端水流受到不利干擾，紊流水流直接流向螺旋槳的槳葉，導(dǎo)致螺旋槳易發(fā)生激振而引起船體振動，影響船舶的舒適性，降低了推進(jìn)效率，而且兩軸系中間無法設(shè)置尾部結(jié)構(gòu)(如呆木)以安裝尾側(cè)推器；
[0009](3)小尾鰭結(jié)合軸系支架的組合形式，雖然改善了船舶振動和機(jī)艙布置問題，但兩個螺旋槳易發(fā)生干擾，而且螺旋槳前流場不佳，降低了螺旋槳推進(jìn)效率，對螺旋槳所處的伴流場也較難控制。所以，這種組合形式現(xiàn)有技術(shù)也僅僅停留在設(shè)想階段，并未付諸實(shí)施。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]綜合來看，現(xiàn)有技術(shù)的三種布置方式各有優(yōu)缺點(diǎn)。為了解決以上三種形式的缺點(diǎn)，充分考慮船體布置、振動和水動力性能和尾側(cè)推安裝等多方面因素，并采取以下技術(shù)方案:
[0011]一種雙槳船雙渦尾鰭和尾軸系的組合結(jié)構(gòu)，包括呆木，呆木兩側(cè)設(shè)置雙尾鰭,雙尾鰭后端與軸系連接，軸系近末端處通過軸系支架與船底連接；所述雙尾鰭呈尖瘦片狀，其與呆木形成兩個縱流形式中間隧道；所述呆木縱向近尾部處具有向兩側(cè)凸起的弧形結(jié)構(gòu)，呆木末端呈尖瘦片狀；尾鰭的單體結(jié)構(gòu)非對稱，其內(nèi)側(cè)尾部具有向兩側(cè)擴(kuò)口的弧形結(jié)構(gòu)；與雙尾鰭對應(yīng)的船底部位，向后具有傾斜向上的角度；水流自所述中間隧道自前向后流動，在船底、呆木尾部的弧形結(jié)構(gòu)、尾鰭尾部的弧形結(jié)構(gòu)的三重作用下，形成自內(nèi)、下、前，往外、上、后方向的預(yù)旋渦流流場，所述預(yù)旋渦流的方向與螺旋槳旋向相反，使螺旋槳前方處于預(yù)旋渦流流場，螺旋槳槳葉相對水流的角度增加，從而減少槳葉分力使推力增大。
[0012]本技術(shù)方案的特點(diǎn)在于:采用雙渦尾鰭、長軸系、軸系支架和弧形呆木的組合形式，避免螺旋槳之間的相互干擾，減少阻力；提高推進(jìn)效率；由于呆木的弧形結(jié)構(gòu)處寬度較寬，呆木上便于設(shè)置體積較大的尾部側(cè)推器；與常規(guī)雙槳船相比，設(shè)置有螺旋槳前預(yù)旋渦流流場，改善螺旋槳所處的伴流場，提高螺旋槳推進(jìn)效率；減小了船體外尾軸的長度，減小螺旋獎激振力。
[0013]進(jìn)一步的，所述雙尾鰭與呆木的尾部線型變化緩和，縱向梯度變化減小。這樣既能降低尾部的興波阻力，又能改善螺旋槳的伴流場。
[0014]進(jìn)一步的，呆木的弧形結(jié)構(gòu)處安裝筒狀尾側(cè)推器。
[0015]進(jìn)一步的，所述軸系支架的片體呈機(jī)翼形狀，兩個片體具有與船底法向的夾角α、β，使得軸系支架為船底、呆木尾部的弧形結(jié)構(gòu)、尾鰭尾部的弧形結(jié)構(gòu)相配合進(jìn)一步促成所述預(yù)旋渦流流場。
[0016]更進(jìn)一步的，所述兩個片體間的夾角為73°。
[0017]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0018]I)提高了推進(jìn)效率，改善了穩(wěn)性。
[0019]2)較之現(xiàn)有技術(shù)的直接采用軸系支架的形式，提供更大的船體內(nèi)部空間；
[0020]3)便于尾部側(cè)推器和軸系的布置和安裝；
[0021]4)較之現(xiàn)有技術(shù)的大尾鰭包裹推進(jìn)軸系的形式，改善螺旋槳的伴流場，消除螺旋槳空泡和激振,避免船體振動的發(fā)生。
[0022]5)克服了小尾鰭結(jié)合軸系支架的組合形式的實(shí)施存在的技術(shù)困難，避免了兩個螺旋槳的干擾，改善了螺旋槳前流場，提高了螺旋槳的推進(jìn)效率，提升了螺旋槳所述的伴流場的控制，使小尾鰭結(jié)合軸系支架的組合形式得以付諸實(shí)施。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1a是船體尾部雙渦尾鰭和弧形呆木線型的剖面圖。
[0024]圖1b是船體尾部雙渦尾鰭和弧形呆木線型的側(cè)視圖。
[0025]圖1c是船體尾部雙渦尾鰭和弧形呆木線型的平面圖。
[0026]圖2a是軸系和軸系支架布置的剖面圖。
[0027]圖2b是圖2a中，左側(cè)的軸系支架剖面的放大視圖。
[0028]圖2c是圖2a中，軸系支架部位的放大視圖，圖中，α是右側(cè)軸系支架與船底法向之間的夾角，β是左側(cè)軸系支架與船底法向之間的夾角，兩個夾角不同，且不為0°。
[0029]圖2d是軸系和軸系支架布置的側(cè)視圖。
[0030]圖2e是軸系和軸系支架布置的平面圖。
[0031]圖3是主船體尾部雙渦尾鰭與弧形呆木的剖面視圖。
[0032]圖4是主船體尾部雙渦尾鰭與弧形呆木的側(cè)面視圖。
[0033]圖5是主船體尾部雙渦尾鰭與弧形呆木的底部平面仰視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0035]本發(fā)明是一種雙渦尾尾鰭、長軸系、軸系支架和弧形呆木的組合技術(shù)，主要有以下的設(shè)計技術(shù):
[0036]1、雙渦尾鰭和弧形呆木的設(shè)計
[0037]根據(jù)主船體形狀以及軸系布置，在船體尾部設(shè)計兩個尖瘦片尾的非對稱的渦尾鰭和兩個縱流形式中間隧道，渦尾尾鰭包裹尾軸前軸承，尾鰭的角度與船底底部來流相配合，促使形成預(yù)旋渦流流場，非對稱雙渦尾鰭將產(chǎn)生與螺旋槳旋向相反(逆向)的預(yù)旋渦流，使螺旋槳前方處于預(yù)旋渦流流場，螺旋槳相對水流的角度增加，從而減少槳葉分力使推力增大，提高螺旋槳的推進(jìn)效率，尾部線型變化比較緩和，縱向梯度變化減小，這樣既能降低尾部的興波阻力，又能改善螺旋槳的伴流場。
[0038]弧形呆木結(jié)構(gòu)設(shè)置以便于尾部安裝體積更大的筒狀尾側(cè)推器，并將船體底部的水流分隔成左右兩部分，這樣可以減小兩側(cè)水流的相互干擾，降低船體底部水流不均勻所產(chǎn)生的紊亂，減小船體的阻力，改善尾部流場，弧形呆木在滿足安裝筒狀尾側(cè)推器的同時，在尾鰭的后部形成一個弧形，與非對稱渦尾鰭組合產(chǎn)生預(yù)旋流場，促使螺旋槳前面形成一個預(yù)旋渦流流場，使水流到達(dá)螺旋槳槳盤葉面的切向速度成份減小，使螺旋槳接受到的水流推力更充分，充分發(fā)揮有利效果，提高螺旋槳推進(jìn)效率。船體尾部雙渦尾鰭和弧形呆木形狀的線型參照圖1a-1c所示。
[0039]2、軸系和軸系支架的設(shè)計
[0040]從渦尾鰭末端伸出船體的尾軸到螺旋槳的距離不宜過長，僅設(shè)計安裝一個尾軸系支架來支持軸系后軸承，以減少附體阻力，軸系支架的片體設(shè)計成機(jī)翼形狀，兩個片體間的夾角為73°，根據(jù)主船體預(yù)旋渦流流場的來流方向設(shè)計和調(diào)整軸系支架機(jī)翼形狀的片體角度，以此達(dá)到減小附體阻力的目的，進(jìn)行水動力性能的進(jìn)一步優(yōu)化，以期獲得更好的水動力性能和推進(jìn)效率。軸系支架與船體連接結(jié)構(gòu)，采用NACA66翼形的軸系支架片體剖面形狀，其有良好的水動力性能，同時剖面的最大厚度考慮了結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的要求，尾軸和軸系支架使船舶尾部伴流的干擾減小，還能改善螺旋槳的伴流場，消除螺旋槳空泡和激振，避免船體振動的風(fēng)險發(fā)生。軸系和軸系支架布直圖參見圖2a-2d所不。
[0041]本發(fā)明的關(guān)鍵點(diǎn)如下:
[0042]1、單體尾鰭是非對稱型有助于產(chǎn)生渦旋水流的尾鰭。
[0043]根據(jù)主船體形狀以及軸系布置，在船體尾部設(shè)計出兩個相對于每根軸系的非對稱尾鰭，尾鰭的角度與船底來流配合，形成預(yù)旋渦流流場，改善尾部流場與螺旋槳葉片的夾角，提高螺旋槳的推進(jìn)效率，縮短了船體外尾軸長度，便于軸系的布置安裝和維修。
[0044]2、弧形呆木。
[0045]弧形呆木便于尾部筒狀尾側(cè)推的安裝，并將船體底部的水流分隔成左右兩部分，減小螺旋槳之間的相互干擾，在尾鰭的后部形成一個弧形，與非對稱尾鰭組合產(chǎn)生預(yù)旋流場，使螺旋槳前面形成一個相對于螺旋槳槳葉旋向的預(yù)渦旋流，使水流到達(dá)螺旋槳槳盤葉面的切向速度成份減小，使螺旋槳接受到的水流推力更充分，進(jìn)一步提高螺旋槳推進(jìn)效率。
[0046]3、軸系和軸系支架。
[0047]從渦尾鰭末端伸出船體的尾軸到螺旋槳的距離不宜過長，僅設(shè)計安裝一個尾軸系支架來支持軸系后軸承，軸系支架的片體設(shè)計成機(jī)翼形狀，兩個片體間的夾角為73°，按主船體預(yù)旋渦流流場的來流方向設(shè)計和調(diào)整軸系支架機(jī)翼形狀的片體角度，減小附體阻力，進(jìn)一步形成渦流，優(yōu)化水動力性能，獲得更好的水動力性能和推進(jìn)效率。
【權(quán)利要求】
1.一種雙槳船雙渦尾鰭和尾軸系的組合結(jié)構(gòu)，其特征在于: 包括呆木，呆木兩側(cè)設(shè)置雙尾鰭，雙尾鰭后端與軸系連接，軸系近末端處通過軸系支架與船底連接； 所述雙尾鰭呈尖瘦片狀，其與呆木形成兩個縱流形式中間隧道； 所述呆木縱向近尾部處具有向兩側(cè)凸起的弧形結(jié)構(gòu)，呆木末端呈尖瘦片狀； 尾鰭的單體結(jié)構(gòu)非對稱，其內(nèi)側(cè)尾部具有向兩側(cè)擴(kuò)口的弧形結(jié)構(gòu)； 與雙尾鰭對應(yīng)的船底部位，向后具有傾斜向上的角度； 水流自所述中間隧道自前向后流動，在船底、呆木尾部的弧形結(jié)構(gòu)、尾鰭尾部的弧形結(jié)構(gòu)的三重作用下，形成自內(nèi)、下、前，往外、上、后方向的預(yù)旋渦流流場，所述預(yù)旋渦流的方向與螺旋槳旋向相反，使螺旋槳前方處于預(yù)旋渦流流場，螺旋槳槳葉相對水流的角度增加，從而減少槳葉分力使推力增大。
2.如權(quán)利要求有I所述的雙槳船雙渦尾鰭和尾軸系的組合結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述雙尾鰭與呆木的尾部線型變化緩和，縱向梯度變化減小。
3.如權(quán)利要求有I所述的雙槳船雙渦尾鰭和尾軸系的組合結(jié)構(gòu)，其特征在于:呆木的弧形結(jié)構(gòu)處安裝筒狀尾側(cè)推器。
4.如權(quán)利要求有I所述的雙槳船雙渦尾鰭和尾軸系的組合結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述軸系支架的片體呈機(jī)翼形狀，兩個片體具有與船底法向的夾角α、β，使得軸系支架為船底、呆木尾部的弧形結(jié)構(gòu)、尾鰭尾部的弧形結(jié)構(gòu)相配合進(jìn)一步促成所述預(yù)旋渦流流場。
5.如權(quán)利要求有4所述的雙槳船雙渦尾鰭和尾軸系的組合結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述兩個片體間的夾角為73°。
【文檔編號】B63H23/32GK104401475SQ201410686701
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月25日
【發(fā)明者】周國平, 魏菲菲, 賴明雁, 陳康, 陸琛亮, 程宣愷 申請人:上海船舶研究設(shè)計院