本發(fā)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(chǎn)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(tǒng)的快速發(fā)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(tǒng)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(nèi)部，并通過支架與船體相連，整個艙體可以實現(xiàn)360度連續(xù)旋轉(zhuǎn)。這種布置方式不僅省去了常規(guī)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(yōu)化更加自由，同時對于提升船舶的操縱性能、穩(wěn)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(jié)應用于鰭的前緣，發(fā)現(xiàn)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(cè)產(chǎn)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(jié)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。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)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(qū)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(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)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(jié)點在導管表面的投影為三角函數(shù)曲線，且三角函數(shù)曲線滿足：f(x)＝0.1lsin(x*20π)，其中l(wèi)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(fā)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(shù)是10個。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)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(fā)明的連接支架設置成波浪桿，使本發(fā)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?shù)跖撏七M器在操舵的狀態(tài)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(yōu)于無導管或安裝常規(guī)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(yōu)點：導管槳在低轉(zhuǎn)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(tài)下仿生尾緣導管尾緣流動分離減緩，操舵狀態(tài)下的吊艙推進器性能明顯優(yōu)于無導管或安裝常規(guī)導管的吊艙推進器。該發(fā)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(chuàng)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(fā)明作進一步詳細描述。

結合圖1和圖2，本發(fā)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(jié)點在導管表面的投影為三角函數(shù)曲線，曲線函數(shù)表達式為f(x)＝0.1lsin(x*20π)，其中l(wèi)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(shù)目為10個。本發(fā)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。

導管前緣的凹凸結構能夠使導管槳的進流更加貼近導管表面，導管內(nèi)的流體不易發(fā)生流體分離，改善導管內(nèi)的進流情況；同時，導管后緣的突起能改善導管的出流尾渦，減少導管內(nèi)流體的能量損失，增大導管內(nèi)出流的速度，進而提高吊艙推進器的推進效率；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(tài)下仿生尾緣導管尾緣流動分離減緩，操舵狀態(tài)下的吊艙推進器性能明顯優(yōu)于無導管或安裝常規(guī)導管的吊艙推進器。

綜上，本發(fā)明設計的是一種應用帶有仿生導管的吊艙推進器。吊艙推進器近些年來被應用于很多具有特殊功能的船舶。該帶有仿生導管的吊艙推進器相比于帶有常規(guī)導管的吊艙推進器，其導管前緣和導管后緣的具有凹凸狀的突起。凸起節(jié)點在導管表面的投影為三角函數(shù)曲線，曲線函數(shù)表達式為f(x)＝0.1lsin(x*20π)，其中l(wèi)為導管剖面翼型弦長，x的取值范圍為(0-1)。該新型導管能夠改變導管螺旋槳的進流，改善導管內(nèi)部流動，改進吊艙推進器的尾部渦流，提高吊艙推進器螺旋槳的推進效率。該導管能夠提高吊艙推進器的推進效率的機理為：導管前緣為凹凸結構，可以使導管表面產(chǎn)生誘導渦，向?qū)Ч軆?nèi)的流體注入動力，使得進流更加貼近導管表面，從而減輕導管前緣的流動分離，改善進流；導管后緣為凹凸結構，能夠改善導管出流口處的渦流，減少導管內(nèi)水流的能量損失，提高槳的推進效率。這種新型的吊艙推進器能夠提高船舶的推進效率；尾流沖擊造成的吊艙激振力明顯降低；尤其在吊艙推進器操舵的狀態(tài)下，仿生尾緣導管尾緣流動分離減緩，操舵狀態(tài)下的吊艙推進器性能明顯優(yōu)于無導管或安裝常規(guī)導管的吊艙推進器。裝有仿生導管的吊艙推進器是一種具有很大發(fā)展前景和市場需求的船舶特種推進器。

技術特征：

技術總結
本發(fā)明提供一種帶有仿生導管的吊艙推進器，包括設置在吊艙推進器艏部的螺旋槳、導管和連接支架，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(jié)點在導管表面的投影為三角函數(shù)曲線，且三角函數(shù)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。采用本發(fā)明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?shù)跖撏七M器在操舵的狀態(tài)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(yōu)于無導管或安裝常規(guī)導管的吊艙推進器。

技術研發(fā)人員：龔杰;郭春雨;景濤;吳鐵成;宋科委;林健峰
受保護的技術使用者：哈爾濱工程大學
技術研發(fā)日：2017.04.12
技術公布日：2017.09.01