单桨船竖式导流鳍制造技术

本发明专利技术提供一种单桨船竖式导流鳍，导流鳍的上端和下端均与船体相连，且导流鳍位于船艉桨前方，所述导流鳍的翼型剖面的内弦线与船舶航向的夹角为5°‑30°。本发明专利技术设计结构简单，成本较低，而且能够有效地回收船舶尾流中的能量且减小螺旋桨的激振力，实现了安全性与经济性的统一。

【技术实现步骤摘要】
单桨船竖式导流鳍
本专利技术涉及一种导流鳍，尤其涉及一种单桨船竖式导流鳍，属于船舶推进节能附体设备领域。
技术介绍
随着节能减排，实现船舶营运绿色化要求的提出，各种节能措施得到船东们的重视。特别是MEPC第58次会议发布EEDI计算公式以及2011年7月MEPC第62次会议上，正式通过《MARPOL73/78公约》附则Ⅵ修正案，确定了EEDI和SEEMP两项船舶能效准则。两项准则在2013年1月1日已经生效，2015年起强制执行，EEDI指数超标的新设计船将不能通过船级社或IMO的审核，EEDI指数超标的运营船舶可能被强制报废或者无法进入国际航运市场。相比节能新船型和新型高效推进器，节能附体技术是一种成本低廉、效果显著、安全方便的节能选择。常见节能附体装置按照安装位置的不同可分为桨前节能附体与桨后节能附体。桨前节能附体主要包括：补偿导管、自由轮、超级导流管、桨前导流鳍(横式)、反转桨、非对称船尾等。桨后节能附体主要包括：舵附推力鳍、扭曲舵、舵球、后置grim叶轮等。本专利技术中的竖式导流鳍适用于单桨船舶，属于桨前节能附体装置。该新型节能附体装置结合了非对称船尾与桨前导流鳍的优点，既能回收舭涡的转动能量减少舭涡和斜流造成的螺旋桨推力和力矩脉动，从而减小螺旋桨的激振力，同时，可以在桨前产生一股与螺旋桨旋转方向相反的预旋流，提高螺旋桨的推进效率。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了提供一种单桨船竖式导流鳍，设计结构简单，成本较低，而且能够有效地回收船舶尾流中的能量且减小螺旋桨的激振力，实现了安全性与经济性的统一。本专利技术的目的是这样实现的：导流鳍的上端和下端均与船体相连，且导流鳍位于船艉桨前方，所述导流鳍的翼型剖面的内弦线与船舶航向的夹角为5°-30°。本专利技术还包括这样一些结构特征：1.所述内弦线的长度是船艉桨直径的0.3-0.5倍。2.导流鳍的翼型是NACA0020翼型或机翼型或梭型。3.所述导流鳍的翼型剖面的内弦线与船舶航向的夹角为10°。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术是用来回收船体桨后尾流能量，并改善船舶尾流场，减少螺旋桨激振力的一种节能装置。本专利技术能够回收尾流场中的能量，减小螺旋桨的激振力，进而提高螺旋桨的水动力性能。该项技术增加了单桨船后螺旋桨水动力性能的机理在于：通过该竖式导流鳍与水流的攻角作用，在螺旋桨前产生一股与螺旋桨转向相反的预旋流，这种反向的预旋流会减少螺旋桨尾流旋转的损失，从而提高螺旋桨的推进效率。虽然预旋流的产生需要消耗能量，但该竖式导流鳍有助于改善船舶尾流场，将无用的径向伴流转化为螺旋桨可直接吸收的轴向伴流，并且缓解螺旋桨旋转而带来的伴流场不均匀现象，从而提高螺旋桨的水动力性能，减少螺旋桨激振发生的可能。同时本专利技术具有加工简单、安装方便、成本低的优点，符合我国绿色船舶发展的要求，是一种具有极大发展潜力与应用市场新型节能附体装置。附图说明图1是本专利技术的整体结构示意图；图2是本专利技术的绕流机制示意图；图3a至图3c是本专利技术的导流鳍的三视图；图4是本专利技术的NACA0020剖面轮廓图；图5是本专利技术的机翼型剖面轮廓图；图6是本专利技术的梭型剖面轮廓。具体实施方式下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。结合图1至图6，本专利技术的导流鳍位于船艉桨前，上下两端皆连接于船体，其剖面翼型与船舶航向成一定的夹角，具体的说是内弦线b与船舶航向夹角为5°到30°。剖面翼型结构在攻角的作用下，在螺旋桨前流场中产生一股与螺旋桨旋转方向相反的涡流，减少螺旋桨旋转带来的漩涡分离造成的能量损失。同时，该结构可将船艉径向伴流转换为螺旋桨可以直接吸收的轴向伴流，使轴向伴流更加均匀，减小了螺旋桨的激振力。进一步地，所述导流鳍的剖面翼型可以有多种，沿剖面内弦线对称及非对称的翼型结构都能起到相同效果。进一步地，翼型剖面内弦长度b为螺旋桨直径的0.3-0.5倍。本专利技术目的在于提供一种新型导流节能附体装置，这种新型的节能附体装置可以在桨盘面前方产生一股预旋流，然后通过螺旋桨的反桨效应来回收。同时该导流鳍改善船舶尾流场，减少舭涡和斜流造成的螺旋桨推力和力矩的脉动，使桨盘面前方的轴向伴流场更加均匀，进而减小了螺旋桨的激振力。其绕流机制如图2所示，舭部分离涡流(图2中④所示区域)的部分能量由竖式导流鳍吸收，同时改变了伴流的方向，使得流场更为均匀，增加了螺旋桨的推进性能，图中⑤为翼型的尾涡区。本专利技术中的剖面翼型可是机翼型、NACA0020翼型、梭型，均可能达到相似的效果，剖面翼型攻角大小范围在5°到30°之间。对于新设计的船舶，本节能附体的最佳节能效果所对应的剖面翼型与安装形式需要通过数值模拟技术与船模水池模型试验来确定。本专利技术的导流鳍适用于大多数内陆或远洋运输单桨船舶，具有明显的技术进步与经济性特点。本文档来自技高网...

【技术保护点】
单桨船竖式导流鳍，其特征在于：导流鳍的上端和下端均与船体相连，且导流鳍位于船艉桨前方，所述导流鳍的翼型剖面的内弦线与船舶航向的夹角为5°‑30°。

【技术特征摘要】
1.单桨船竖式导流鳍，其特征在于：导流鳍的上端和下端均与船体相连，且导流鳍位于船艉桨前方，所述导流鳍的翼型剖面的内弦线与船舶航向的夹角为5°-30°。2.根据权利要求1所述的单桨船竖式导流鳍，其特征在于：所述内弦线的长度是船艉桨直径的0.3-0.5倍。3.根据权利要求1或2所述的单桨船竖式...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵庆新，郭春雨，魏少鹏，吴铁成，景涛，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23