一种带C形导叶的全导管式双级吊舱推进器制造技术

本发明专利技术涉及一种带C形导叶的全导管式双级吊舱推进器，属于船舶推进技术领域。推进器包括导管及包裹于导管内的前叶轮、后叶轮、C形导叶、导叶轮毂与单一的叶轮驱动电机；在导管轴向上，C形导叶位于前叶轮与后叶轮之间；叶轮驱动电机的定子与转子均水密地套装在导叶轮毂内，用于驱使前叶轮与后叶轮同向转动；在导管径向上，该C形导叶固设在导叶轮毂与导管之间，且导叶腹部相对导叶两端部均朝前叶轮的旋转方向拱起，用于降低导管出口水流的环向速度，以回收叶轮旋转所转换生成的环向旋转能量。通过在前后轮之间布设C形导叶，不仅能回收环向旋转能量，以提高能耗功效，且能便于设备的安装与后续维护，可广泛应用于船舶、舰艇等等领域中。

【技术实现步骤摘要】
一种带C形导叶的全导管式双级吊舱推进器本申请是申请号为201911115022.1、专利技术名称为“一种带C形导叶的全导管式双级吊舱推进器”的专利技术专利的分案申请。
本专利技术涉及船舶推进
，具体地说，涉及一种带C形导叶的全导管式双级吊舱推进器。
技术介绍
传统船舶推进系统主要包括发动机、减速齿轮箱、传动轴系和推进器，其存在传动轴系长、传动机构较为复杂、振动与噪声控制难度大等问题，而制约着高速、安静型船舶的发展。而电力技术的发展给推进器的高效低振动优化设计带来了新的思路。电力推进概念中，推进器可直接由电机驱动，动力传递路径短、不存在繁冗的机械传动结构，可大幅降低推进系统噪声。其中，吊舱推进器是一种最具代表性的电力推进装置，其将推进与操纵模块集成在船体外的吊舱中，安装位置相对灵活，可以显著提升船舶的机动性、操纵性。另外，吊舱推进器能够在水平面上自由旋转，可以解决中大型船舶普遍存在推进器响应时间长、转弯半径大、狭窄水域操纵性差等问题。申请人在研究吊舱推进器的过程中，发现其在机动性和操纵性上与传统推进器相比确实有一定的优势，但存在能量密度仍然较低的问题。为了提高能量密度，可以参照串列桨的形式，即采用一台电机同时驱动两个或更多螺旋桨同向旋转来提高能量密度。但是，申请人在研究该串列桨结构的推进器的过程中，发现其串列桨中最后一个桨的出口残余较大的环向速度，从而带走原本期望能转换为推进动力的能量，且该部分环向速度还会产生倾覆力矩，不利于船体的稳定性。为了解决该技术问题，常用解决技术方案为在桨叶下游侧布置导叶，以对环向速度所携带的能量进行回收，但存在结构较为复杂、导叶扭曲度较大等问题，而不利于该推进器的推广应用。另外，目前的吊舱推进器以敞水螺旋桨和导管桨为主，且普遍采用了低转速大直径，以通过牺牲推进器的结构紧凑型和机动性，而确保振动和噪声性能等综合性能；为了解决该技术问题，发展出了全导管式吊舱推进器，即将电机也包裹进导管中，这样导管起到了隔声罩的作用，与前述电机直接裸露在水中的推进器相比，在隔振和降噪方面也就有了更多的操作空间。但是这会造成导管长度过长，增加了导管设计、制造和导管内包含结构的布置难度。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提供一种结构改进的全导管式双级吊舱推进器，不仅能实现对环向旋转能量进行回收，提高了推进器的能量密度，且能整体的简化结构，使推进器结构更加紧凑。为了实现上述主要目的，本专利技术提供的全导管式双级吊舱推进器包括导管及包裹于导管内的前叶轮、后叶轮、C形导叶、导叶轮毂与单一的叶轮驱动电机；在导管轴向上，C形导叶位于前叶轮与后叶轮之间；叶轮驱动电机的定子与转子均水密地套装在导叶轮毂内，用于驱使前叶轮与后叶轮同向转动；在导管径向上，该C形导叶固设在导叶轮毂与导管之间，且导叶腹部相对导叶两端部均朝前叶轮的旋转方向拱起，用于降低导管出口水流的环向速度，以回收叶轮旋转所转换生成的环向旋转能量。通过设置腹部相对两端部均朝前叶轮旋转方向拱起的C形导叶，从而在前倾斜段部对前叶轮所产生的环向正速度进行偏转而实现对环向转动能量进行回收，而提高推进速度，而在后倾斜段部产生环向负速度，以与后叶轮所产生的环向正速度相抵消，达到降低导管出口水流的环向速度，从而可利用一个在轴向上布设在两叶轮之间的C形导叶对前后两叶轮在旋转过程中所转换形成的环向旋转能量进行回收，可实现水流沿推进器的轴向流入、轴向流出，提高推进器的整体能耗功效；同时，相比于惯用手段中将导叶安装在后叶轮的尾侧，位于两叶轮之间的C形导叶的进口与出口处的水流环向速度均较小，能有效地减小导叶尺寸及其扭曲程度，而降低对导叶的结构强度要求，更易加工。此外，C形导叶布设在前后两叶轮之间，从而至少可利用这些导叶充当叶轮驱动电机与导管之间的部分固连支架，而简化整体结构。而且，由于布置在两叶轮之间的C形导叶大致位于导管的中部区域处，水流流过其产生的转矩能有效地平衡两叶轮在旋转过程中所产生的力矩，实现了推进器转矩的自平衡，避免推进器对船体产生倾覆力矩。具体的方案为叶轮驱动电机的转子轴通过密封构件而可转动且水密地伸出导叶轮毂外；前叶轮与后叶轮各位于导叶轮毂的一端侧地套装在转子轴的端部上。进一步简化结构，且能更好地驱使前后两级叶轮的同向等速转动。更具体的方案为导叶构成导叶轮毂与导管间的固连支架。以导叶充当固连支架，从而进一步简化整体结构。进一步的方案为相邻两块导叶的侧叶面与导管的内管壁面部及导叶轮毂的外周面部围成仅有位于叶轮侧旁的水流进出端口的C形流道。优选的方案为导管外固设有用于固定安装导管的安装支架；在导叶轮毂、一片导叶、导管及安装支架上均布设有且依序对接串通的导孔，构成用于供叶轮驱动电机的线缆穿过的线缆孔。有效地降低线缆裸露在流场中所带来的流阻及能量损失。优选的方案为导叶的同一叶面的两端缘线在第一横截面上的投影间存有为锐角的偏置夹角，第一横截面的法向沿叶轮转轴的轴向布置，且进口端缘线相对出口端缘线朝叶轮的旋转方向偏置，从而可以使导叶出口的环向速度略大于导叶入口，使前后量级叶轮的能量配比最佳。进一步的方案为偏置夹角的范围为2度至4度，可以产生最佳环向速度分布，同时不增加导叶的能量损失。优选的方案为导叶的中性面为光滑连续曲面，且在长度中间位置处达到最大拱度。优选的方案为前叶轮、后叶轮及C形导叶在叶轮转轴的径向上等间距截面的进口角与出口角的角度变化如下表所示：其中，β的下标1表示进口角，2表示出口角。优选的方案为从进水口指向出水口的方向，导管在尾部处呈现缩口结构。附图说明图1为本专利技术实施例的立体图；图2为本专利技术实施例的结构图；图3为本专利技术实施例的轴向剖视图；图4为图3中的A局部放大图；图5为本专利技术实施例中的前叶轮、导叶轮毂、叶轮驱动电机、C形导叶与后叶轮的立体图；图6为本专利技术实施例中导叶轮毂与C形导叶的立体图；图7为本专利技术实施例中导叶轮毂与C形导叶的前端侧视图；图8为图7中的B局部放大图；图9为图7中的C局部放大图；图10为本专利技术施例中导叶在径向截面上结构示意图；图11为本专利技术施例中导叶在径向截面上局部结构放大图；图12为本专利技术实施例的敞水性能曲线；图13为本专利技术实施例推进器进口、推进器出口、导叶入口及导叶出口处的环向速度分布图。具体实施方式以下结合实施例及其附图对本专利技术作进一步说明。实施例参见图1至图11，本专利技术全导管式双级吊舱推进器1包括连接盘10、翼型支架11、导管2、前叶轮10、后叶轮11、叶轮驱动电机3、导叶轮毂12及固设在导管2与导叶轮毂12之间的C形导叶4，其中，前叶轮10、后叶轮11、叶轮驱动电机3、导叶轮毂12与C形导叶4均包裹于导管2内，以能达到更好地减振降噪的效果。其中，连接盘10用于将整个全导管式双级吊舱推进器1安装在船体或舰体上。如图2所示，从进水口指向出水口的方向，导管2在尾部处本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带C形导叶的全导管式双级吊舱推进器，其特征在于，包括导管及包裹于所述导管内的前叶轮、后叶轮、所述C形导叶、导叶轮毂与叶轮驱动电机；在所述导管的轴向上，所述C形导叶位于两叶轮之间；/n所述叶轮驱动电机的定子与转子均水密地套装在所述导叶轮毂内，用于驱使所述前叶轮与所述后叶轮同向转动；/n在所述导管的径向上，所述C形导叶固设在所述导叶轮毂与所述导管之间，且导叶腹部相对导叶两端部均朝所述前叶轮的旋转方向拱起，用于降低导管出口水流的环向速度，以回收叶轮旋转所转换生成的环向旋转能量。/n

【技术特征摘要】
1.一种带C形导叶的全导管式双级吊舱推进器，其特征在于，包括导管及包裹于所述导管内的前叶轮、后叶轮、所述C形导叶、导叶轮毂与叶轮驱动电机；在所述导管的轴向上，所述C形导叶位于两叶轮之间；
所述叶轮驱动电机的定子与转子均水密地套装在所述导叶轮毂内，用于驱使所述前叶轮与所述后叶轮同向转动；
在所述导管的径向上，所述C形导叶固设在所述导叶轮毂与所述导管之间，且导叶腹部相对导叶两端部均朝所述前叶轮的旋转方向拱起，用于降低导管出口水流的环向速度，以回收叶轮旋转所转换生成的环向旋转能量。


2.根据权利要求1所述的全导管式双级吊舱推进器，其特征在于：
所述叶轮驱动电机的转子轴通过密封构件而可转动且水密地伸出所述导叶轮毂外；所述前叶轮与所述后叶轮各位于所述导叶轮毂的一端侧地套装在所述转子轴的端部上。


3.根据权利要求2所述的全导管式双级吊舱推进器，其特征在于：
所述C形导叶构成用于将所述导叶轮毂支承在所述导管内的固连支架。


4.根据权利要求3所述的全导管式双级吊舱推进器，其特征在于：
相邻两块所述C形导叶的侧叶面与所述导管的内管壁面部及所述导叶轮毂的外周面部围成仅有位于叶轮侧旁的水流进出端口的C形流道。


5.根据权利要求1至4任一项权利要求所述的全导管式双级吊舱推进器，其特征在于：
所述导管外固设有...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹琳琳，梁宁，张宇，杨帅，吴大转，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33