一种旋流无轴泵船舶推进系统技术方案

本发明专利技术公开了一种旋流无轴泵船舶推进系统，该系统包括前导流器、推进器以及后导流器。所述前导流器、推进器、后导流器均为环形水流通道式结构。通过设有具有多个独立的环形均压水流通道的导流器和具有多个相互独立的螺旋施压水流通道的推进器，提高了水流的稳定性，避免发生激烈窜流，以及增大了水流与推进器的接触面积和水流流经行程，避免缘部绕流，大大提高了转换效率。同时还具有减少振动和降低了噪音的效果，提高了船舶的稳定性和隐蔽性。

【技术实现步骤摘要】
一种旋流无轴泵船舶推进系统
本专利技术涉及船舶动力设备，具体涉及一种旋流无轴泵船舶推进系统，属于船舶机械设备

技术介绍
船舶推进器，是指船舶推进装置中的能量变化器。它将发动机产生的动力转变成船舶行进的推力，以克服船舶在水中航行的阻力，推动船的行进。最常见的是螺旋桨，此外还有明轮、喷水推进器、喷气推进器、导管推进器和平旋推进器等。广义上讲，推进器也包括依靠人力或风力驱动船舶前进的篙、桨、橹、纤和帆等。船舶推进器是推动船舶前进的机构。它是把自然力、人力或机械能转换成船舶推力的能量转换器。推进器按作用方式可分为主动式和反应式两类。靠人力或风力驱船前进的纤、帆(见帆船)等为主动式，桨、橹、明轮、喷水推进器、螺旋桨等为反应式。现代运输船舶大多采用反应式推进器，应用最广的是螺旋桨。由桨毂和若干径向地固定于毂上的桨叶所组成的推进器，俗称车叶。螺旋桨安装于船尾水线以下，由主机(见船舶动力装置)获得动力而旋转，将水推向船后，利用水的反作用力推船前进。螺旋桨构造简单、重量轻、效率高，在水线以下而受到保护。螺旋桨是现代船舶的主要推进工具，现在大多数船舶是用螺旋桨来推进的。螺旋桨又有许多类型。按照桨叶多少，螺旋桨有2、3或4个桨叶，甚至更多。一般桨叶数目越多吸收功率越大。按照构造不同，螺旋桨分为定(桨)距和变距螺旋桨两大类。定距螺旋桨，螺距是固定不变的，其特点是构造简单，重量轻，所以在船舶上得到广泛应用。变距螺旋桨，螺距是可以调节的，通过螺旋桨变距机构，有液压或电力驱动来调节螺距。最初使用的是双距螺旋桨。高速时用高距，低速时用低距，以后又逐步增加了桨距的数目。近年来，随着世界各国之间贸易的加强，海上货运量增加，船舶数量及吨位也随之上升，传统船舶推进系统已经逐渐显出它的不足，无法更好地满足使用需求。在传统推进系统中，主机、推进轴系、螺旋桨等是不可或缺的装置。而随着主机单机功率的增大，其体积也随之增大，推进轴系的长度也不断加长，甚至能够达到几十米乃至上百米。使得部分船舱被占用，导致空间利用率低下。同时，由于推进轴系长度的增加，其结构也日趋复杂，在能力传递过程中损耗也随之增大，传递效率降低，增加了船舶的设计难度和建造成本。进而导致人们逐渐将目光转向更加先进的无轴推进系统。无轴推进系统是指无需穿透船体的推进装置，其在全电力推进系统的基础上进行创新，采用有别于现有电力推进系统的结构设计，避免了吊舱式、全回转式等电力推进系统存在结构复杂、轴系占用空间大、传输效率低、易发生故障等缺点。无轴轮缘驱动推进器是无轴推进系统的最主要部件，其一般包括转子轴承、桨叶、固定轴承、多磁极定子、外壳等组成。其固定轴承位于旋转环两侧，用于确定旋转环的轴向位置，传递桨叶旋转产生的推力，而电机部分位于两个固定轴承之间，螺旋桨桨叶与电机转子通过旋转环相连接，以径向联结取代轴向联结，使得螺旋桨和电机成为不可分离的集成整体。工作时，转子带动螺旋桨桨叶相对于多磁极定子旋转，旋转部件无密封装置，使得桨叶旋转带动的水流能够通过冷却水孔进入电机，在润滑轴承的同时还能够降低电机的工作温度。与传统的推进系统相比较，无轴轮缘驱动推进系统在船舶设计、推进性能、减振降噪、制造维护等方面都有诸多优势，具有提高船舶推进效率、提高空间利用率、提高舰船隐蔽性等优点。目前现有的无轴轮缘推进器，桨叶相互间是分离式的设置在转子上，桨叶相互之间的距离空间相对较大，在旋转推进过程中，水流易形成在桨叶缘部形成缘部绕流(使得相当一部分水流不会对桨叶产生作用力)，同时在桨叶旋转搅动的作用下，水流相互之间也会发生激烈的窜流，导致产生较大的振动和降低了桨叶和水流之间的作用力，使得电能转换为推进机械能的效率不高。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种旋流无轴泵船舶推进系统，该系统通过在推进器的前后增设具有多个独立均压水流通道的导流器，有利于提高进入推进器的水流的稳定性，避免发生激烈窜流；同时将该推进器的所有桨叶的一端在推进器的环心处连接在一起，并且以该环心为中心，沿着径向方向设置有多个同心环的环板，多个环板可将任意一片桨叶沿径向分隔成多个叶段。多个环板和多个桨叶的交叉式设计使得该推进器上沿径向方向形成了若干个相互独立且有序分布的螺旋施压水流通道。即，在整个推进器的环面上，水流均需通过螺旋施压水流通道流经推进器，进而对推进器产生作用力，避免缘部绕流，大大提高了转换效率。同时，水流通过独立分布的水流通道也避免了水流相互间产生激烈的窜流，避免了振动的发生以及进一步降低了噪音的发生，提高了稳定性和隐蔽性。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案具体如下所述：一种旋流无轴泵船舶推进系统，该系统包括前导流器、推进器以及后导流器。所述前导流器、推进器、后导流器均为环形水流通道式结构。组合状态时，所述前导流器的后环面连接着推进器的前环面。所述推进器的后环面连接着后导流器的前环面，并且所述前导流器的环心、推进器的环心、后导流器的环心均位于同一轴线上。所述前导流器和后导流器上均开设有若干个相互独立的均压水流通道。所述推进器上开设有若干个相互独立的螺旋施压水流通道。作为优选，所述推进器包括定子、转子以及泵推桨。所述定子、转子均为圆环状结构。所述泵推桨为具有螺旋施压水流通道的轮状结构。所述转子套接设置在定子的内环中，所述泵推桨套接设置在转子的内环中，并且所述泵推桨的环心与转子的环心相重合。作为优选，泵推桨包括若干块环板和若干片扇叶。所述环板为环形板状结构，所述扇叶为扇形片状结构。若干片所述扇叶的内端均在泵推桨环心处汇集并相互固定连接在一起。若干片所述扇叶的外端均向外延伸后固定在转子的内环壁上。在泵推桨的环形面内，沿着顺时针方向或逆时针方向，若干片所述扇叶的扇面均呈倾斜式设计，即所述扇叶的外端与转子的内环壁的相交线为一条从转子内环壁上部倾斜延伸至转子内环壁下部的弧线。所述环板呈同心环式设置在转子的内环中，并且环板与若干片扇叶均相交联。任意相邻的两片扇叶的扇面、环板的板面以及转子的内环壁之间共同构成了若干个相互独立的螺旋施压水流通道。作为优选，若干块环板的数量为1-100块，优选为5-80块，更优选为8-50块。作为优选，若干片扇叶的数量为2-100片，优选为5-80块，更优选为8-50片。作为优选，所述推进器还包括轴承。所述轴承设置在定子和转子之间。所述轴承包括外圈、内圈以及滚动体。所述外圈固定在定子上。所述内圈固定在转子上。所述滚动体设置在外圈和内圈之间，并且滚动体连接着外圈和内圈。作为优选，所述滚动体为滚珠，所述外圈的内壁上和所述内圈的外壁上相对式的设置有匹配滚珠的圆形凹槽。作为优选，所述定子的内环壁上开设有外固定槽。所述转子的外环壁上开设有内固定槽。所述外圈固定在外固定槽内。所述内圈固定在内固定槽内。作为优选，所述外固定槽开设在定子的内环壁的上缘部和下缘部。所述内固定槽开设在转子的外环壁的上缘部和下缘部。即所述定子和转子之间通过两组轴承相连接。作为优选，所述前导流器包括前壳体、前通道壁和前环形通道壁。所述前壳体为圆形环本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种旋流无轴泵船舶推进系统，其特征在于：该系统包括前导流器(1)、推进器(2)以及后导流器(3)；所述前导流器(1)、推进器(2)、后导流器(3)均为环形水流通道式结构；组合状态时，所述前导流器(1)的后环面连接着推进器(2)的前环面；所述推进器(2)的后环面连接着后导流器(3)的前环面，并且所述前导流器(1)的环心、推进器(2)的环心、后导流器(3)的环心均位于同一轴线上；所述前导流器(1)和后导流器(3)上均开设有若干个相互独立的环形均压水流通道；所述推进器(2)上开设有若干个相互独立的螺旋施压水流通道。/n

【技术特征摘要】
1.一种旋流无轴泵船舶推进系统，其特征在于：该系统包括前导流器(1)、推进器(2)以及后导流器(3)；所述前导流器(1)、推进器(2)、后导流器(3)均为环形水流通道式结构；组合状态时，所述前导流器(1)的后环面连接着推进器(2)的前环面；所述推进器(2)的后环面连接着后导流器(3)的前环面，并且所述前导流器(1)的环心、推进器(2)的环心、后导流器(3)的环心均位于同一轴线上；所述前导流器(1)和后导流器(3)上均开设有若干个相互独立的环形均压水流通道；所述推进器(2)上开设有若干个相互独立的螺旋施压水流通道。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述推进器(2)包括定子(201)、转子(202)以及泵推桨(203)；所述定子(201)、转子(202)均为圆环状结构；所述泵推桨(203)为具有螺旋施压水流通道的轮状结构；所述转子(202)套接设置在定子(201)的内环中，所述泵推桨(203)套接设置在转子(202)的内环中，并且所述泵推桨(203)的环心与转子(202)的环心相重合。


3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：泵推桨(203)包括若干块环板(20301)和若干片扇叶(20302)；所述环板(20301)为环形板状结构，所述扇叶(20302)为扇形片状结构；若干片所述扇叶(20302)的内端均在泵推桨(203)环心处汇集并相互固定连接在一起；若干片所述扇叶(20302)的外端均向外延伸后固定在转子(202)的内环壁上；在泵推桨(203)的环形面内，沿着顺时针方向或逆时针方向，若干片所述扇叶(20302)的扇面均呈倾斜式设计，即所述扇叶(20302)的外端与转子(202)的内环壁的相交线为一条从转子(202)内环壁上部倾斜延伸至转子(202)内环壁下部的弧线；所述环板(20301)呈同心环式设置在转子(202)的内环中，并且环板(20301)与若干片扇叶(20302)均相交联；任意相邻的两片扇叶(20302)的扇面、环板(20301)的板面以及转子(202)的内环壁之间共同构成了若干个相互独立的螺旋施压水流通道；
作为优选，若干块环板(20301)的数量为1-100块，优选为5-80块，更优选为8-50块；
若干片扇叶(20302)的数量为2-100片，优选为5-80片，更优选为8-50片。


4.根据权利要求2或3所述的系统，其特征在于：所述推进器(2)还包括轴承(204)；所述轴承(204)设置在定子(201)和转子(202)之间；所述轴承(204)包括外圈(20401)、内圈(20402)以及滚动体(20403)；所述外圈(20401)固定在定子(201)上；所述内圈(20402)固定在转子(202)上；所述滚动体(20403)设置在外圈(20401)和内圈(20402)之间，并且滚动体(20403)连接着外圈(20401)和内圈(20402)；
作为优选，所述滚动体(20403)为滚珠，所述外圈(20401)的内壁上和所述内圈(20402)的外壁上相对式的设置有匹配滚珠的圆形凹槽。


5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于：所述定子(201)的内环壁上开设有外固定槽(20101)；所述转子(202)的外环壁上开设有内固定槽(20201)；所述外圈(20401)固定在外固定槽(20101)内；所述内圈(20402)固定在内固定槽(20201)内；
作为优选，所述外固定槽(20101)开设在定子(201)的内环壁的上缘部和下缘部；所述内固定槽(20201)开设在转子(202)的外环壁的上缘部和下缘部；即所述定子(201)和转子(202)之间通过两组轴承(204)相连接。


6.根据权利要求1-5中任一项所述的系统，其特征在于：所述前导流器(1)包括前壳体(101)、前通道壁(102)和前环形通道壁(10...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱志胤，谭强斌，许增强，朱振武，
申请(专利权)人：天海航空发动机有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43