本发明专利技术属于船舶技术领域，具体涉及一种前置节能装置。其包括安装于尾轴、螺旋桨近前方锥状的前置导管，以及前置导管内圈间隔布置的导叶；每一导叶的外侧和内侧端面分别固定于前置导管的内管圆周面和尾轴的外周面；船体尾部的下底壁与尾轴之间形成有船体尾铸，前置导管位于船体尾铸内，前置导管的横截面为环状，前置导管的中心线位于第二导叶片和第三导叶片之间；前置节能装置还包括连接肘板，连接肘板的前端与船体尾部的下底壁固定连接，后端与前置导管的后端外周壁固定连接；根据前置节能装置的屈服强度满足规范要求、螺旋桨的激振频率和前置节能装置的固有频率，对连接肘板形状进行设计。本发明专利技术提高前置节能装置的节能效果和固有频率。固有频率。固有频率。
【技术实现步骤摘要】
一种前置节能装置
[0001]本专利技术属于船舶
，具体涉及一种前置节能装置。
技术介绍
[0002]前置节能装置安装在螺旋桨的前上方，导管内可产生附加推力，能够改善螺旋桨入流场均匀，降低螺旋桨尾流能力损失，可获得较好的节能效果。例如 CN201220229825.7公开一种舶水动力前置导轮节能装置，包括安装于船体尾部、位于螺旋桨近前方锥状的前置导管，以及导管内圈间隔布置的导叶；每一导叶的外侧和内侧端面分别固定于导管的内管圆周面和船体尾部；其中，以螺旋桨直径D为基准，导管前端入口直径为0.7
‑
0.85D，后端出口直径为0.65
‑
0.75D，弦长L为0.3
‑
0.4D；导管剖面的管壁最大厚度为0.075
‑
0.12L；而导叶弦长为 0.15
‑
0.25D，导叶在导管内侧呈扇形分布，同时采用不同的攻角设置，可产生与螺旋桨旋转方向相反的预旋流动。
[0003]另一方面因前置节能装置与螺旋桨的振动频率较为近，前置节能装置易受到螺旋桨的振动激励影响，会产出共振效应，使前置节能装置产生较大的振动，如果振动较大，则会产生疲劳破坏，且前置节能装置振动较大会影响节能效率。现有技术为了保证前置节能装置的强度，不易因复杂的受力而引起屈服破坏，一般前置节能装置的导叶为5片，每一导叶的外侧和内侧端面分别固定于导管的内管圆周面和船体尾部，式前置节能装置的导叶对称设置(请参考图1和图2)，从而船体结构为导管提供了很好刚性支撑，所以这种形式的前置节能装置固有频率较高，能很好的避免产生振动破坏，但是其节能效果偏低，节能效果仅约 2％。
技术实现思路
[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供前置节能装置。
[0005]本专利技术提供一种前置节能装置，其包括安装于尾轴、螺旋桨近前方锥状的前置导管，以及所述前置导管内圈间隔布置的导叶；每一所述导叶的外侧和内侧端面分别固定于所述前置导管的内管圆周面和所述尾轴的外周面；
[0006]船体尾部的下底壁与所述尾轴之间形成有船体尾铸，所述前置导管位于所述船体尾铸内，所述前置导管的横截面为环状，且所述前置导管的横截面的圆心角为θ，100
°
≤θ≤160
°
；所述导叶为3片，所述导叶包括第一导叶片、第二导叶片和第三导叶片，所述导叶在所述导管内侧呈扇形分布，所述第一导叶片和第三导叶片分别设置在所述前置导管的左右两侧，且所述第一导叶片与第二导叶片所成锐角夹角为α，30
°
＜α＜50；所述前置导管的中心线与船体的垂直方向相适配，所述前置导管的中心线位于所述第二导叶片和第三导叶片之间；
[0007]所述前置节能装置还包括连接肘板，所述连接肘板的前端与船体尾部固定连接，后端与所述前置导管的前端外周壁固定连接；所述连接肘板在安装前，根据所述前置节能装置的屈服强度满足规范要求、螺旋桨的激振频率和所述前置节能装置的固有频率，对其
形状进行设计，其中螺旋桨的激振频率为F1，所述前置节能装置的固有频率为F2，则F2＜0.7F1，或F2＞1.3F1。
[0008]优选地，且所述第一导叶片与第三导叶片所成锐角夹角为α，40
°
＜α＜ 50，120
°
≤θ≤150
°
，对所述第一导叶片的尾端采用加工扁铁的形式连接。
[0009]优选地，通过有限元仿真计算对所述前置节能装置的进行强度评估，在屈服强度满足规范要求的前提下，应用有限元仿真，结合兰索斯法以及流体边界元法对所述前置节能装置进行的仿真计算得到固有频率F2。
[0010]优选地，在计算固有频率时，固有频率的计算公式：
[0011][0012]k与前置节能装置自身的结构布置、材料规格和船体的连接形式相关；m与前置节能导管自身的结构材料规格相关。
[0013]优选地，所述前置导管的半径为R1，所述螺旋桨的半径为R2，0.8R2≤R1≤ 1.2R2，所述船体为10万吨至16吨的油船，且所述尾轴与所述船体尾铸对应的下底壁之间的距离为L1，0.8R1≤L1≤0.9R1。
[0014]优选地，所述连接肘板的前端与船体尾部通过焊接固定，后端与所述前置导管的前端外周壁通过焊接固定；所述连接肘板的上端朝上的第一弧面段，且所述第一弧面段由其与船体尾部的连接端向其与船体尾部的连接端逐渐向上倾斜；所述连接肘板的左端和右端均形成有相互连接的平直段和第二弧面段，所述第二弧面段与所述前置导管连接。
[0015]优选地，所述连接肘板的靠近与所述船体尾部的连接端形成有软趾结构，所述软趾结构在所述连接肘板与所述船体之间形成圆弧过渡。
[0016]优选地，所述连接肘板与所述前置导管焊接后对焊接处进行光滑处理。
[0017]本专利技术提供的前置节能装置，本申请通过将前置导管设计成横截面为环状，前置导管的横截面的圆心角为θ，100
°
≤θ≤160
°
；且第一导叶片与第三导叶片所成锐角夹角为α，30
°
＜α＜50；前置导管的中心线与船体的垂直方向相适配，前置导管的中心线位于第二导叶片和第三导叶片之间，以达到节能效果。同时，
[0018]通过连接肘板的前端与船体尾部固定连接，后端与前置导管的前端外周壁固定连接，连接肘板的形状根据前置节能装置的屈服强度满足规范要求、螺旋桨的激振频率和前置节能装置的固有频率进行设计，这种前置节能装置的前置导管与船体尾铸上前端离空，下端与船体尾铸连接为船舶提供了较好的节能效果，同时通过连接肘板的形状设计及前置导管连接方式的优化与进一步提高前置节能装置的节能效果和固有频率。
附图说明
[0019]通过附图中所示的本专利技术优选实施例更具体说明，本专利技术上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本的主旨。
[0020]图1为现有技术中的前置节能装置与船体相配合的结构示意图；
[0021]图2为现有技术中的前置节能装置的结构示意图；
[0022]图3为实施例中前置节能装置的示意图；
[0023]图4为图3中A
‑
A剖视图；
[0024]图5为图4中B
‑
B剖视图；
[0025]图6为图3中C
‑
C剖视图；
[0026]图7为船体左舱和位于船体左舱的前置节能装置的有限元模型及受力分析；
[0027]图8为船体右舱和位于船体左舱的前置节能装置的有限元模型及受力分析；
[0028]图9为船体尾部的不同线型比较图；
[0029]图10为前置节能装置无连接肘板的一阶振型的示意图；
[0030]图11为前置节能装置无连接肘板的二阶振型的示意图；
[0031]图12为前置节能装置连接有连接肘板的一阶振型的示意图；
[0032本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种前置节能装置，其特征在于，包括安装于尾轴、螺旋桨近前方锥状的前置导管，以及所述前置导管内圈间隔布置的导叶；每一所述导叶的外侧和内侧端面分别固定于所述前置导管的内管圆周面和所述尾轴的外周面；船体尾部的下底壁与所述尾轴之间形成有船体尾铸，所述前置导管位于所述船体尾铸内，所述前置导管的横截面为环状，且所述前置导管的横截面的圆心角为θ，100
°
≤θ≤160
°
；所述导叶为3片，所述导叶包括第一导叶片、第二导叶片和第三导叶片，所述导叶在所述导管内侧呈扇形分布，所述第一导叶片和第三导叶片分别设置在所述前置导管的左右两侧，且所述第一导叶片与第二导叶片所成锐角夹角为α，30
°
＜α＜50；所述前置导管的中心线与船体的垂直方向相适配，所述前置导管的中心线位于所述第二导叶片和第三导叶片之间；所述前置节能装置还包括连接肘板，所述连接肘板的前端与船体尾部固定连接，后端与所述前置导管的前端外周壁固定连接；所述连接肘板在安装前，根据所述前置节能装置的屈服强度满足规范要求、螺旋桨的激振频率和所述前置节能装置的固有频率，对其形状进行设计，其中螺旋桨的激振频率为F1，所述前置节能装置的固有频率为F2，则F2＜0.7F1，或F2＞1.3F1。2.如权利要求1所述前置节能装置，其特征在于，所述第一导叶片与第二导叶片所成锐角夹角为α，40
°
＜α＜50，120
°
≤θ≤150
°
...
【专利技术属性】
技术研发人员：董旭静，杨麟，胡显伟，夏选晶，田江，雷雪华，
申请(专利权)人：广船国际有限公司，
类型：发明
国别省市：
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