[发明专利]桨前反应鳍

说明书

技术领域

本发明涉及一种桨前反应鳍，尤其是指，安装于常规右旋单桨船的桨前反应鳍，属于船体节能设备技术领域。

背景技术

反应鳍(简称R.F.)是一种装在肥大型单桨船舶推进器前方的导流装置，如同具有较多叶片的静止螺旋桨，它能减少推进器尾流的旋转运动，因而能节省船舶主机的功率。反应鳍由若干片与水流成一定攻角的鳍叶组成，水流流过鳍叶后被改变原来的流向，形成了一股和螺旋桨尾流方向相反的预旋水流，起到了减少螺旋桨尾流旋转能量损失的作用，从而达到节能的目的。

国内外的研究已经意识到通过改变螺旋桨进流的方向可以提高推进效率，对6个鳍均匀对称布置的桨前反应鳍进行了相关研究，比如鳍的翼型选择和鳍的相关参数的改进；并且在此基础上，相关研究人员去掉6个鳍中的1至2个，演化出非对称布置的桨前反应鳍。这两种反应鳍均具有水平方向设置的两个鳍，但是由于船后有转动的螺旋桨存在的流场整个是完全非对称的，因此前述两种反应鳍虽然能达到一定的节能效果，节省功率2％～4％，但伴流的均匀性和回收螺旋桨尾流中旋转能量的散失方面仍有缺陷，而且随着常规船体下部趋于肥大化的发展趋势，船尾上下部分的伴流场严重不均匀，螺旋桨尾流中旋转能量的散失严重，因此，现有的桨前反应鳍已不能解决上述问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种桨前反应鳍，通过改变流场方向来产生桨前的预旋转流场，从而达到减少能量损失，提高螺旋桨推进效率的目的。

为此，本发明提供的技术方案是，一种桨前反应鳍，其特征在于：从螺旋桨后侧看，螺旋桨桨毂纵向中心线左侧的船尾从上到下设置有第一片鳍、第二片鳍和第三片鳍，右侧设置有第四片鳍，其中，第一片鳍与纵向中心线的夹角α的范围是46°≤α≤53°，第二片鳍与水平方向的夹角β的范围是1°≤β≤8°，第三片鳍与纵向中心线的夹角χ的范围是37°≤χ≤44°，第四片鳍与水平线之间的夹角δ的范围是82°≤δ≤89°。

采用上述结构，四片鳍中的三片分布在伴流场的低值即高速区域，减少了鳍的阻力对低速区域流动造成的不利影响，而且布置在高速区的鳍在使桨前流场预先旋转的同时，也有利于伴流的均匀化。该设计也突破了传统设计理念对本领域技术人员的束缚。

根据船的丰满程度、航速的不同，所述鳍的形状为机翼型剖面，鳍的形状可以为NACA翼型中阻升比比较小的翼型，但要注意结合强度的要求统筹考虑。

进一步的改进是，左侧的三片鳍的鳍根与螺旋桨轴线的夹角ε从上到下逐步增大，其范围是12°≤ε≤21°，第四片鳍鳍根与螺旋桨轴线的夹角大于第二片鳍鳍根与螺旋桨轴线的夹角而小于第三片鳍鳍根与螺旋桨轴线的夹角。这样可以更好地提高螺旋桨的推进效率。

再进一步的改进是，所述四片鳍的长度为螺旋桨半径的90％～105％。这样可保证良好的节能效果。

综上，本发明的有益效果是：通过产生一个与螺旋桨旋转方向相反的周向诱导速度场，从而减少螺旋浆尾流场中因旋转损失的能量，提高螺旋桨推进效率；使伴流更趋于均匀，使螺旋桨工作更加平稳，降低螺旋桨激振力引起的船体振动风险；改善了螺旋浆空泡性能。

船模实验证明，在鳍的布置角度、翼型和安装角度实现优化配置的情况下，本发明的节能效果达4％～7％。

在6万吨级散货船上进行的对比试验试验证明本发明技术方案提高推进效率达到5.3％。现有的6万吨级散货船每天消耗30吨柴油，采用本发明技术方案，每天可节省柴油0.6吨，大大降低了能耗。

附图说明

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

图1为本发明中鳍的安装位置示意图。

图2为本发明中鳍与螺旋桨轴线方向的夹角示意图。

图3为本发明中鳍的形状示意图。

图4为安装有本发明的船体船尾部分的示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示，一种桨前反应鳍，从螺旋桨后侧看，螺旋桨桨毂6纵向中心线左侧的船尾上设置有三片鳍，从上到下为第一片鳍1、第二片鳍2和第三片鳍3，右侧设置有第四片鳍4，其中，第一片鳍1与纵向中心线的夹角α的范围是46°≤α≤53°，第二片鳍2与水平方向的夹角β的范围是1°≤β≤8°，第三片鳍3与纵向中心线的夹角χ的范围是37°≤χ≤44°，第四片鳍4与水平线之间的夹角δ的范围是82°≤δ≤89°。

鳍的形状选取NACA翼型中阻升比比较小的翼型，但要注意结合强度的要求统筹考虑。其强度需要根据鳍所受动载荷进行核算。图3为鳍的形状的示例，所述鳍的形状为机翼型剖面。