[发明专利]能够抑制梢隙涡空化的镀膜泵喷推进器及其镀膜工艺

说明书

本发明涉及水下推进器技术领域，尤其是能够抑制梢隙涡空化的镀膜泵喷推进器及其镀膜工艺。其包括导管，所述导管的内腔表面固设多个定子叶片，所述多个定子叶片沿着导管内腔圆周方向均匀分布；所述导管内中心位置设置转轴，所述转轴表面固设多个转子叶片，所述多个转子叶片沿着转轴圆周方向均匀分布；所述转子叶片外表面完全覆盖一层柔性薄膜层。本发明在泵喷推进器转子表面镀一层柔性薄膜，在流体与桨叶之间增加了一层缓冲层，增加泵喷推进器转子叶梢流动分离长度，在环量不变的情况下，削弱泵喷推进器转子叶梢分离涡结构强度，使泵喷推进器梢隙涡核低压区的压力得以回升，进而抑制泵喷推进器梢隙涡空化起始。

技术领域

本发明涉及水下推进器技术领域，尤其是能够抑制梢隙涡空化的镀膜泵喷推进器及其镀膜工艺。

背景技术

与传统螺旋桨推进器相比，泵喷推进器具有临界航速高、辐射噪声低、推进效率高等优势，广泛应用于各型水下航行体，尤其是高速航行的水下航行体。然而，泵喷推进器在实际应用中仍存在一些技术难题，其中，最为显著的是梢隙涡空化，及其带来的空化噪声、振动等。研究表明，梢隙涡空化是一种难以在设计阶段得以消除的空化形式，且是随着螺旋桨转速升高而终将出现的一种空化形式。因此，研究梢隙涡空化起始机理并提出一种梢隙涡空化抑制装置，就显得尤为重要。

现有技术中，泵喷推进器由固定在水下航行体尾部的导管、定子叶片，以及安装在主轴上的转子叶片组成。出于旋转的需要，泵喷推进器导管内壁与转子叶梢之间留有间隙，根据导管型线(收缩型或扩张型)不同，梢隙尺寸略有差别，但基本在毫米量级。然而这小小的间隙，却形成了泵喷推进器导管内最复杂的流动。随着转子叶片旋转，水流从转子叶片压力面(迎流面)流向转子叶片吸力面(背流面)，且转子叶片为三维扭面，叶片表面与叶梢端面来流攻角存在显著差别，水流在转子叶梢处产生显著的流动分离，形成梢分离涡。同时，在导管内壁湍流边界层流动与转子叶梢分离流动共同作用下，梢分离涡、梢泄涡及其诱导涡相互缠绕，在转子叶梢及与下游转子叶片之间的流道内，形成螺旋状涡系阻塞流道、降低推进效率；随着泵喷推进器转子转速升高，梢隙涡结构强度增加，涡核区压力低于水体饱和蒸气压，结合水体中原本存在的气核，涡核区水体发生相变，即梢隙涡空化起始；随着泵喷推进器转子转速进一步升高，梢隙涡空化区域进步扩大至转子叶背(吸力面)。随着梢隙涡空化起始与进一步发展，产生空化噪声，致使泵喷推进器噪声显著增加。此外，强非定常运动的梢隙涡及梢隙涡空化泡，向下游临近转子叶片发展，引起下游转子入流显著改变，使泵喷推进器推进效率显著降低；上述涡系直接打到下游转子叶片上，引起转子叶片非定常流激振动，产生结构振动噪声。由梢隙涡空化引起的推进效率降低、空化噪声和结构振动噪声，将使水下航行体的整体辐射噪声水平显著增加，提高水下航行体暴露风险。因此，抑制泵喷推进器梢隙涡空化起始，是降低泵喷推进器乃至水下航行体辐射噪声的重要途径。研究表明，梢隙涡空化起始最先产生于梢分离涡空化。因此，减弱转子叶梢流动分离，进而减小梢分离涡结构强度，使梢分离涡核低压区的压力得以回升或复原，来抑制梢隙涡空化起始，是泵喷推进器提升推进效率、降低辐射噪声的有效手段。

发明内容

本申请针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种能够抑制梢隙涡空化的镀膜泵喷推进器及其镀膜工艺，在泵喷推进器转子表面镀一层柔性薄膜，在流体与桨叶之间增加了一层缓冲层，增加泵喷推进器转子叶梢流动分离长度，在环量不变的情况下，削弱泵喷推进器转子叶梢分离涡结构强度，使泵喷推进器梢隙涡核低压区的压力得以回升，进而抑制泵喷推进器梢隙涡空化起始。

本发明所采用的技术方案如下：

能够抑制梢隙涡空化的镀膜泵喷推进器，包括导管，所述导管的内腔表面固设多个定子叶片，所述多个定子叶片沿着导管内腔圆周方向均匀分布；所述导管内中心位置设置转轴，所述转轴表面固设多个转子叶片，所述多个转子叶片沿着转轴圆周方向均匀分布；所述转子叶片外表面完全覆盖一层柔性薄膜层。

进一步的，导管为圆锥台结构。

进一步的，转子叶片和导管内表面之间的间距≥1mm。