[发明专利]具有波形导随边叶片的侧推器

说明书

本发明涉及一种具有波形导随边叶片的侧推器，包括数个叶片、桨毂和最外的圆筒形壳体；数个叶片安装在桨毂上，叶片导边与叶片随边为沿着桨毂径向方向延伸的波状导边和波状随边。根据流体流动规律，立足于提高侧推器的效率，同时降低侧推器流体诱发的压力脉动、振动能量，通过使用三角函数来重新设计叶片导边与随边形状，重新构建叶片的过流能力，提高叶片上流体的均匀性，降低前后缘流体脱落诱发的流场脉动能量，进而降低振动噪声水平，形成具有整流能力的新型叶片的侧推器，在保证水动力性能的同时，提高侧推器的工作效率，并达到低噪声设计目的。

技术领域

本发明涉及一种船用设备及流体机械领域，特别涉及一种具有波形导随边叶片的高效低噪声侧推器。

背景技术

随着世界经济的迅猛发展和各国贸易的不断加强，航运事业日趋繁荣，船舶向着大型化，专业化发展，港口的通航密度相对提高，水域相对变浅变窄。这对船舶的操纵性提出了更高的要求。侧推器作为船舶的辅助推进装置，能够很好的辅助船舶安全进出狭窄巷道，提高船舶的操作性能，增强了船舶的转弯能力。虽然现有的侧推器技术能够满足当前的技术需求，随着船舶技术的不断推高与应用领域的扩大，研发具有更高效率、更低振动噪声水平的侧推器具有十分重大的现实意义。

人们通过研究认为，侧推器的外形、位置、桨的形式等对侧推器的工作会产生一些影响，因而，就有许多研究人员在设计方面从提高侧推器效率出发，提出许多这方面的研究。Taylor研究了通道开口端弧度半径、通道长度、通道扩散对静态下螺旋桨性能的影响。Stuntz研究了通道开口处整流设备产生的附加阻力。Pehrsson通过对可调螺距桨的侧推器进行系统的水池实验，研究了侧推器的空泡性能。美国舰船研究和发展中心通过系列实验研究了通道开口处弧度半径(在静态和有航速状态下)，螺旋桨螺距比对首侧推器效率的影响，另外还通过理论研究和实验研究对侧推器进出口附近流场进行了分析。

发明内容

提高侧推器叶片的整流能力，提升侧推器叶片上流体的均匀性，打破传统的直线型叶片前缘与叶片后缘的设计方法，提出一种具有波形导随边叶片的侧推器，从而实现提高侧推器的工作效率，并降低压力脉动的目的。

本发明的技术方案为：一种具有波形导随边叶片的侧推器，包括数个叶片、桨毂和最外的圆筒形壳体；数个叶片安装在桨毂上，叶片导边与叶片随边为沿着桨毂径向方向延伸的波状导边和波状随边。

优选的，所述叶片导边与叶片随边形状沿桨毂径向方向按照三角函数关系设计成波形，形成具有对流体进行整流能力的叶片导、随边。

优选的，所述叶片数量为4～6片，沿桨毂圆周方向均匀布置。

优选的，所述波状导边和波状随边适用于可调螺距式侧推器、轮缘侧推器与槽道式侧推器。

优选的，所述叶片导边与叶片随边包括并不仅限于三角函数所形成的波形边界，同样适用于其他函数所形成的的波形导随边。

一种所述具有波形导随边叶片的侧推器的叶片导、随边波形设计方法，以桨毂中心为坐标中心，垂直向上为x轴，水平向右为y轴，叶片导边在叶根处的起始点和桨毂中心之连线与x轴的夹角为α₁，波状导边的波状型线中间线与x轴的夹角为β₁；叶片随边在叶根处的起始点和桨毂中心之连线与x轴的夹角为α₂，波状随边的波状型线中间线与x轴的夹角为β₂，桨毂半径为r，桨叶半径为R，波状导边上的坐标点(x_i，y_i)满足公式(1)，波状随边上的坐标点(x_j，y_j)满足公式(2)；