[发明专利]类棱台型节能毂帽

说明书

本发明公开了一种类棱台型节能毂帽，其设于船舶上螺旋桨的后方；其包括环向分布的侧壁和用于封住侧壁后端开口的后壁；侧壁和后壁围成容置腔；侧壁的前端为圆形端部，后壁为具有倒圆角的多边形，该多边形的相邻两边的相交处为倒圆角结构；该多边形的边数和螺旋桨的桨叶数量相同；侧壁和后壁为一体成型。本发明可以获得0.5‑1％的节能收益；其结构简单，便于设计和制造。

技术领域

本发明涉及船舶技术领域，特别涉及一种类棱台型节能毂帽。

背景技术

现有所有民用运营船舶中，螺旋桨是应用最广泛的推进形式。以螺旋桨为推进器的前提下，从水动力特点出发，船舶节能装置节能原理一共分为三类。其一，改变螺旋桨前来流，从而提高整个推进系统的效率，比如桨前导叶，桨前导管等；其二，改变螺旋桨本身的设计形式，如纵倾优化，新叶切面设计形式等；其三，回收螺旋桨尾涡中的旋转能量损失。本设计则是应用了第三种节能原理。现有回收尾涡能量损失的节能装置主要有扭曲舵、毂帽鳍、舵附推力鳍等。但众多尾涡回收节能装置的结构复杂，工艺要求高，维护不易，设计难度也较大，同时现有节能装置都要做原有结构基础上附加新的结构，这也提高了相应成本。

现有技术中，对于螺旋桨尾涡旋转能量回收的装置中，主要分为两种附体形式。

第一种附体为毂帽鳍，该节能附体固定于螺旋桨轴末端，随螺旋桨进行旋转，通过其上叶片对水流进行扰动来实现节能的目的。其节能目标主要由其上叶片实现，叶片设计过程中需要考虑多种径向分布，如拱度、叶宽、螺距、纵倾、侧斜等等，需要上述分布合理，才能够产生可观的节能效果，若不够合理，甚至可能会产生负效果，其设计难度较大。同时，根据强度要求，叶片的厚度径向分布也要经过合理的设计，甚至需要进行复杂的有限元强度分析以确保其实船应用时的安全，这无疑也加大了设计难度和设计周期。此外，根据试验测量结果，该节能附体的节能效果通常为1％左右，通过复杂的设计过程却并没有取得很高的性能提升，可以说是具有较低的性价比。

第二种是附着在舵上的附体结构，如舵球、扭曲舵等。该类结构为固定结构物，不需要旋转，因此也就不需要动力驱动，其节能的主要原理在于使附体在螺旋桨尾流中旋转时受到的附加推力大于因其存在而引起的阻力，或因其本身存在而使舵收到的阻力减小，但究其根本是通过增加附体或改变形状来适应螺旋桨的旋转尾流。然而此类因其刚性固定于舵叶上，

在试验测量时大都采用直航进行，可以捕捉到其节能效果，然而在实船航行过程中，为平衡螺旋桨致偏效应，以及转向等航行需求，舵需要打一定舵角来运行，在此类工况下，该类节能装置失效，而且在失效的基础上较不加装状态还增加了附体阻力。因此综合考虑该类节能装置，其节能效果要在试验测量基础上打折扣。此外，由于其结构为内部骨架外部蒙皮的特征及其与舵的刚性连接形式，使得兼顾强度的结构设计形式也成为其限制因素之一。此类节能装置的节能效果约为1％。

此外，以上两种形式复杂的尾涡回收节能装置因其设计特点，其设计周期较长，需要经过大量计算验证，从而获得相对理想方案。这也是现有技术的弊端之一。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种类棱台型节能毂帽。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种类棱台型节能毂帽，其设于船舶上螺旋桨的后方；其包括环向分布的侧壁和用于封住侧壁后端开口的后壁；侧壁和后壁围成容置腔；侧壁的前端为圆形端部，后壁为具有倒圆角的多边形，该多边形的相邻两边的相交处为倒圆角结构；该多边形的边数和螺旋桨的桨叶数量相同；侧壁和后壁为一体成型。

后壁为具有倒圆角的正多边形。

后壁的面积小于侧壁前端的圆形端部的面积。

侧壁的外表面为从侧壁前端的圆形端部向后壁的多边形结构延伸的过渡面。

侧壁的外表面为外凸的过渡面。