一种船舶及其前置导轮的制作方法

1.本实用新型涉及船舶技术领域，尤其涉及一种船舶及其前置导轮。


背景技术：

2.国际航运市场持续低迷，加之各国均对船舶排放有更加严格的要求，绿色智能船舶成为圈内热点话题，船舶阻力性能除型线优化外还可以采用节能附体，设计优异的节能附体有时可达到20％的减阻率，从而使船舶能耗得到有效降低，同时节能附体具有结构简单牢固，投资少回报大的特点，受到不少船东青睐。
3.前置导轮为一种可以安装在大型船舶尾部，螺旋桨前方的一种船舶节能装置。
4.但是船舶尾部水流情况较为复杂，该位置船体伴流较大，伴流导致螺旋桨与前置导轮附体都极易发生空化现象。同时，前置导轮直径一般与螺旋桨直径相同，离船底板较近，若该装置产生较为严重的空化问题，则会发生空化剥蚀、空化噪声、船底震动大等不利现象，造成船舶本体结构的疲劳损伤。


技术实现要素：

5.为了克服上述缺陷，本实用新型所解决的第一个技术问题是，提供一种前置导轮，能够有效避免叶片发生空化剥蚀、降低空化噪声、减小船底震动等，进而有效避免造成船舶本体结构的疲劳损伤，保证船舶工作的可靠性。
6.本实用新型的一种前置导轮，包括弧形的导管，所述导管的内壁上均布有多个叶片，每个所述叶片的一端皆固定连接于所述导管的内壁。
7.进一步地，每个所述叶片皆垂直固定连接于所述导管的内壁。
8.进一步地，所述导管具有两个端部，分别为第一端部和第二端部，所述第一端部的内径大于所述第二端部的内径。
9.进一步地，所述叶片的上端面、所述叶片的下端面、以及所述叶片的横截面皆包括首尾顺次相连接的第一圆滑过渡弧形段、直线段、以及第二圆滑过渡弧形段。
10.进一步地，沿所述叶片的长度方向，所述叶片上依次设置有m1横截面、m2横截面、m3横截面、以及m4横截面，所述m1横截面、所述m2横截面、所述m3横截面、以及所述m4横截面将所述叶片沿长度方向上五等分；所述上端面与所述下端面沿其长度方向的投影完全重合，定义所述上端面为基准面，所述基准面的直线段定义为基准面直线段；所述m1横截面的直线段定义为m1横截面直线段，所述m1横截面直线段与所述基准面直线段之间的夹角为α，所述m1横截面直线段位于所述基准面直线段的上方；所述m2横截面的直线段定义为m2横截面直线段，所述m2横截面直线段与所述基准面直线段之间的夹角为β，所述m2横截面直线段位于所述基准面直线段的下方；所述m3横截面的直线段定义为m3横截面直线段，所述m3横截面直线段与所述基准面直线段之间的夹角为γ，所述m3横截面直线段位于所述基准面直线段的下方；所述m4横截面的直线段定义为m4横截面直线段，所述m4横截面直线段与所述基准面直线段之间的夹角为δ，所述m4横截面直线段位于所述基准面直线段的下方。
11.进一步地，所述α为2
°
；所述β为3
°
；所述γ为4
°
；所述δ为3
°
。
12.进一步地，所述叶片设置有五个。
13.基于一个总的发明构思，本实用新型所要解决的第二个技术问题是，提供一种船舶，能够有效避免叶片发生空化剥蚀、降低空化噪声、减小船底震动等，进而有效避免造成船舶本体结构的疲劳损伤，保证船舶工作的可靠性。
14.一种船舶，包括船舶本体，所述船舶本体上设置有如上述的前置导轮。
15.进一步地，所述船舶本体上设置有还包括艉轴，所述前置导轮安装于所述艉轴上；所述叶片的另一端固定连接于所述艉轴的外周面。
16.进一步地，所述第一端部朝向所述船舶本体设置。
17.采用了上述技术方案后，本实用新型的有益效果是，前置导轮包括弧形的导管，导管的内壁上均布有多个叶片，每个叶片的一端皆固定连接于所述导管的内壁。本实用新型的前置导轮能够有效避免叶片发生空化剥蚀、减低空化噪声、减小船底震动等，进而有效避免船舶本体结构的疲劳损伤，保证船舶工作的可靠性，并且节能效果明显。
附图说明
18.图1是本实用新型的前置导轮的立体图；
19.图2是本实用新型的前置导轮的结构示意图；
20.图3是图2的左视图；
21.图4是图2中第一叶片的放大的立体图；
22.图5是图2的第一叶片的结构示意图；
23.图6是图5中点m1横截面的结构示意图；
24.图7是图5中点m2横截面的结构示意图；
25.图8是图5中点m3横截面的结构示意图；
26.图9是图5中点m4横截面的结构示意图；
27.图10是图5的右视图；
28.图11是本实用新型的前置导轮与艉轴连接的结构示意图；
29.图中：1、导管；11、第一端部；12、第二端部；2、第一叶片；21、第一叶片上端面；22、m1横截面；221、m1横截面第一圆滑过渡弧形段；222、m1横截面直线段；223、m1横截面第二圆滑过渡弧形段；23、m2横截面；231、m2横截面第一圆滑过渡弧形段；232、m2横截面直线段；233、m2横截面第二圆滑过渡弧形段；24、m3横截面；241、m3横截面第一圆滑过渡弧形段；242、m3横截面直线段；243、m3横截面第二圆滑过渡弧形段；25、m4横截面；251、m4横截面第一圆滑过渡弧形段；252、m4横截面直线段；253、m4横截面第二圆滑过渡弧形段；3、第二叶片；4、第三叶片；5、第四叶片；6、第五叶片；7、艉轴。
具体实施方式
30.下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
31.实施例一：
32.结合图1、图2、以及图3共同所示，本实用新型公开了一种前置导轮，它包括弧形的导管1，导管1的内壁上均布有多个叶片，每个叶片的一端皆固定连接在导管1的内壁上。本
实施例中优选采用五个叶片，五个叶片的结构相同，五个叶片分别为第一叶片2、第二叶片3、第三叶片4、第四叶片5、以及第五叶片6；第一叶片2、第二叶片3、第三叶片4、第四叶片5、以及第五叶片6沿着导管1的内壁依次布置。
33.进一步优选地，第一叶片2、第二叶片3、第三叶片4、第四叶片5、以及第五叶片6皆垂直固定连接在导管1的内壁上。
34.导管1具有两个端部，分别为第一端部11和第二端部12，第一端部11的内径大于第二端部12的内径。第一端部的内径优选为第二端部的内径的两倍。
35.结合图1、图4、图5、图6、以及图10共同所示，由于第一叶片2、第二叶片3、第三叶片4、第四叶片5、以及第五叶片6结构相同，现以第一叶片2的结构为例进行详细说明。
36.第一叶片2的第一叶片上端面21、第一叶片的下端面、以及第一叶片2的横截面皆包括首尾顺次相连接的第一圆滑过渡弧形段、直线段、以及第二圆滑过渡弧形段。
37.沿第一叶片2的长度方向，第一叶片2上依次设置有m1横截面22、m2横截面23、m3横截面24、以及m4横截面25，m1横截面22、m2横截面23、m3横截面24、以及m4横截面25将第一叶片2沿长度方向上五等分；第一叶片上端面21与第一叶片下端面沿其长度方向的投影完全重合，定义第一叶片上端面21为基准面，基准面的直线段定义为基准面直线段。
38.m1横截面22包括首尾顺次相连接的m1横截面第一圆滑过渡弧形段221、m1横截面直线段222、以及m1横截面第二圆滑过渡弧形段223。m1横截面直线段222与基准面直线段之间的夹角为α，m1横截面直线段222位于基准面直线段的上方。α优选为2
°
39.结合图1、图4、图5、图7、以及图10共同所示，m2横截面23包括首尾顺次相连接的m2横截面第一圆滑过渡弧形段231、m2横截面直线段232、以及m2横截面第二圆滑过渡弧形段233。m2横截面直线段232与基准面直线段之间的夹角为β，m2横截面直线段232位于基准面直线段的下方。β优选为3
°
。
40.结合图1、图4、图5、图8、以及图10共同所示，m3横截面24包括首尾顺次相连接的m3横截面第一圆滑过渡弧形段241、m3横截面直线段242、以及m3横截面第二圆滑过渡弧形段243。m3横截面直线段242与基准面直线段之间的夹角为γ，m3横截面直线段242位于基准面直线段的下方；γ优选为4
°
。
41.结合图1、图4、图5、图9、以及图10共同所示，m4横截面25包括首尾顺次相连接的m4横截面第一圆滑过渡弧形段251、m4横截面直线段252、以及m4横截面第二圆滑过渡弧形段253。m4横截面直线段252与基准面直线段之间的夹角为δ，m4横截面直线段252位于基准面直线段的下方。δ优选为3
°
。
42.本实施例的前置导轮充分考虑船舶后部速度场分布不均匀的问题，避免叶片表面空化的产生；同时五个叶片与在导管1的内壁形成对称式的结构，进一步提升了节能减阻的正向收益。
43.根据船舶直航尾流测量，充分考虑尾流中的旋转速度与分布特点的基础上，本实施例中的五个叶片的结构以及合理的布置方式能够有效改善叶片表面的压力分布情况，降低叶片的空化面积，抑制叶片的空化剥蚀，避免船舶本体结构的损伤。
44.实施例二：
45.结合图1以及图11共同所示，本实用新型还公开了一种船舶，它包括船舶本体(图中未示出)，船舶本体上设置有实施例一的前置导轮。
46.船舶本体上设置有还包括艉轴7，前置导轮安装在艉轴7上；第一叶片2、第二叶片3、第三叶片4、第四叶片5、以及第五叶片6的另一端固定连接在艉轴7的外周面。第一叶片2、第二叶片3、第三叶片4、第四叶片5、以及第五叶片6的另一端优选通过焊接的方式固定连接在艉轴7的外周面。
47.导管1的第一端部11的内径大于第二端部12的内径，并且第一端部11朝向船舶本体设置。导管1的此种结构以及布置方式可以加速桨前来流并产生一定的推力，避免或减轻船尾的流动分离问题。
48.本实用新型的前置导轮安装在船舶本体的艉轴7上时，结构简单牢靠，工艺简单，无需额外维护保养工作。
49.本实用新型的前置导轮节能效果明显，经过试验验证，对于低速肥大型船舶可带来15％的减阻收益。
50.本说明书中涉及到的带有序号命名的技术特征(如第一叶片、第二叶片、第三叶片、第四叶片、第五叶片、第一端部、第二端部、第一叶片上端面、m1横截面第一圆滑过渡弧形段、m1横截面第二圆滑过渡弧形段、m2横截面第一圆滑过渡弧形段、m2横截面第二圆滑过渡弧形段、m3横截面第一圆滑过渡弧形段、m3横截面第二圆滑过渡弧形段、m4横截面第一圆滑过渡弧形段、m4横截面第二圆滑过渡弧形段等)，仅仅是为了区别各技术特征，并不代表各技术特征之间的位置关系、安装顺序及工作顺序等。
51.在本说明书的描述中，需要理解的是，“第一叶片上端面”、“第一叶片下端面”、“内壁”、“上方”、“下方”等描述的方位或者位置关系是基于附图所示的方位或者位置关系，仅仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
52.本实用新型不局限于上述具体的实施方式，本领域的普通技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所作出的种种变换，均落在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种前置导轮，其特征在于，包括弧形的导管，所述导管的内壁上均布有多个叶片，每个所述叶片的一端皆固定连接于所述导管的内壁；所述导管具有两个端部，分别为第一端部和第二端部，所述第一端部的内径大于所述第二端部的内径。2.如权利要求1所述的前置导轮，其特征在于，每个所述叶片皆垂直固定连接于所述导管的内壁。3.如权利要求1所述的前置导轮，其特征在于，所述叶片的上端面、所述叶片的下端面、以及所述叶片的横截面皆包括首尾顺次相连接的第一圆滑过渡弧形段、直线段、以及第二圆滑过渡弧形段。4.如权利要求3所述的前置导轮，其特征在于，沿所述叶片的长度方向，所述叶片上依次设置有m1横截面、m2横截面、m3横截面、以及m4横截面，所述m1横截面、所述m2横截面、所述m3横截面、以及所述m4横截面将所述叶片沿长度方向上五等分；所述上端面与所述下端面沿其长度方向的投影完全重合，定义所述上端面为基准面，所述基准面的直线段定义为基准面直线段；所述m1横截面的直线段定义为m1横截面直线段，所述m1横截面直线段与所述基准面直线段之间的夹角为α，所述m1横截面直线段位于所述基准面直线段的上方；所述m2横截面的直线段定义为m2横截面直线段，所述m2横截面直线段与所述基准面直线段之间的夹角为β，所述m2横截面直线段位于所述基准面直线段的下方；所述m3横截面的直线段定义为m3横截面直线段，所述m3横截面直线段与所述基准面直线段之间的夹角为γ，所述m3横截面直线段位于所述基准面直线段的下方；所述m4横截面的直线段定义为m4横截面直线段，所述m4横截面直线段与所述基准面直线段之间的夹角为δ，所述m4横截面直线段位于所述基准面直线段的下方。5.如权利要求4所述的前置导轮，其特征在于，所述α为2
°
；所述β为3
°
；所述γ为4
°
；所述δ为3
°
。6.如权利要求1所述的前置导轮，其特征在于，所述叶片设置有五个。7.一种船舶，其特征在于，包括船舶本体，所述船舶本体上设置有如权利要求1至6任一所述的前置导轮。8.如权利要求7所述的船舶，其特征在于，所述船舶本体上设置有还包括艉轴，所述前置导轮安装于所述艉轴上；所述叶片的另一端固定连接于所述艉轴的外周面。9.如权利要求8所述的船舶，其特征在于，所述第一端部朝向所述船舶本体设置。

技术总结
本实用新型公开了一种船舶及其前置导轮，前置导轮包括弧形的导管，导管的内壁上均布有多个叶片，每个叶片的一端皆固定连接于所述导管的内壁。本实用新型的前置导轮能够有效避免叶片发生空化剥蚀、减低空化噪声、减小船底震动等，进而有效避免船舶本体结构的疲劳损伤，保证船舶工作的可靠性，并且节能效果明显。并且节能效果明显。并且节能效果明显。


技术研发人员：吴本坤 李广辉 武璇 韩宝玉
受保护的技术使用者：潍柴重机股份有限公司
技术研发日：2022.10.24
技术公布日：2023/4/18