一种船舶桨舵组合消涡节能装置及安装方法转让专利
申请号 : CN202011011939.X
文献号 : CN112124543B
文献日 : 2021-10-22
发明人 : 姚智衡 , 姚奉
申请人 : 宜昌一凡船舶设计有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种船舶桨舵组合消涡节能装置,其特征在于,它包括安装在船舶本体(7)尾部的螺旋桨尾轴(4),所述螺旋桨尾轴(4)上安装有螺旋桨(3),所述螺旋桨尾轴(4)的尾部安装有用于消涡的消涡装置(2),所述消涡装置(2)与螺旋桨(3)的螺旋桨毂固定相连,并跟随螺旋桨尾轴(4)一起转动;所述消涡装置(2)的尾部延伸至舵叶(1)内部的凹槽(5);所述舵叶(1)通过舵叶转轴组件(6)安装在船舶本体(7)的尾部;所述螺旋桨尾轴(4)包括键槽轴段(401),所述消涡装置(2)通过平键(8)与键槽轴段(401)构成键传动;所述键槽轴段(401)之后为螺纹轴段(402)和锥形轴段(403),所述螺旋桨(3)的螺旋桨毂通过键配合安装在锥形轴段(403)上,所述螺纹轴段(402)上并位于螺旋桨(3)的外侧固定安装有螺纹挡圈(9),所述螺纹挡圈(9)通过第一螺栓组件(10)与螺旋桨(3)固定相连;所述消涡装置(2)通过第二螺栓组件(11)与螺旋桨(3)固定相连,所述锥形轴段(403)与轴承轴段(404)过渡相连,所述轴承轴段(404)通过轴承(15)支撑在轴承座(14)上,所述轴承座(14)通过第三螺栓组件(16)安装在尾轴座(18)上,所述轴承轴段(404)的尾部为密封轴段(405),所述密封轴段(405)与尾轴座(18)相配合;
所述消涡装置(2)包括消涡轴座(203),所述消涡轴座(203)一端的中心部位设置有连接轴套(208),所述连接轴套(208)与螺旋桨尾轴(4)的键槽轴段(401)配合相连,并传递扭矩;所述消涡轴座(203)的外端面固定有圆柱壳体(202),所述圆柱壳体(202)的尾部过渡有流线型壳体(201),所述流线型壳体(201)的外端面通过弧形罩(207)密封;所述消涡轴座(203)的另一端设置有连接法兰(204),所述连接法兰(204)上均布加工有法兰通孔(206),所述法兰通孔(206)通过第二螺栓组件(11)与螺旋桨(3)端面配合相连;所述消涡轴座(203)上加工有沿着径向均布的径向螺纹孔(205);
所述密封轴段(405)和尾轴座(18)之间设置有密封套(19),所述密封套(19)通过第四螺栓组件(17)固定安装在尾轴座(18)上,所述密封套(19)和密封轴段(405)之间设置有密封填料(20),所述尾轴座(18)通过轴座支撑板(21)与船舶本体(7)固定相连。
2.根据权利要求1所述一种船舶桨舵组合消涡节能装置,其特征在于:所述消涡轴座(203)的外部配合安装有封口圈组件(12),所述封口圈组件(12)采用两半合成,包括上半圆圈(1201)和下半圆圈(1203),所述上半圆圈(1201)和下半圆圈(1203)的中间部位都加工有沿其径向布置的阶梯孔(1202),所述阶梯孔(1202)上安装有用于和径向螺纹孔(205)配合的径向螺栓组件(13),并将整个封口圈组件(12)固定在消涡轴座(203)的外部。
3.根据权利要求1所述一种船舶桨舵组合消涡节能装置,其特征在于:所述流线型壳体(201)和圆柱壳体(202)为一体化结构,由无缝钢管材料采用缩管式热加工工艺制作而成。
4.权利要求1‑3任意一项所述船舶桨舵组合消涡节能装置的安装方法,其特征在于它包括以下步骤:
步骤一,将螺旋桨(3)通过螺纹挡圈(9)定位安装在螺旋桨尾轴(4)的锥形轴段(403)上;
步骤二,将螺纹挡圈(9)通过第一螺栓组件(10)与螺旋桨(3)固定相连;
步骤三,将消涡装置(2)的连接轴套(208)通过平键定位安装在螺旋桨尾轴(4)的键槽轴段(401)上;
步骤四,通过第二螺栓组件(11)将消涡装置(2)的连接法兰(204)与螺旋桨(3)的端面固定相连;
步骤五,将封口圈组件(12)的上半圆圈(1201)和下半圆圈(1203)通过径向螺栓组件(13)固定安装在消涡轴座(203)的外部,进而对其内部结构进行密封防护;
步骤六,安装时保证消涡装置(2)的流线型壳体(201)延伸到舵叶(1)内部一段长度。
说明书 :
一种船舶桨舵组合消涡节能装置及安装方法
技术领域
背景技术
旋桨将军帽增设与螺旋桨片数相同的小叶片,随螺旋桨同轴旋转。当船舶航行前进时,螺旋
桨转动时在桨毂附近流场会产生涡流损耗能量,安装在螺旋桨毂后的消涡鳍在同步工作,
打散毂涡、矫直尾流,从而降低螺旋桨扭矩并增加推力,使螺旋桨涡流能量损失减少,达到
提高效率的目的。根据相关文献及报道,已经被航运业界广泛采用,但是,消涡鳍的特征是
在主螺旋桨的后方增加设置一个小的螺旋桨,小桨直径约为主桨的0.2‑0.28D,小螺旋桨的
制造需要制模、铸造、加工、打磨等诸多加工环节,其制造艺复杂,成本高;综合消涡鳍和舵
球的节能原理,开发一种简单适用易安装型的螺旋桨与舵进行组合的消涡节能装置,使其
制造成本极低,且安装更方便,从而可以快速、广泛推广使用,经济效益、社会效益很大。
叶后方延伸,形成长水滴流线形型体,填充了螺旋桨彀后的低压空间,对桨后水流有良好的
整流作用,从而减少了紊流以及水流旋转引起的能量损失。桨后的水流因为螺旋桨作用产
生切向和径向的诱导速度,这其中切向诱导速度引起了尾流旋转,不但不产生推力反而会
引起能量损失,最终化为热量消散于水中。在桨后设置长水滴型的舵球后,螺旋桨桨彀后方
的水流被强迫沿长水滴形舵球流过,水流粘性的作用使其表面水流无法强烈旋转,从而达
到整流的效果。
度,使螺旋桨后尾流发生收缩现象,安装长水滴形舵球之后,其将尾流向外排挤,从而减少
尾流收缩,使螺旋桨推进效率得到提高。
要考虑安全性和操舵(一般为左右35°)要求,设计时均选取间隔一定距离,来避免舵球前端
与螺旋桨彀后端及桨叶产生擦碰影响正常操舵或者损坏螺旋桨,达到减震降噪的目的。
实际还有一段未有消减,损失了螺旋桨后舵球的消涡效果。再有:在船舶操舵使舵叶转动大
于0°35°之时,舵球随舵叶转动后与螺旋桨轴系中心线形成了夹角,这时的舵球横档在螺
~
旋桨之后,非但不能够对螺旋桨浆后涡流起到消减的作用,反而会形成阻力和使共浆后尾
流更加紊乱。为了达到斤斤计较挖潜船舶节能技术的目的,开发一种高效消除螺旋桨后涡
流的浆舵组合节能装置,使螺旋桨后与舵具有良好吻合的浆舵组合消涡节能装置,来提高
螺旋桨推进效率,从而实现消涡节能和减阻是一项有效的解决方案。
发明内容
形成阻力,保证在转舵时仍然可以保持良好的消涡功能。
述螺旋桨尾轴的尾部安装有用于消涡的消涡装置,所述消涡装置与螺旋桨的螺旋桨毂固定
相连,并跟随螺旋桨尾轴一起转动;所述消涡装置的尾部延伸至舵叶内部的凹槽;所述舵叶
通过舵叶转轴组件安装在船舶本体的尾部。
轴段上,所述螺纹轴段上并位于螺旋桨的外侧固定安装有螺纹挡圈,所述螺纹挡圈通过第
一螺栓组件与螺旋桨固定相连;所述消涡装置通过第二螺栓组件与螺旋桨固定相连,所述
锥形轴段与轴承轴段过渡相连,所述轴承轴段通过轴承支撑在轴承座上,所述轴承座通过
第三螺栓组件安装在尾轴座上,所述轴承轴段的尾部为密封轴段,所述密封轴段与尾轴座
相配合。
与船舶本体固定相连。
柱壳体,所述圆柱壳体的尾部过渡有流线型壳体,所述流线型壳体的外端面通过弧形罩密
封;所述消涡轴座的另一端设置有连接法兰,所述连接法兰上均布加工有法兰通孔,所述法
兰通孔与通过第二螺栓组件与螺旋桨端面配合相连;所述消涡轴座上加工有沿着径向均布
的径向螺纹孔。
梯孔,所述阶梯孔上安装有用于和径向螺纹孔配合的径向螺栓组件,并将整个封口圈组件
固定在消涡轴座的外部。
从而实现消涡节能和减阻。此外,由于此消涡装置与螺旋桨固定相连,其不会受到舵机转向
的影响,即使是舵叶转向时,也能够获得最佳的消能效果。
附图说明
轴承座14、轴承15、第三螺栓组件16、第四螺栓组件17、尾轴座18、密封套19、密封填料20、轴
座支撑板21;
具体实施方式
旋桨尾轴4,所述螺旋桨尾轴4上安装有螺旋桨3,所述螺旋桨尾轴4的尾部安装有用于消涡
的消涡装置2,所述消涡装置2与螺旋桨3的螺旋桨毂固定相连,并跟随螺旋桨尾轴4一起转
动;所述消涡装置2的尾部延伸至舵叶1内部的凹槽5;所述舵叶1通过舵叶转轴组件6安装在
船舶本体7的尾部。通过采用上述结构的消涡节能装置其能够高效的消除螺旋桨后涡流,使
螺旋桨后与舵叶具有良好配合,最终达到浆、舵组合式的消涡节能效果,提高了螺旋桨推进
效率,从而实现消涡节能和减阻。此外,由于此消涡装置2与螺旋桨3固定相连,其不会受到
舵机转向的影响,即使是舵叶转向时,也能够获得最佳的消能效果。
螺旋桨毂通过键配合安装在锥形轴段403上,所述螺纹轴段402上并位于螺旋桨3的外侧固
定安装有螺纹挡圈9,所述螺纹挡圈9通过第一螺栓组件10与螺旋桨3固定相连;所述消涡装
置2通过第二螺栓组件11与螺旋桨3固定相连,所述锥形轴段403与轴承轴段404过渡相连,
所述轴承轴段404通过轴承15支撑在轴承座14上,所述轴承座14通过第三螺栓组件16安装
在尾轴座18上,所述轴承轴段404的尾部为密封轴段405,所述密封轴段405与尾轴座18相配
合。通过上述结构的螺旋桨尾轴4能够用于安装螺旋桨3和消涡装置2,进而实现两者的可靠
相连。
料20,所述尾轴座18通过轴座支撑板21与船舶本体7固定相连。通过上述的结构能够对螺旋
桨尾轴4的尾部起到可靠的密封目的。
消涡轴座203的外端面固定有圆柱壳体202,所述圆柱壳体202的尾部过渡有流线型壳体
201,所述流线型壳体201的外端面通过弧形罩207密封;所述消涡轴座203的另一端设置有
连接法兰204,所述连接法兰204上均布加工有法兰通孔206,所述法兰通孔206与通过第二
螺栓组件11与螺旋桨3端面配合相连;所述消涡轴座203上加工有沿着径向均布的径向螺纹
孔205。通过上述的消涡装置2其很好的替代了现有的舵球消涡方式,而且此消涡装置不会
受到舵叶转向的影响。进而尽可能的减低了螺旋桨尾涡的负面影响。
中间部位都加工有沿其径向布置的阶梯孔1202,所述阶梯孔1202上安装有用于和径向螺纹
孔205配合的径向螺栓组件13,并将整个封口圈组件12固定在消涡轴座203的外部。通过上
述的密封圈组件12能够对消涡轴座203的内部结构起到很好的密封保护作用。
本。
可以稳定长时间的起到消减螺旋桨形成的尾涡,航叶上凹槽使消涡装置伸入到舵叶中;当
船舶正向航行不转舵时,消涡装置与舵叶连接形成一体,相比较单独的舵球需要与螺旋桨
留一段距离的布置,就安全地消除了舵球与螺旋桨之间的间隙形成的不利影响;当船舶转
舵时,消涡装置是与螺旋桨和螺旋桨尾轴直接连接而不会随舵转动横档在桨后形成阻力,
仍然可以保持良好的消涡功能。