導管推進器充氣環裝置的製作方法

2023-06-04 17:34:56 2

本發明涉及一種推進裝置的附加裝置，屬於推進技術領域。

背景技術：

導管槳或者帶導管的吊艙推進器因為低速時推力大、加上旋轉機械可以實現推力方向的改變，提高船舶的機動性因此在船舶上得到了廣泛應用。但是現有導管槳仍有一些技術上的不足，一是導管的流道面積固定，影響了非設計工況下導管槳的推進效率；二是導管槳推力方向是軸向的，不能產生其他方向的推力(側向力)，限制了導管槳的機動性。

為了應對導管槳的上述不足，常規的導管槳推進器，要改變導管槳推進器的推力只能採用電機驅動或者採用螺旋槳調距機構。採用電機傳動，受到電機尺寸、重量、功率密度、效率等限制，制約了導管槳推進器的廣泛使用；而通過調整導管螺旋槳的螺距改變推力，則需要在螺旋槳槳轂裡安裝複雜的液壓調整機構，槳轂的尺寸、重量大幅增加，同時槳葉的盤面比、數量也受到了限制，影響了導管螺旋槳性能的提高。而要改變導管槳的推力，則需要以來體積、重量龐大且價格昂貴的支撐旋轉機械，增加了導管槳的使用成本，也影響了導管槳的靈活布置與安裝。

技術實現要素：

針對現有技術存在的上述問題，本發明提供一種導管推進器充氣環裝置，通過在導管內流道出口附近安裝充氣環裝置，可以實現改變導管槳出口的流道面積，賦予導管槳在各種工況下靈活改變推力的能力，提高導管槳在非設計工況下的推進效率；通過充氣環裝置的分區調整，可以改變流體流出導管時的方向，使得導管槳產生非軸向的推力，提高導管槳的機動性。

為了解決上述問題，本發明採用如下方案：

一種導管推進器充氣環裝置，包括導管，所述導管的出口端內壁沿著導管的軸向安裝有多個相鄰設置的、不同內徑的充氣環，並安裝有貼附於所述充氣環內壁的光順內覆層，所述充氣環通過充氣管道與充氣裝置連接，所述充氣環充氣或放氣時可調整導管的出口流道面積大小。

作為上述技術方案的進一步改進：

沿著導管出口方向由內向外，相鄰的多個所述充氣環的膨脹程度依次增大。

所述導管的進口端具有光滑的環形導入曲面。

所述導管的出口端外壁具有嚮導管中心彎曲的、光滑的圓弧形導出曲面。

所述導管的出口端內壁呈平直的筒狀。

所述充氣環的外壁間隔設有一圈楔形插槽，導管的出口端內壁對應設有一圈楔形插條，藉助所述楔形插條與楔形插槽配合將充氣環固定於導管中。

所述充氣環設置有沿其周向間隔設置的分區阻隔層，所述分區阻隔層將充氣環分隔成多個獨立的充放氣區，所述充放氣區可由獨立的氣閥控制。

所述光順內覆層由一層或者多層具有彈性的材料製成。

所述分區阻隔層具有至少兩層氣密阻隔層。

所述導管進口端的內徑至少大於導管槳直徑的5％，導管出口端內徑與導管槳直徑相差範圍小於±5％。

本發明的技術效果在於：

本發明採用充氣環結構，利用充放氣改變導管口的流道面積，提升導管槳在各個航速下的推進效率；在不需要藉助旋轉機構的條件下，產生側向推力，提高導管槳機動性能；可以在主機轉速不變的情況下，實現導管槳推力的調節，簡化傳動機構；布置方便，適用性廣，本發明不需要複雜的導管轉向機構、螺距調整機構等傳統的調節導管槳推力的輔助機構，只需在導管內壁布置充氣環，體積小，重量輕，成本低，可以適用於各類型帶導管類的推進器，可以賦予導管類推進器更高的推進效率和更大的機動性能。

附圖說明

圖1為本發明中充氣環安裝於導管內壁的充氣狀態圖。

圖2為本發明的導流狀態圖。

圖3為本發明的另一導流狀態圖。

圖4為本發明中充氣環與導管的連接結構圖。

圖5為本發明中充氣環與導管的連接結構圖。

圖6為本發明中多級環狀氣墊分區調節後的外形圖。

圖7為本發明充氣環置於導管中的示意圖。

圖中：1、導管；10、環形導入曲面；11、圓弧形導出曲面；2、充氣環；20、楔形插槽；21、分區阻隔層；3、光順內覆層。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步說明。

如圖1至圖3及圖7所示，本實施例的導管推進器充氣環裝置，包括導管1，導管1的出口端內壁沿著導管1的軸向安裝有多個相鄰設置的、不同內徑的充氣環2，並安裝有貼附於充氣環2內壁的光順內覆層3，光順內覆層3的作用是在相鄰充氣環2之間構建光滑的流道結構，減小因由於充氣環2之間的接縫起伏引起的流體阻力。充氣環2通過充氣管道與充氣裝置連接，充氣管道安裝於導管內壁，由導管外的充氣泵向充氣環2充氣；充氣環2充氣或放氣時可調整導管1的出口流道面積大小。當充氣時，多級環狀氣墊膨脹，減小了導管的出流面積，可以使得導管槳在低轉速時產生更大的推力，當放氣時，多級環狀氣墊收縮，導管出口面積增加，可以在船舶中高速時減小導管的阻力，增加導管槳的整體推力，從而提升導管槳的推進效率。

如圖1至圖3所示，沿著導管1出口方向由內向外，相鄰的多個充氣環2的膨脹程度依次增大，形成階梯狀，使得光順內覆層3呈光滑的坡狀，利於導流。

如圖1所示，導管1的進口端具有光滑的環形導入曲面10。大曲率的環形導入曲面10的作用是在充氣環2體積變化時導管槳能夠適應不同的來流角度，可以起到增加導管的推力，避免導管入口空化的目的。

如圖1所示，導管1的出口端外壁具有嚮導管1中心彎曲的、光滑的圓弧形導出曲面11。圓弧形導出曲面11的作用是在導管出口面積大幅改變時可以減小流體分離，增加導管在不同充氣環充氣狀態下的導管推力。

導管1的出口端內壁呈平直的筒狀。平直型導管出口的作用為，一是為了方便安裝導管出口端的充氣環2，二是當充氣環2放氣時能夠使得導管阻力最小化。平直形的導管出口可以在充氣環2放氣或者少量充氣時仍維持導管推進器具有較大的推力。

如圖4、圖5所示，為便於安裝，充氣環2的外壁間隔設有一圈楔形插槽20，導管1的出口端內壁對應設有一圈楔形插條，藉助楔形插條與楔形插槽20配合將充氣環2固定於導管1中。通過周向均布的插槽安裝於導管內壁，然後通過止動螺栓加以固定。

如圖6所示，充氣環2設置有沿其周向間隔設置的分區阻隔層21，分區阻隔層21將充氣環2分隔成多個獨立的充放氣區，充放氣區可由獨立的氣閥控制。採用分區阻隔層21，實現充氣環2的壓力的分區調節，從而改變導管出口的形狀，產生需要的側向力。通過對不同分區的充氣或放氣，實現對出口面積的局部變化調整，進而影響導管(噴口)出流的方向，使得導管產生側向力，提高導管推進器的機動能力。

本發明中，光順內覆層3由一層或者多層具有彈性的材料製成；分區阻隔層21具有至少兩層氣密阻隔層。為實現導管的最大導流效率，導管1進口端的內徑至少大於導管槳直徑的5％，導管1出口端內徑與導管槳直徑相差範圍小於±5％。

以上所舉實施例為本發明的較佳實施方式，僅用來方便說明本發明，並非對本發明作任何形式上的限制，任何所屬技術領域中具有通常知識者，若在不脫離本發明所提技術特徵的範圍內，利用本發明所揭示技術內容所作出局部改動或修飾的等效實施例，並且未脫離本發明的技術特徵內容，均仍屬於本發明技術特徵的範圍內。