一种船用桨后舵球涡轮发电装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107676214A(43)申请公布日2018.02.09(21)申请号201710805735.5(22)申请日2017.09.08(71)申请人哈尔滨工程大学地址150001黑龙江省哈尔滨市南岗区南通大街145号哈尔滨工程大学科技处知识产权办公室(72)发明人汪春辉韩凤磊胡安康(51)Int.Cl.F03B13/00(2006.01)F03B3/12(2006.01)H02K7/18(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图4页(54)发明名称一种船用桨后舵球涡轮发电装置(57)摘要本发明属于涡轮发电机领域，涉及一种船用桨后舵球涡轮发电装置，解决现有技术中船舶螺旋桨尾流能量回收的问题，包括舵球，涡轮，直驱式发电机，变频器，电缆和子舵；舵球的中心线与螺旋桨的桨轴重合，位于主舵前方，正对桨轴中心；涡轮位于舵球上，舵球安装在直驱式发电机的传动轴上，直驱式发电机通过电缆与变频器相连接。子舵安装在主舵后方。舵球为椭圆形回转体，直径为0.2～0.3倍的螺旋桨直径。涡轮叶片所在盘面与螺旋桨盘面间距通常取为螺旋桨直径的0.15～0.3倍。本发明实现了螺旋桨尾流旋转能量的回收，对提高船舶的续航能力，提高船舶的综合性能具有重要作用，同时也推动了船舶节能研究的总体进程。CN107676214ACN107676214A权利要求书1/1页1.一种船用桨后舵球涡轮发电装置，包括舵球(2)，涡轮(3)，直驱式发电机(4)，变频器(5)，电缆(8)和子舵(11)；其特征在于：舵球(2)的中心线与螺旋桨(1)的桨轴(6)重合，位于主舵(10)前方，正对桨轴(6)中心；涡轮(3)位于舵球(2)上，舵球(2)安装在直驱式发电机(4)的传动轴(7)上，直驱式发电机(4)通过电缆(8)与变频器(5)相连接。2.如权利要求1所述的一种船用桨后舵球涡轮发电装置，其特征在于：所述的舵球(2)为椭圆形回转体，直径为0.2～0.3倍的螺旋桨(1)直径。3.如权利要求1所述的一种船用桨后舵球涡轮发电装置，其特征在于：所述的子舵(11)，安装在主舵(10)后方。4.如权利要求1所述的一种船用桨后舵球涡轮发电装置，其特征在于：所述的涡轮(3)叶片所在盘面与螺旋桨(1)盘面间距通常取为螺旋桨(1)直径的0.15～0.3倍。2CN107676214A说明书1/3页一种船用桨后舵球涡轮发电装置技术领域[0001]本发明属于涡轮发电机领域，尤其涉及一种船用桨后舵球涡轮发电装置。背景技术[0002]现在能源问题在世界范围内己经成为焦点问题之一，同时随着燃油价格的迅速上涨，各国己经开始将节能问题提上了议事日程。舟公舶作为当今主要运输工具之一，其节能效果的好坏对国民经济有很大的影响。因此各国造船和航运部门以期降低船舶运输的能源消耗，提高经济效益，船舶节能技术的开发与运用也因此备受关注。[0003]为了使船舶能保持一定的速度航行，必须供给船舶一定的推力(或拉力)以克服其所受的阻力。推进器一般都是靠拨水向后来产生推力的，而水流受到推进器的作用获得与推力方向相反的附加速度(通常称为诱导速度)。显然推进器的作用力与其所形成的水流情况密切有关。船尾部水流经过螺旋桨加速之后所具有的能量可占推进总能量的15％一30％，这就造成了能量的损失，使螺旋桨效率的提高受到限制。从尾流所带走的能量百分比来看，将这一部分能量回收利用可以在很大程度上提高螺旋桨效率。随着船舶节能技术的发展，对螺旋桨后尾流所带走的能量的回收已经成为船舶节能技术研究的重要内容之一。[0004]随着石油价格的飞速增长，各国航运迫切要求开发船舶节能新技术，以降低燃油费用。最初人们着眼于消耗燃油的主机上，相继研制出多种型号的长冲程节能主机，这种主机的热效率远远超过了蒸汽轮机和燃气轮机。之后，人们试图在此基础上进一步提高热效率时，发现付出的代价昂贵而节能收效却不大，于是只得另辟节能蹊径。从事船舶流体性能研究的学者们发现船舶尾部非常紊乱的流场白白消耗了主机的部分功率。各国学者纷纷尝试在尾部增加附体，以减少尾流的能量损失，提高推进效率。各种水动力节能附加装置的作用主要有:(1)改善螺旋桨进流，使之更加均匀；(2)产生附加推力；(3)使桨前流预旋，把原来尾流中损失的旋转能转化为推力功；(4)减少船尾的水流分离现象。这些装置中取得较显著节能效果的有:补偿导管，前置导管，舵球，舵附推力鳍，桨后固定叶轮，Grim自由旋转叶轮，桨前整流鳍等。[0005]螺旋桨通过旋转产生向前的推力，同时使得水流旋转向后，造成15％～30％的螺旋桨能量以动能的形式残留在尾流当中，如何回收这部分能量促使多种节能推进装置的产生，比如对转桨、Grim叶轮等。尽管理论上这些装置的水动力性能都很好，但是实际中有些