本發(fā)明涉及一種導(dǎo)管槳，尤其涉及一種應(yīng)用仿生導(dǎo)管的導(dǎo)管槳，屬于船舶推進(jìn)器領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著船舶行業(yè)的發(fā)展，人們對(duì)于船舶推進(jìn)器的要求也越來(lái)越高。新時(shí)期，綠色船舶以及實(shí)現(xiàn)船舶的節(jié)能減排是這個(gè)時(shí)代的主題。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，節(jié)能船型、節(jié)能推進(jìn)器以及節(jié)能附體應(yīng)運(yùn)而生。

凹凸結(jié)構(gòu)是生物學(xué)教授E.Fish在觀察座頭鯨前鰭形狀時(shí)得到的一種仿生學(xué)結(jié)構(gòu)。研究學(xué)者將凹凸結(jié)節(jié)應(yīng)用于鰭的前緣，發(fā)現(xiàn)這種仿生鰭較普通鰭具有更大的動(dòng)力與更小的阻力。從機(jī)理上說(shuō)，機(jī)翼前緣的凹凸結(jié)構(gòu)能使突起的兩側(cè)產(chǎn)生漩渦，使得流體更加貼近物體表面，減少流體的流動(dòng)分離；凹凸結(jié)節(jié)能夠改變邊界層的厚度，改善邊界層中的渦結(jié)構(gòu)，進(jìn)而達(dá)到減阻的效果。

導(dǎo)管槳作為一種特種推進(jìn)器，相比于傳統(tǒng)螺旋槳具有以下優(yōu)點(diǎn)：導(dǎo)管槳在低轉(zhuǎn)速即在重載時(shí)具有較高的推進(jìn)效率，所以目前被廣泛應(yīng)用于拖船、散貨船等大型船舶上；另外，導(dǎo)管槳在重載時(shí)還具有較好的抗空化性能；導(dǎo)管槳的導(dǎo)管還可以作為舵來(lái)使用，能夠提高船舶的操縱性。

導(dǎo)管槳由導(dǎo)管和轉(zhuǎn)子兩部分組成，導(dǎo)管剖面一般為翼型，或者是簡(jiǎn)化后的翼型，該發(fā)明所使用的導(dǎo)管就是將翼型剖面改成了折線(xiàn)形，但兩者的推進(jìn)效率幾乎相同。為了提高導(dǎo)管槳的推進(jìn)效率，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)導(dǎo)管的剖面翼型進(jìn)行優(yōu)化，最終得到諸如導(dǎo)管19A以及導(dǎo)管37等高效導(dǎo)管，但是這些都是在二維層面對(duì)導(dǎo)管的翼型剖面進(jìn)行的改進(jìn)。該發(fā)明從三維的角度對(duì)導(dǎo)管的前緣和后緣進(jìn)行改善，具有一定的前瞻性和創(chuàng)新性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了提供一種應(yīng)用仿生導(dǎo)管的導(dǎo)管槳，能夠提高船舶推進(jìn)效率的特種推進(jìn)器，其獨(dú)特的前、后緣結(jié)構(gòu)能夠改變導(dǎo)管螺旋槳的進(jìn)流，改善導(dǎo)管槳的尾部渦流，并能夠提高導(dǎo)管槳的推進(jìn)效率。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：包括導(dǎo)管和轉(zhuǎn)子，其特征在于：所述導(dǎo)管表面是由凹凸?fàn)钔黄鸾M成的周期性波浪狀結(jié)構(gòu)，突起節(jié)點(diǎn)在導(dǎo)管表面的投影為三角函數(shù)曲線(xiàn)，且三角函數(shù)曲線(xiàn)滿(mǎn)足：f(x)＝0.1Lsin(x*20π)，其中L為導(dǎo)管剖面翼型弦長(zhǎng)，x的取值范圍為0-1。

本發(fā)明還包括這樣一些結(jié)構(gòu)特征：

1.所述突起的高度為導(dǎo)管剖面長(zhǎng)度的0.1-0.15倍。

2.突起的個(gè)數(shù)是10個(gè)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的導(dǎo)管前緣的凹凸結(jié)構(gòu)能夠使導(dǎo)管槳的進(jìn)流更加貼近導(dǎo)管表面，導(dǎo)管內(nèi)的流體不易發(fā)生流體分離，改善導(dǎo)管內(nèi)的進(jìn)流情況；同時(shí)，導(dǎo)管后緣的突起能改善導(dǎo)管的出流尾渦，減少導(dǎo)管內(nèi)流體的能量損失，增大導(dǎo)管內(nèi)出流的速度，進(jìn)而提高導(dǎo)管槳的推進(jìn)效率。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠改變導(dǎo)管螺旋槳的進(jìn)流，改善導(dǎo)管槳的尾部渦流，提高導(dǎo)管槳的推進(jìn)效率，是一種實(shí)現(xiàn)船舶節(jié)能減排的仿生型特種推進(jìn)器。

附圖說(shuō)明

圖1是導(dǎo)管19A剖面輪廓圖；

圖2是是本發(fā)明的側(cè)視圖；

圖3是本發(fā)明的軸測(cè)圖；

圖4a是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖，圖4b是普通導(dǎo)管槳的示意圖。

圖中：1、尾緣凸起，2、前緣凸起。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

圖1為普通導(dǎo)管槳導(dǎo)管的剖面翼型，是現(xiàn)階段應(yīng)用最多的一種高效率導(dǎo)管，圖2和圖3分別展示了本發(fā)明的仿生導(dǎo)管槳。本發(fā)明的仿生導(dǎo)管槳的導(dǎo)管剖面形狀采用的是翼型19A，導(dǎo)管前緣和導(dǎo)管后緣的具有凹凸?fàn)畹耐黄?和1。突起節(jié)點(diǎn)在導(dǎo)管表面的投影為三角函數(shù)曲線(xiàn)，曲線(xiàn)函數(shù)表達(dá)式為f(x)＝0.1Lsin(x*20π)，其中L為導(dǎo)管剖面翼型弦長(zhǎng)，x的取值范圍為(0-1)。且所述突起與導(dǎo)管前后緣是平滑過(guò)渡而來(lái)的。

所述突起的高度為導(dǎo)管剖面長(zhǎng)度的0.1-0.15倍，本發(fā)明的仿生導(dǎo)管槳的前緣與后緣的突起數(shù)目均為10個(gè)。

本發(fā)明與普通導(dǎo)管槳的對(duì)比見(jiàn)圖2、圖3、圖4a和圖4b，圖2中a是本發(fā)明的凹凸管輪廓線(xiàn)，b是普通管輪廓線(xiàn)；與普通導(dǎo)管槳相比，本發(fā)明的新型導(dǎo)管能夠改變導(dǎo)管螺旋槳的進(jìn)流，改善導(dǎo)管槳內(nèi)部流動(dòng)，改進(jìn)導(dǎo)管槳的尾部渦流，提高導(dǎo)管槳的推進(jìn)效率。本發(fā)明的導(dǎo)管能夠提高導(dǎo)管槳的推進(jìn)效率的機(jī)理為：本發(fā)明的仿生型導(dǎo)管的前緣是為凹凸結(jié)構(gòu)能夠使導(dǎo)管表面產(chǎn)生誘導(dǎo)渦，向?qū)Ч軆?nèi)的流體注入動(dòng)力，使得進(jìn)流更加貼近導(dǎo)管表面，從而減輕導(dǎo)管前緣的流動(dòng)分離，改善導(dǎo)管槳的進(jìn)流；導(dǎo)管后緣為凹凸結(jié)構(gòu)，能夠改善導(dǎo)管出流口處的渦流，減少導(dǎo)管內(nèi)水流的能量損失，提高導(dǎo)管槳的推進(jìn)效率。這種新型的仿生導(dǎo)管槳結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠提高船舶的推進(jìn)效率，符合目前我國(guó)的綠色船舶發(fā)展的要求，是一種具有很大發(fā)展前景和市場(chǎng)需求的船舶特種推進(jìn)器。