一种船用涡轮轮缘发电拖式吊舱推进器的制作方法

本发明涉及船舶控制领域，尤其涉及一种船用涡轮轮缘发电拖式吊舱推进器。

背景技术：

目前，各种船舶在世界各个海域航行，造成大量的燃料消耗并带来很高的运营成本。随着imo提出的eedi(energyefficiencydesignindex)于2013年1月1日正式生效，世界船舶工业尤其发展中国家受到了显著地影响。设计发展低能耗、高效率的绿色船舶成为未来船舶行业的发展趋势，节能减排成为船舶设计时考虑的首要因素。目前船舶领域采用的推进方式主要为传统的柴油机轴式螺旋桨，而传统的轴式螺旋桨的低效率、高排放、较差的振动噪声性能使其无法很好地满足现代绿色船舶建设的需要。吊舱推进器的出现为船舶推进提供了一种新的选择。与传统推进器相比，吊舱推进器操作灵活且噪声空泡性能优良。吊舱推进器由于其优良的航行性能已被逐步推广到各种船型上。

尽管吊舱推进器在很大程度上减少了能耗，但由螺旋桨向后拖出的旋转尾流依然造成了大量的能量损失。为了回收螺旋桨尾流旋转能量，现有技术中申请号为201210002310.8的一种船舶螺旋桨余能发电系统中通过在桨后方加装发电叶轮来回收螺旋桨后尾流能量实现能量回收的目的，但是发电机叶轮固定支架及传动机构置于船后水流中会增加额外阻力，因此造成船舶在航行过程中需要大量能量的现象。

技术实现要素：

根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种船用涡轮轮缘发电拖式吊舱推进器，包括吊舱体，所述吊舱体的内部设置有电机和轮缘发电机，所述电机与传动轴相连接，所述传动轴与螺旋桨相连接，所述螺旋桨的一端与涡轮相连接，所述涡轮与吊舱体内部的轮缘发电机相连接，所述吊舱体上固定连接有吊舱支架，所述吊舱体通过吊舱支架安装于外部船体上；

工作状态下：所述螺旋桨旋转驱动旋转涡轮转动从而推动轮缘发电机发电；

所述螺旋桨旋转尾流驱动旋转涡轮旋转，旋转涡轮驱动轮缘发电机发电，从而将螺旋桨的桨尾流旋转能量转化为电能。

所述涡轮位于螺旋桨和吊舱支架之间的轮缘发电机上。

由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种船用涡轮-轮缘发电拖式吊舱推进器，在保证能够提供船舶运行所需的推力的前提下，通过将拖式吊舱推进器螺旋桨尾流旋转能量转化为电能，从而实现对螺旋桨尾流旋转能量回收的目的，螺旋桨旋转拖出尾流驱动涡轮旋转进而带动轮缘发电机发电，可有效补充电机所需的电能。

附图说明

为了更清楚地说明

本技术：
实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明涡轮-轮缘发电拖式吊舱推进器

图2为本发明中轮缘发电机的正视图；

图3为本发明中螺旋桨涡轮速度多角形的示意图；

图4为本发明中旋转涡轮速度多角形的示意图。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：

如图1-图3所示的一种船用涡轮轮缘发电拖式吊舱推进器，该推进器主要包括螺旋桨1、旋转涡轮2、轮缘发电机3、电机4、吊舱支架5、传动轴6以及吊舱体7。所述吊舱体7的内部设置有电机4和轮缘发电机3，电机4与传动轴6相连接，传动轴6与螺旋桨1相连接，螺旋桨1的一端与涡轮2相连接，所述涡轮2与吊舱体7内部的轮缘发电机3连接，吊舱体7通过吊舱支架5安装于外部船体上。工作状态下：螺旋桨1旋转驱动旋转涡轮2转动从而推动轮缘发电机3发电；所述螺旋桨1旋转尾流驱动旋转涡轮2旋转，旋转涡轮2驱动轮缘发电机发电，从而将螺旋桨1的桨尾流旋转能量转化为电能。

进一步的，涡轮2位于螺旋桨1和吊舱支架5之间的轮缘发电机3上。

图2给出了涡轮轮缘发电机正视图。轮缘发电机3置于吊舱体内部，由外部涡轮2驱动，而涡轮2在螺旋桨1旋转尾流的作用下旋转，最终将螺旋桨尾流旋转能量转化为电能。

图3和图4分别给出了螺旋桨1和涡轮2在某半径处的速度多角形，其中r为后置叶轮和前置螺旋桨的无因次半径，图3中n为螺旋桨转速，进速为船速vp，其轴向和周向自身诱导速度分别为uap和utp，涡轮2对螺旋桨1的轴向和周向诱导速度分别为uapl和utpl；vrp为螺旋桨1半径r处叶元体实际来流速度；βi、β分别代表水动力螺距角及进角。可知涡轮2对螺旋桨1的诱导速度uapl和utpl与螺旋桨1自身的诱导速度uap和utp方向相反，螺旋桨1水动力性能得到了改善，其增加的推力可弥补由涡轮2所增加的阻力。

图4为涡轮2速度多角形，nl、dw为涡轮2转速和直径，涡轮2进速为船速vp，其轴向和周向自身诱导速度分别为ual和utl，螺旋桨1对涡轮2的轴向和周向诱导速度分别为ualp和utlp；vrl为涡轮2半径r处叶元体来流速度；βi、β分别代表水动力螺距角及进角。可知，涡轮2自身周向诱导速度utl与螺旋桨1的周向诱导速度utlp方向相反，从而可以部分或全部抵消螺旋桨1尾流的旋转。从而实现能量回收的目的。

本发明通过在拖式吊舱推进器螺旋桨后方安装涡轮轮缘发电机将螺旋桨尾流旋转能量转化为电能，轮缘发电机安置于吊舱体内部。螺旋桨旋转拖出尾流驱动涡轮旋转进而带动轮缘发电机发电，可有效补充电机所需的电能。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种船用涡轮轮缘发电拖式吊舱推进器，包括吊舱体，所述吊舱体的内部设置有电机和轮缘发电机，所述电机与传动轴相连接，所述传动轴与螺旋桨相连接，所述螺旋桨的一端与涡轮相连接，所述涡轮与吊舱体内部的轮缘发电机相连接，所述吊舱体上固定连接有吊舱支架，所述吊舱体通过吊舱支架安装于外部船体上，本装置在保证能够提供船舶运行所需的推力的前提下，通过将拖式吊舱推进器螺旋桨尾流旋转能量转化为电能，从而实现对螺旋桨尾流旋转能量回收的目的，螺旋桨旋转拖出尾流驱动涡轮旋转进而带动轮缘发电机发电，可有效补充电机所需的电能。

技术研发人员：侯立勋;胡安康
受保护的技术使用者：大连海事大学
技术研发日：2017.10.23
技术公布日：2018.02.23