本发明属于船舶技术领域，具体涉及一种折角线型内旋鳍尾船型。
背景技术：
船舶型线种类繁多，单适用于双桨船的尾部线型就不胜枚举，总体归纳起来主要有普通轴支架双桨船型、双球尾船型、双尾船型、双尾鳍船型和双内旋鳍尾船型（即涡尾船型）五大类。他们的特点分别体现如下：
（1）普通轴支架双桨船型
线型简单、制造方便、湿表面积小、裸船体阻力较低，但存在着伴流不够均匀、船身效率和推进效率低、轴支架等附体阻力大的缺点；
（2）双球尾船型
船体舭涡明显减弱，粘性阻力降低，伴流分数增加且更伴流分布均匀，船身效率与推进效率提高，且能减少因伴流不均匀而引起的螺旋桨振动；
（3）双尾船型、双尾鳍船型：
预旋流增强，船身效率与推进效率明显提高，而总阻力增加不大或者没有增加；
（4）内旋鳍尾船型：
应用了涡槽尾技术，使来流在涡槽的诱导作用下在螺旋桨前方形成一股较强的预选流动，其旋转方向向外，将桨叶设置成与预旋流相反的方向旋转，即内旋螺旋桨，如此消除尾流旋转运动，减少能量损失，此水动力学机理与桨前反应鳍或对转桨的机理类似，提高船舶推进效率，主要是增加了轴向诱导效率，俗称反桨效应。双内旋鳍尾船型可以容纳大径深比（螺旋桨直径/船舶尾吃水）的螺旋桨，提高了螺旋桨的敞水效率，等同于隧道尾的作用。双内旋鳍尾船型还类似于双球尾船型，使尾部伴流分数增大且伴流分布均匀，提高了船身效率，减少螺旋桨振动。
以上五类船型中，前四类均存在着径深比设计参数限制在0.7左右的缺陷，这是因为如果增加它们的桨径将会引起较为剧烈的螺旋桨脉动压力从而造成螺旋桨上方船底外板的剧烈振动。由于这一缺陷的影响，同时为了寻求船、机、桨的较佳配合，很大程度的限制了普通双桨船舶运用大主机功率、大螺旋桨直径设计的发展方向。
而内旋鳍尾船型凭借其特有的类似半导管效应和类似隧道尾作用，成功的将径深比的设计范围扩展至0.7至1.4之间，且能够保持较小的船体脉动压力。和相同尺度的其他双桨船型相比，能够在保证船、机、桨较佳配合的设计原则下使用更大功率的船舶主机和更大尺度的螺旋桨直径成为了双内旋鳍尾船型的最大优势。
船舶快速性能包含两个方面的问题，即船舶阻力和船舶推进。普通双尾鳍船型除采用了大径深比的螺旋桨和预旋流机理来获得优秀的船舶推进效率外，还尽量采用纵流船型设计机理减少船舶阻力，从而综合获得优异的船舶快速性能。所谓纵流船型，是针对侧流船型的一个相对概念。一般而言，在船型主要参数确定后，不同的船体线型设计，其船体阻力值也会相距甚远，这是由于不同的船体线型会使实际流经船体表面的流线形态各异，从而影响这些空间流线的实际平顺度的缘故。通常，把水流主要绕经船体两舷侧沿水线方向流过的船舶称为侧流船型，把水流主要从船底沿纵剖面方向流过的船舶称为纵流船型。由于侧流过程中容易在水面兴起波浪而产生兴波阻力，所以纵流船型通常比侧流船型的船舶阻力低很多。然而，较好的纵流船型多运用于吃水较浅的内河航道，因为当船宽与吃水比越大，越利于更多的水流沿船体底部进行纵向流动，普通双尾鳍船型正是运用这一原理在提高船体推进性能的同时提高或保持优秀的船舶阻力性能。通常，这类纵流船型的吃水比往往偏大，如大于6，普通双尾鳍船型的船宽、吃水尺度选取也遵循这一规律。但普通双尾鳍船型其吃水比值远达到9左右，故其底部中段纵流区域相对较宽，这样一方面可以保证绝大部分水流经船舶底部纵流段顺畅的从首部流向尾部，使船舶阻力降到最小；另一方面可以保证有充足的水量形成桨前预旋流，使船舶推进效率达到最大。
对于大部分运输船舶而言，由于货物装载的需要其船舶吃水通常会比较大，结合深水港口对船舶长、宽尺度要求，该类船舶的船宽吃水比的取值通常偏小。吃水比偏小的船舶如果直接套用普通双尾鳍船型设计理念，其底部中段纵流区域相对较窄，从而无法使船舶阻力和推进效率的改善程度达到最佳。船模试验证明，如果把普通双尾鳍船型直接应用到该类尺度的船舶上，会出现船舶推进效率有所改善的同时船舶阻力甚至出现急剧增大的现象，往往船舶阻力的增加程度超过了推进性能的改善程度，从而造成船舶快速性不够理想。从水动力学角度分析，这种现象一方面是由于以上分析的纵流不够造成的，另一方面是由于该船型螺旋桨轴线所在纵剖面至舷侧区域的复杂流场。由于船舶尺度已经确定，故无法改善纵流不足的缺陷，所以就必须通过仔细分析尾部侧向复杂流场的形成机理、对该区域采取有效整流措施来达到该类尺度的船舶合理应用优秀双尾鳍船型的目的。
技术实现要素：
本发明的目的是解决上述问题而提供了一种折角线型内旋鳍尾船型。该船型是在内旋鳍尾的船型的基础上设置了一条双尾鳍船型中的折角线，使该船型起到对纵流和侧流的引导作用、达到整流效果。
本发明所采用的技术方案是：
一种折角线型内旋鳍尾船型，包括螺旋桨，所述折角线型内旋鳍尾船型是在内旋鳍尾的船型的基础上设置一条折角线，所述折角线的位置在所述螺旋桨的轴外侧沿船长方向。
进一步地，所述螺旋桨的内侧采用涡槽尾横剖面形式。
优选地，所述折角线型内旋鳍尾船型的径深比为0.7～1.5。
进一步地，所述折角线型内旋鳍尾船型特别适用于吃水比小的船舶。
本发明具有以下优点：
本发明船型是将内旋鳍尾船型和双尾鳍船型结合在一起，在内旋鳍尾船型的基础上设置了一条双尾鳍船型中的折角线，使该船型起到对纵流和侧流的引导作用、达到整流效果，最大可能的使船体尾部纵向和横向流线顺畅，减低船体阻力，解决了小宽吃水比尺度船舶所出现阻力较大的实际问题。本发明船型的径深比为0.7～1.5，在该径深比下，未出现吸空现象，对船舶正常航行不造成任何影响。同时本发明船型在保证快速性能的同时，在快速性节方面还节能20%以上。
本发明船型包括内旋鳍尾的船型，使其拥有类似双球尾的横剖面形态使得螺旋桨前伴流场分布均匀，从而螺旋桨在正常工作状态下受力均匀而降低桨轴旋转的振动；另一方面，由于其螺旋桨上方类似半导管的喷射效应，有效降低螺旋桨上方激振力，减震降噪效果明显且有效保证船体结构疲劳强度。通过水池试验证明，内旋鳍尾船型拥有非常优秀的舒适性、可靠性。对船舶快速性而言，本发明基于内旋鳍尾技术，在螺旋桨内侧区域采用涡槽尾横剖面设计形式，从而有效提高螺旋桨伴流分数和螺旋桨相对旋转效率，同时由于内旋鳍尾可以容纳更大直径螺旋桨的特性使得螺旋桨敞水效率增大，最终有效提高船舶推进效率。本发明船型还包括内旋鳍尾的船型，使该船型具有快速性能。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例提供的一种折角线型内旋鳍尾船型横剖面图。
具体实施方式
参照图1，一种折角线型内旋鳍尾船型，包括螺旋桨。折角线型内旋鳍尾船型是在内旋鳍尾的船型的基础上设置一条折角线1，折角线1的位置在所述螺旋桨的轴2外侧沿船长方向。
本实施例船型在螺旋桨内侧区域采用普通内旋鳍尾船型的涡槽尾横剖形式、在螺旋桨外侧区域借鉴采用双尾鳍船型的折角线横剖形式。一方面，通过在螺旋桨外侧设置一条折角线1，将复杂的双向曲度横剖线改造成以折角线为分界的两段单向曲度的横剖线，从而起到对该区域纵流和侧流的引导作用、达到整流效果，最大可能的使船体尾部纵向和横向流线顺畅，减低船体阻力，解决了小宽吃水比尺度船舶所出现阻力较大的实际问题；另一方面，在螺旋桨内侧采用涡槽尾横剖面形式，以伴流均匀化作用提高船身效率、以反桨效应提高螺旋桨的相对旋转效率、以适用大直径螺旋桨提高螺旋桨的敞水效率，从而综合提高船舶推进效率。以上从船舶阻力和船舶推进两方面共同提高船舶快速性。通过船模水池试验发现，应用折角内旋鳍尾技术比应用普通内旋鳍尾技术在船舶推进效率方面保持相当的优秀水平，而在船舶阻力方面折角内旋鳍尾降低阻力达15%以上。
本实施例的船型是以内旋鳍尾船型作为基础，内旋鳍尾船型对船舶舒适性而言，一方面，由于内旋鳍尾拥有类似双球尾的横剖面形态使得螺旋桨前伴流场分布均匀，从而螺旋桨在正常工作状态下受力均匀而降低桨轴旋转的振动；另一方面，由于其螺旋桨上方类似半导管的喷射效应，有效降低螺旋桨上方激振力，减震降噪效果明显且有效保证船体结构疲劳强度。通过水池试验证明，内旋鳍尾船型拥有非常优秀的舒适性、可靠性。对船舶快速性而言，本实施例的船型基于内旋鳍尾技术，在螺旋桨内侧区域采用涡槽尾横剖面设计形式，从而有效提高螺旋桨伴流分数和螺旋桨相对旋转效率，同时由于内旋鳍尾可以容纳更大直径螺旋桨的特性使得螺旋桨敞水效率增大，最终有效提高船舶推进效率。通过船模水池试验发现，应用内旋鳍尾技术比应用双尾鳍技术在船舶推进效率方面拥有20%的收益，却在船舶阻力方面增加20%以上，综合下来该类尺度船舶内旋鳍尾船型的快速性稍逊于双尾鳍船型。
折角线1是双鳍尾船型的一个重要特点，本实施例船型包括鳍尾船型。对双尾鳍船型而言，尾鳍体与主船体的连接形式可以分为光滑曲线连接和折角线连接。通过对双尾鳍船型的系列试验研究发现，折角线1连接形式双尾鳍船型的船舶阻力比光滑曲线连接小得多。对船宽吃水比偏小的运输船舶而言，由于尺度因素引起的螺旋桨轴线所在纵剖面至船舶舷侧区域的复杂流场主要由纵流部分和侧流部分共同构成，且二者所占比例相当。纵流场和侧流场本身并不会对船舶阻力造成太大的影响，但是两种不同形态的水流在同一区域同时出现、共同作用，由二者之间的相互干涉及所引起的涡流能量损失将会造成船舶阻力的急剧增加，从而明显降低船舶快速性。鉴于双尾鳍船型的研究经验和灵感，本实施例船型在其螺旋桨的轴2外侧区域设置如图一所示折角线，对该区域水体的纵向流动和横向流动起引导作用，减少纵、横流动的干涉影响、使水流顺畅，从而达到降低船舶阻力的效果。
根据桨前轴向、周向伴流分布合理设计螺旋桨，由于大直径螺旋桨的特点使得螺旋桨转速下降，在推进效率有效提高的同时需协调螺旋桨转速和主机转速之间的关系。通过选择较优的齿轮箱减速比来实现主机与螺旋桨之间的传动，达到机、桨较佳配合的目标，满足节能减排、拓展主机功率和螺旋桨直径应用范围的设计要求。通过试验数据对比分析得出结论，本实施例船型比应用双尾鳍技术在船舶快速性方面节能20%以上。
本实施例船型的径深比为0.7～1.5，最佳为1.3。在普通船型的设计过程中，为保证船舶在轻载或部分装载航行中螺旋桨正常工作状态下不出现桨叶离开水而暴露于空气中的现象，且在满载航行中不至于出现较大的螺旋桨激振力，船型设计的径深比（螺旋桨直径与设计吃水的比值）通常取为0.7左右，一般都不大于1。于是，普通船型在压载或部分装载的航行状态中需在船舶尾部压载水舱内装载相当数量的压载水，以满足船舶浮态要求。通过实验得到，船舶压载水的过量使用将会带来不必要的船舶能量损失和压重的水体污染。本实施例船型引入的内旋鳍尾船型完全具备解决船舶全生命周期无压载水难题的技术可行性。一方面，通过对该船型模型试验的观察可以确定本实施例船型的径深比可以取到1.3左右，在轻载航行且无压载水的工况下即使船舶静态下螺旋桨上方桨叶露出水面，而当船舶航行起来后由于该船型特有的隧道效应和螺旋桨转动所形成的诱导作用使得水体自然充满螺旋桨整个盘面而不会出现桨叶吸空现象，从而有效保护螺旋桨。另一方面，从水动力机理分析，由于本实施例船型特有的类似半导管效应，有效螺旋桨上方激振力，减震降噪效果明显。所以，本实施例船型完全可以实现船舶全生命周期无压载水。试验表明本实施例船型在径深比达1.3的试验状态中螺旋桨工作正常，未出现吸空现象，对船舶正常航行不造成任何影响。
本实施例船型是将内旋鳍尾船型和双尾鳍船型结合在一起，在内旋鳍尾船型的基础上设置了一条双尾鳍船型中的折角线，使该船型起到对纵流和侧流的引导作用、达到整流效果，最大可能的使船体尾部纵向和横向流线顺畅，减低船体阻力，解决了小宽吃水比尺度船舶所出现阻力较大的实际问题。该船型的径深比为0.7～1.5，未出现吸空现象，对船舶正常航行不造成任何影响。
本实施例船型包括内旋鳍尾的船型，使本实施例船型拥有类似双球尾的横剖面形态使得螺旋桨前伴流场分布均匀，从而螺旋桨在正常工作状态下受力均匀而降低桨轴旋转的振动；另一方面，由于其螺旋桨上方类似半导管的喷射效应，有效降低螺旋桨上方激振力，减震降噪效果明显且有效保证船体结构疲劳强度。通过水池试验证明，内旋鳍尾船型拥有非常优秀的舒适性、可靠性。对船舶快速性而言，本发明基于内旋鳍尾技术，在螺旋桨内侧区域采用涡槽尾横剖面设计形式，从而有效提高螺旋桨伴流分数和螺旋桨相对旋转效率，同时由于内旋鳍尾可以容纳更大直径螺旋桨的特性使得螺旋桨敞水效率增大，最终有效提高船舶推进效率，同时内旋鳍尾有较大的在推进效率。本实施例船型还包括内旋鳍尾的船型，使该船型具有快速性能。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。