[发明专利]一种折角线型内旋鳍尾船型

说明书

技术领域

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。