[发明专利]基于流体矢量喷管的船舶推进系统及其推进方法

说明书

本发明公开了一种基于流体矢量喷管的船舶推进系统及其推进方法，包括沿着流体流向顺序连接的动力段、喷管段与引射器段；动力段在进口位置处设置螺旋桨、尾锥；喷管段为二喉道喷管，并在紧靠着一喉道位置处的前端设置旁路通道，旁路通道通过旁路阀启闭而实现船舶的快速转向；喷管段在紧靠着动力段的壁面设置有辅助进水口，该辅助进水口配设有辅助进水挡板；辅助进水挡板能够在喷管段内、外环境的压力差作用下自适应地开闭辅助进水口，实现船舶的倒车与停船。因此，本发明可以兼容现有船舶的轴系，取消舵，完成船舶的控制，也可以作为新型的独立吊舱，在无需吊舱旋转的情况下就可以实现船舶的转向，从而明显减少机械零件，降低机械结构复杂程度。

技术领域

本发明涉及一种基于流体矢量喷管的船舶推进系统，主要用于代替常规的舵完成船舶、潜艇等水上、水面航行器的推进和方向控制，简化结构，提高机动性和动力系统的可靠性。

背景技术

传统的船舶推进和控制方式是使用轴系、变速箱、减速箱等传动机构，将发动机的动力通过传动机构和变速箱与船舶的推进螺旋桨相连，将发动机的扭矩传递给螺旋桨，从而实现推进。同时，通过舵的偏转完成船舶的航向的控制。一旦需要减速或者刹车，船舶迅速通过减速箱或者变速箱的变化，将螺旋桨反向旋转，从而完成快速的转向。

吊舱式推进器是一种集推进和操舵装置于一体的船舶推进装置。它将推进电机置于船舱外部，直接与螺旋桨相连。一般主要由内置驱动电机模块、螺旋桨模块、水平转动机构以及冷却装置组成。也就是说，吊舱式推进器仍然使用螺旋桨作为主要的动力，通过整个吊舱的旋转完成对于船舶的操纵。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于流体矢量喷管的船舶推进系统，结合船舶使用实际工况，结合不可压流体的流体矢量喷管的特点，辅以矢量喷管出口的高效引射结构（引射器），实现无需机械结构偏转就可以改变船舶运动方向的功能，完成船舶操纵。本发明可以兼容现有船舶的螺旋桨-轴系推进系统，也可以作为新型的独立吊舱，在无需吊舱旋转的情况下就可以实现船舶的转向，明显减少机械零件，降低机械结构复杂程度。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于流体矢量喷管的船舶推进系统，包括沿着流体流向顺序连接的动力段、喷管段与引射器段；其中：所述的动力段，在进口位置处设置螺旋桨、尾锥；所述的喷管段，为二喉道喷管，/且喷管段在紧靠着一喉道位置处的前端设置旁路通道，旁路通道通过旁路阀启闭而实现船舶的快速转向，而在紧靠着二喉道位置处的尾端设置所述的引射器段；另外，所述喷管段在紧靠着动力段的壁面设置有辅助进水口，该辅助进水口配设有辅助进水挡板；所述的辅助进水挡板，能够在喷管段内、外环境的压力差作用下自适应地开闭辅助进水口，实现船舶的倒车与停船，且辅助进水挡板打开辅助进水口时，辅助进水挡板朝向喷管段内部运动；所述的尾锥，沿着流体流向呈水滴形设置，并沿着动力段的中心轴线布置；尾锥尖点C 正投影至动力段的中心轴线上的位置位于辅助进水口正投影至动力段的中心轴线上的位置的前端。

进一步地，尾锥壁面每一点的切线与动力段中心轴线的夹角β不大于30°，同时尾锥壁面每一点的附近流体速度方向与该点切线的夹角α不大于5°。

进一步地，尾锥与动力段壁面共同形成了整流段，螺旋桨出口位置处的开口面积A_in与喷管段一喉道位置处的喉道面积A_t满足：。