[发明专利]双导叶双向进流无轴侧推装置

说明书

本发明提供了一种双导叶双向进流无轴侧推装置，用于提供船舶侧向推力。该双导叶双向进流无轴侧推装置包括沿船体的宽度方向延伸固定设于船体上的导管、可旋转地设置于导管内的集成电机转子、与集成电机转子集成的叶轮以及呈中心对称分设于叶轮两侧的左侧定子和右侧定子。左侧定子与右侧定子的中心对称点与叶轮的中心对称点为同一点。如此设置，左侧定子与右侧定子能够实现满足双向进流要求，并且能够通过改变叶轮旋转方向实现侧向推力方向的改变，同时进流侧导叶可以起到均匀来流并为流体施加预旋的作用，有利于延缓空泡发生，降低噪声，提高效率，出流侧导叶能够回收出流旋转能量，进一步提高效率。

技术领域

本发明涉及船舶操纵技术领域，尤其涉及一种高度集成、高效、低噪声的双导叶双向进流无轴侧推装置。

背景技术

随着海洋资源开发不断向深海发展，船舶动力定位系统作为关键装备起到了越来越重要的作用，在钻井船、打捞船、铺缆船等特种船舶上都有应用。为了实现动力定位，通常需要在船舶首部安装侧推进器，首部的侧推器和尾部的主推进器共同作用，从而平衡环境力与力矩。此外，侧推器还可以用于提高船舶进出码头时的操纵性和安全性，安装侧推器的船舶进出港无需拖船牵引，可以降低船舶全寿命周期的经济成本。除了用于船舶动力定位以外，侧推器还被广泛用作无人水下航行器的操纵装置，以提高航行器低速下的操纵性和零速时的定位能力。

目前的船舶侧推装置主要有按照螺旋桨或泵设计的。典型的螺旋桨侧推器结构包含一个作为转子的螺旋桨、一个包含直角传动轴系的T型外包(齿轮箱)和一个驱动电机。螺旋桨侧推器通过螺旋桨反转或者调整螺距改变侧向推力方向，通过反转改变推力方向的螺旋桨由于桨叶必须是对称的，且没有导叶进行整流，因此桨叶上压力分布相对较差，效率和噪声性能不理想；调距侧推为了改变桨叶螺距需要复杂的控制机构，故障率高，且改变推力方向响应时间长。目前两种螺旋桨侧推都需要通过齿轮箱进行传动和驱动，齿轮箱阻塞流体流动，对效率有不利影响。

为获得较大的回转力矩，侧推器通常布置在船的艏部。由于布置空间有限，齿轮箱通常为粗短的钝体外形，且与桨叶间的距离较小，这会导致较强的阻塞效应和来流的不均匀性。由于侧推器叶梢间隙很小，叶梢附近的流动会直接作用在管壁上，所以相比敞水桨会引起更大的脉动压力。由于侧推桨叶梢载荷比敞水桨更重，再加上齿轮箱引起的不均匀伴流，更容易发生空泡，从而进一步加大振动；而使用侧推器的船舶多为钻井船、打捞船、铺缆船等特种工程船舶，过大的振动会严重影响正常工作，且会引起人员疲劳与不适。

现有用于船舶的泵类推进器主要是作为主推进器使用，作为动力装置为船舶提供前进动力，这类推进器都为单向进流，即抽吸推进器前方的流体向推进器后方排出。为了尽可能的提高水动力效率，避免空化，这类推进器桨叶的构型一定不是对称的(对称的桨叶压力分布相对不理想)，因此无法反转提供反向力，或者只能在特殊情况下反转工作，以极低的效率提供较小的反向力。

公开号为EP1739007A1的欧洲专利“Shaftless Propeller”、公开号为CN104326073A的中国专利“船用永磁电机推进器螺旋桨”以及公开号为CN101546939A的中国专利“水下空心无榖桨推进器”均为单转子无毂式轮缘驱动推进器，这种推进器将电机定子设置在圆柱形壳体中，螺旋桨桨叶与电机转子相连后安装在壳体中空部位，电机通电后转子带动桨叶旋转产生推力。前述专利中的推进器均为“无轴推进器”，均用于产生向前推力，克服船舶航行中的阻力，无法产生横向力。

现有泵类侧推由于无法实现双向侧推，因此需要设置两个侧推，分别提供两个方向的侧向推力。有鉴于此，有必要设计一种双导叶双向进流无轴侧推装置，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效率、低噪声、抗空化、结构紧凑的双导叶双向进流无轴侧推装置。