[发明专利]带有POD吊舱推进器的新型集装箱船

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型集装箱船，尤其涉及一种带有POD吊舱推进器的Pram艉型集装箱船，属于船舶工程领域。

背景技术

吊舱式推进器(又称POD推进器)是近年来发展起来的一种新型的船舶推进装置，该推进系统可以节省舱室空间，降低主机的振动，增加推进效率，提高船舰的操纵性能。POD推进器主要由螺旋桨、吊舱和舵三部分组成。通过舵的连接，将吊舱悬挂在船艉底部，吊舱内放有电动机，通过电动机驱动吊舱前后的螺旋桨。其设计的主要思想创新在于：通过舵连接，将置有螺旋桨和电动机的吊舱悬挂在船艉底部，吊舱能360°旋转，这就节省了传统使用的推进器轴系，将推进装置与舵结合成一个整体。通过将推进系统置于船外来节省船舱空间，增大了船舶设计、航行和操作的灵活性。在商用船舶和军事舰艇的应用上POD推进器具有极高的价值。

本发明在B573集装箱船的基础上改建了Pram艉型的船艉，使螺旋桨盘面的尾流场分布更加均匀，并且搭载POD推进器，最终提高水动力性能与操纵性。

发明内容

为了提高集装箱船的水动力性能与操纵性，从而提高船舶的航行效率，本发明提供一种带有POD吊舱推进器的新型集装箱船，该船将POD推进器、B573集装箱船与Pram艉型进行结合，达到更优良的水动力性能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

带有POD吊舱推进器的新型集装箱船，包括Pram船艉、POD推进器、B573集装箱船，其特征是将B573集装箱船的船艉采用Pram艉型，该集装箱船上搭载有POD推进器，且POD推进器中螺旋桨采用B4-70螺旋桨。

进一步的，所述的POD推进器采用拖式POD推进器。

本发明在对B573集装箱船一系列研究的基础上，使用三维建模软件MAYA建立了载有POD推进器的Pram艉型的新型船模，POD中螺旋桨为改进的B4-70螺旋桨，对集装箱船伴流场的网格划分方法进行研究。将B573集装箱船的计算值与实验值进行对比分析，其误差仅为3％，数值计算的结果具有极高的可靠性。计算新型船模的随航速变化下阻力的变化，并对新型船模螺旋桨盘面的尾流场进行分析，将结果与波兰研究人员的研究结果进行对比，得出新型船模的阻力降低约10％，Pram艉型船体伴流分数改善，船身效率η_H提高了2.4％，且螺旋桨盘面的尾流场分布更加均匀，速度分布改善，有利于改善螺旋桨的工况。

采用滑移网格的计算方法，在流体分析软件CFX中分析了敞水拖式与推式POD推进器的非定常水动力性能，在一个旋转周期内，研究舵、吊舱、螺旋桨在X，Y，Z三个坐标方向上的推力和转矩等随旋转角度而变化的情况。通过分析可以发现这些变量呈周期性振荡，且在相同工况下，拖式POD推进器的推力高于推式POD推进器，约为21.1％。

针对船后拖式POD推进器，采用SST k-ω湍流模型，计算船后0°偏转角时船后POD推进器的水动力性能，并与均匀入敞水工况下的实验水动力性能进行对比，发现POD推进器的推力和转矩提高了9-10％，且推进效率提高1％左右，这是由于POD推进器受到船体伴流场的影响。此外选取了POD推进器偏转角为5°、10°、15°、20°、25°、30°、45°、90°、135°、180°，研究了偏转角对POD推进器水动力性能的影响，为其操作性提供可可靠的依据。当偏转角约为11°左右时，POD推进器在X方向的推力达到最大值，然后随着偏转角的继续增大，推力逐渐减小。偏转角为180°时，为倒车状态，可提供最大的减速度。

本发明的有益效果是，本发明设计了带有POD推进器的新型集装箱船，改造已有的船型，降低阻力约10％，改善螺旋桨的工况。采用拖式POD推进器，推力较推式POD增大约21.1％。受到船艉伴流场的影响，POD推进器的推力和转矩较敞水时提高约为9-10％，船身效率η_H提高了2.4％，且增加1％推进效率，并增强了操纵性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明中B573集装箱船的几何模型；

图2为本发明Pram艉型的船体模型；

图3为本发明POD吊舱位置示意图；

图4为本发明吊舱式推进器。

图5为螺旋桨盘面的轴向伴流分数(a)B573船体CFD计算(b)B573船体模型试验

(c)Pram艉型船体CFD计算

图中：1、Pram船艉 2、POD推进器 3、B573集装箱船

具体实施方式