[发明专利]一种具有高推进效率的船舶鲸尾轮推进器

权利要求书

1.一种具有高推进效率的船舶鲸尾轮推进器，其特征是主要由推进器及控制系统组成，所述推进器悬挂于船舶底部，可在水平方向0～360度范围内转动，提供不同方向的水平推力；所述控制系统安装在船舱内部和推进器主体机构(7)内，通过信号线连接在一起，控制叶片(8)摆动、旋转圆盘(10)转动和推进器左右转向运动，实现叶片摆角和攻角的精确控制，以效率最大为约束条件，对-8°～12°范围内的攻角进行离散化，计算叶片一个运动周期内每一攻角时的效率，取最高效率的攻角，并反算出此时的叶片摆角，得到叶片一个运动周期内的优化摆角。

2.根据权利要求1所述的船舶鲸尾轮推进器，其特征在于所述的推进器导流罩，包括前导流罩和后导流罩，两者均通过螺栓固定于上壳体和下壳体上。

3.根据权利要求1所述的船舶鲸尾轮推进器，其特征在于所述的叶片(8)，有10片，均为特定翼型结构，左右对称布置在推进器两侧；所述特定翼型结构是指NACA0012。

4.根据权利要求1所述的船舶鲸尾轮推进器，其特征在于所述的控制系统，由上位机PC、单片机、步进电机驱动器、步进电机(24)、直流电机、角度传感器、传动主轴和控制电路组成，其中：步进电机(24)与叶片(8)相连，用于控制叶片(8)摆动；直流电机安装在船体内部，用于控制旋转圆盘(10)的转动，具体是通过传动主轴将动力传递至吊舱，驱动旋转圆盘(10)转动；角度传感器装在直流电机上，在直流电机转动时，记录不同时刻旋转圆盘(10)的角度数据，并将数据传给单片机，单片机根据此数据，一方面可及时调整旋转圆盘(10)的转速，另一方面可计算出该时刻各个叶片的相位角，并根据预先设定的程序计算出对应于该相位角的最优的叶片攻角，产生最大的推力。

5.根据权利要求4所述的船舶鲸尾轮推进器，其特征在于所述的控制电路，主要由共用一块单片机的直流电机反馈控制模块、单片机控制模块、步进电机驱动模块组成，单片机通过数据线与上位机PC的I/O口连接。

6.根据权利要求4所述的船舶鲸尾轮推进器，其特征在于所述的叶片攻角，叶片攻角的计算以叶片推力和转矩最大为目标，叶片推力和转矩是攻角的函数，攻角变化，推力和转矩会跟着变化，以上参数通过叶片摆动规律运动控制理论的数学模型来计算，该数学模型包括叶片摆动规律数学模型、叶片推力与转矩的计算模型，其中：

叶片摆动规律数学模型为：

叶片推力与转矩的计算模型为：

T＝-Lsinγ+Dcosγ

式中：β为摆角，为相位角，ɑ为攻角，γ为来流角，θ为推力方向与来流的夹角，L为升力，D为阻力，R为回转半径。