[发明专利]一种减纵摇槽道螺旋桨

说明书

本发明公开一种减纵摇槽道螺旋桨，设置于船体附体上，减纵摇槽道螺旋桨与船体重心之间具有一定距离，减纵摇槽道螺旋桨包括槽道和螺旋桨，槽道开设于船体附体上；螺旋桨设置于槽道内，螺旋桨可转动地与船体附体相连；螺旋桨连接有驱动器，螺旋桨转动能够产生抵抗船体纵摇运动的力矩。本发明的减纵摇槽道螺旋桨，设置于舵或其它船体附体上且与船体重心之间具有一定距离，减纵摇槽道螺旋桨包括槽道和设置于槽道内的螺旋桨，螺旋桨转动时能够产生抵抗船体纵摇运动的力矩，从而达到减缓舰船在波浪中剧烈纵摇运动的效果。本发明的减纵摇槽道螺旋桨，可以设置在距离船体重心位置较远的位置。

技术领域

本发明涉及船舶减摇装置及其周边配套设施技术领域，特别是涉及一种减纵摇槽道螺旋桨。

背景技术

舰艇在海洋中航行，受波浪的作用会产生六个自由度的运动。其中，纵荡、横荡和首摇运动因为运动幅度小，对于舰艇的作战和艇员的舒适性影响不大；而横摇和纵摇运动有可能达到很大的摇摆角度，对于舰艇的适航性、作战时武器攻击的准确性、艇员舰上工作与生活的舒适性，都有很大的影响，严重时有可能造成舰艇失去作战能力，甚至因摇摆而至倾覆。

我国舰船通用规范对舰船的耐波性定量要求，主要包括如下几个方面：

1）船体运动限制值：通过曲线的形式，以排水量为横坐标，对六自由度运动舰船的横摇、纵摇、首摇、升沉等提出了定量要求；

2）加速度限制值:对船体特殊部位点，如0站、重心和19站的垂向加速度定量要求；

3）耐波性事件限制值：对一些耐波性事件，如甲板上浪、球鼻首出水和螺旋桨飞车次数等提出了相关定量要求；

4）其他特殊要求：为了充分发挥舰载武器的作战效能，一些舰载武器也对平台耐波性提出了限制要求，如直升机、对空导弹、对海导弹和传感器等。

通过多型舰船的实际工程研制，在进行耐波性综合评估过程中，发现限制全舰提高作战使用百分率的主要限制因素基本与舰船的纵向运动有关，如纵摇运动、甲板上浪、球鼻首出水和升沉等。分析其原因，横向运动各国都已经作出了深入的研究并投入使用了各种减摇装置和技术，如舭龙骨、减摇鳍和减摇水舱等成熟技术而加以适当控制或大幅降低，如舭龙骨、减摇鳍在一定的航速范围内可以降低横摇70%～80%；而对纵向运动来讲，可以采取的措施较少，尚未见到有效的减摇装置。因而纵向运动往往成为在耐波性综合评估中限制提高作战使用百分率的关键要素之一。如何降低舰船的纵摇运动，以提高舰船的耐波性能是舰船设计师面临的一项重要任务。

20世纪80年代中期，日本就曾经提出了一种控制船舶纵摇的方案，即在船艏底部加装半潜体，同时开展了一系列的船模及实船试验，结果发现加装半潜体的船舶与裸船体相比，纵摇和艏部垂向加速度，在运动响应的峰值附近有明显的减小，然而所安装的半潜体的排水体积是全船的10%以上，导致全船阻力变大，造成有效频带范围变窄，在波长较长和较短范围内减摇效果变差。

百余年来国内外在减纵摇技术上进行了大量的研究，提出了多项减纵摇技术，其中效果较好的主要有：艏鳍、半潜首、纵列片翼、尾鳍、倾斜舵、艏升力体、十字型减纵摇舵等。1959年，DTMB的G.斯特芬（Stefun）对几种形式的艏鳍安装在船体不同位置进行了比较研究，他的研究结果表明：最大纵摇减摇效率为37%，然而也发现了和艏鳍有关的船体横向振动问题。1990年，英国哥伦比亚大学在船艏鳍的安装位置和控制方面有过一些结论研究。日本防卫厅提出了选择纵摇减摇鳍尺寸和安装位置的方法。巴塔查里亚给出了确定固定式艏鳍的尺寸及减摇效果的计算公式。有的学者在船艏部两弦侧设置了纵列片翼，与艏鳍联合减纵向摇荡，可以显著提高减摇效率。而艏鳍面积只有船体水线面面积的1%以内，对船艏振动已无不利影响。同时，纵列片翼还具有结构简单，布置方便等优点。20世纪80年代中期，日本三菱重工下关船厂提出了一种减纵摇附体方案，即在深V型高速艇首部加装一半潜首（Sub-submerged Bow，简称SSB），进行了SSB系列模型试验，试验结果表明在波浪中高速航行时，船纵向运动有所减小，且在工程实施上也是可行的。