一种自适应降噪艉轴架的制作方法

1.本发明涉及船体流体动力学领域，具体涉及一种自适应降噪艉轴架。


背景技术：

2.随着水面船舶向着高速化、大型化发展，轴支架的空化问题逐渐受到关注，轴支架空化发生后，会使水中的含气量增加，并使桨前的流场发生紊乱。通过前期研究表明，轴支架的空化不仅影响其自身的性能，还会使螺旋桨的空化提前发生，螺旋桨水下辐射噪声带来不利影响。双臂支架因为紧邻螺旋桨，其空化性能将直接影响螺旋桨的进流场，从而直接影响螺旋桨空化性能、水动力性能和隐身性能。通过调整不同工况下的轴支架角度来改变水面船舶尾部伴流场、控制螺旋桨进流条件，进而起到降低螺旋桨水下辐射噪声或增大螺旋桨效率的作用。
3.水面船舶尾部伴流对螺旋桨效率和噪声的影响较大，目前通过适伴流设计等改变螺旋桨几何特征来提高效率、降低噪声的方法已逐渐成熟，其效果难以进一步被提升，因此需要探索新的途径来控制伴流场对螺旋桨性能的影响。
4.船体艉部型线变化剧烈，雷诺数大，因此流场复杂，在不同工况下区别较大。不同水深支架臂处流线方向及分布情况不同；且随着水深和航速的增加发生显著变化。
5.目前，凡是设有艉轴架的船，其艉轴架几乎全部为刚性固定，无法根据航速进行外形或角度等自适应调节。尾部支架臂的布置和几何外形为针对特定工况进行降噪和水动力性能优化设计，不具备多工况适应能力。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种自适应降噪艉轴架，可以在不同深度具有不同的艉轴架角度，可顺流线设计；可在不同工况具有不同的艉轴架角度，减少艉轴架空化和噪声；可改善流场，降低螺旋桨激振力以及船尾振动；可调整艉轴架角度改善尾部伴流场，增加螺旋桨推力。
7.为了达到上述的目的，本发明提供一种自适应降噪艉轴架，艉轴架为双臂，每根艉轴架臂包括：可动支架臂块、连接轴毂的支架臂固定部分、连接主船体船壳的支架臂固定部分、固定支撑轴、固定支撑杆、可动支架臂块液压驱动机构、蒙皮；
8.所述蒙皮覆盖可动支架臂块、连接主船体船壳的支架臂固定部分、连接轴毂的支架臂固定部分；
9.所述可动支架臂块由可动支架臂块液压驱动机构驱动，绕固定支撑轴旋转，带动蒙皮改变支架臂外形；
10.所述固定支撑轴、固定支撑杆连接主船体及轴毂。
11.上述一种自适应降噪艉轴架，其中，所述可动支架臂块采用高强度金属材料或高性能复合材料。
12.上述一种自适应降噪艉轴架，其中，所述固定支撑轴采用高强度金属材料或高性
能复合材料。
13.上述一种自适应降噪艉轴架，其中，所述固定支撑杆采用高强度金属材料或高性能复合材料。
14.上述一种自适应降噪艉轴架，其中，所述蒙皮根据可动支架臂块的角度调整产生形变。
15.上述一种自适应降噪艉轴架，其中，所述可动支架臂块、连接主船体的支架臂固定部分、连接轴毂的支架臂固定部分的剖面结构采用naca系翼型。轴毂外形尺寸根据规范强度要求确定。
16.与现有技术相比，本发明的技术有益效果是：
17.本发明通过一套紧凑简单的艉轴架翼型角度调整机构，在保证艉轴架强度的前提下，可调整艉轴架翼型的角度。本发明艉轴架偏转角度可在不同深度根据船舶工况进行自适应调整，减少自身空化，改变尾部伴流场，改善螺旋桨进流条件，进而起到降低螺旋桨水下辐射噪声的作用。在不需要降低噪声的工况下，可以调整艉轴架角度，对来流进行整流，提高螺旋桨的推力，增加航速。
附图说明
18.本发明的一种自适应降噪艉轴架由以下的实施例及附图给出。
19.图1为本发明的船后典型安装示意图；
20.图2为本发明的结构示意图。
[0021][0022][0023][0024]
其中，1-艉轴架，2-可动支架臂块，3-连接轴毂的支架臂固定部分，4-连接主船体船壳的支架臂固定部分，5-固定支撑轴，6-固定支撑杆，7-可动支架臂块液压驱动机构，8-蒙皮。a-自适应降噪艉轴架，b-推进轴，c-轴毂，d-船壳。
具体实施方式
[0025]
以下将结合附图对本发明的一种自适应降噪艉轴架作进一步的详细描述。
[0026]
根据不同深度来流的流线角度不同，将艉轴架随边按不同深度分成不同区域，每个区域可按工况设定不同的偏转角度。艉轴架内部设置有液压机构，可通过液压驱动机构使艉轴架可动块绕固定支撑轴转动。此外，可转动的艉轴架前后各设置支撑杆，保证艉轴架连接船体和艉轴的强度与刚度。利用分段刚性板的滑动变形蒙皮，可应用于覆盖在艉轴架上，保障表面的光滑平顺。
[0027]
此外，艉轴架作为承力结构，需具有较好的强度和刚度以承担艉轴的重量和振动。可动艉轴架中设置高性能复合材料立柱，加强艉轴架的强度和刚度，可动部分也设置有可以锁定的结构，保证艉轴架的刚度和强度满足要求。
[0028]
如图1所示，艉轴架1连接船壳及轴毂。
[0029]
艉轴架1为双臂，每根艉轴架臂由按不同深度分成不同区域的可动支架臂块2、连接轴毂的支架臂固定部分3、连接主船体船壳的支架臂固定部分4、固定支撑轴5、固定支撑
杆6、可动支架臂块液压驱动机构7、蒙皮8组成。
[0030]
可动支架臂块2通过液压驱动机构7连接到固定支撑轴5，液压驱动机构7 驱动可动支架臂块2改变角度，带动蒙皮8改变支架臂外形，适应不同的工况需求。


技术特征：
1.一种自适应降噪艉轴架，其特征在于，艉轴架为双臂，每根艉轴架臂包括：可动支架臂块、连接轴毂的支架臂固定部分、连接主船体船壳的支架臂固定部分、固定支撑轴、固定支撑杆、可动支架臂块液压驱动机构、蒙皮；所述蒙皮覆盖可动支架臂块、连接主船体船壳的支架臂固定部分、连接轴毂的支架臂固定部分；所述可动支架臂块由可动支架臂块液压驱动机构驱动，绕固定支撑轴旋转，带动蒙皮改变支架臂外形；所述固定支撑轴、固定支撑杆连接主船体及轴毂。2.如权利要求1所述的一种自适应降噪艉轴架，其特征在于，所述可动支架臂块采用高强度金属材料或高性能复合材料。3.如权利要求1所述的一种自适应降噪艉轴架，其特征在于，所述固定支撑轴采用高强度金属材料或高性能复合材料。4.如权利要求1所述的一种自适应降噪艉轴架，其特征在于，所述固定支撑杆采用高强度金属材料或高性能复合材料。5.如权利要求1所述的一种自适应降噪艉轴架，其特征在于，所述蒙皮根据可动支架臂块的角度调整产生形变。6.如权利要求1所述的一种自适应降噪艉轴架，其特征在于，所述可动支架臂块、连接主船体的支架臂固定部分、连接轴毂的支架臂固定部分的剖面结构采用naca系翼型。

技术总结
本发明公开了一种自适应降噪艉轴架，艉轴架为双臂，每根艉轴架臂包括：可动支架臂块、连接轴毂的支架臂固定部分、连接主船体船壳的支架臂固定部分、固定支撑轴、固定支撑杆、可动支架臂块液压驱动机构、蒙皮；蒙皮覆盖可动支架臂块、连接主船体船壳的支架臂固定部分、连接轴毂的支架臂固定部分；可动支架臂块由可动支架臂块液压驱动机构驱动，绕固定支撑轴旋转，带动蒙皮改变支架臂外形。本发明艉轴架偏转角度可在不同深度根据船舶工况进行自适应调整，减少自身空化，改变尾部伴流场，改善螺旋桨进流条件，进而起到降低螺旋桨水下辐射噪声的作用。在不需要降低噪声的工况下，可以调整艉轴架角度，对来流进行整流，提高螺旋桨的推力，增加航速。加航速。加航速。


技术研发人员：徐昊南 周芃 张子祥 魏成柱 王宏伟
受保护的技术使用者：中国舰船研究设计中心
技术研发日：2021.11.26
技术公布日：2022/4/15